29 sierpnia 2013

Nowe pulsary odkryte dzięki platformie BOINC

Połączona moc obliczeniowa 200.000 prywatnych komputerów pozwoliła astronomom sporządzić swoisty spis Drogi Mlecznej. Projekt Einstein@Home łączy domowe i biurowe komputery wolontariuszy z całego świata z globalnym superkomputerem. Korzystając z tej komputerowej chmury, międzynarodowy zespół kierowany przez naukowców z Instytutu Fizyki Grawitacyjnej oraz Radioastronomii Maxa Placna analizował archiwalne dane z radioteleskopu CSIRO Parkes w Australii. Korzystając z nowych metod wyszukiwania globalnej sieci komputerów, odkryto 24 pulsary – niezwykłe gwiezdne pozostałości z ekstremalnymi właściwościami fizycznymi. Pulsary mogą być używane jako swoiste testery dla Ogólnej Teorii Względności Einsteina, i mogą pomóc skompletować nasz obraz populacji pulsarów.



„Przez udział publiczności, odkryliśmy 24 nowe pulsary w naszej Drodze Mlecznej, których wcześniej brakowało, a niektóre z nich są szczególnie interesujące” – powiedział Benjamin Knispel z Instytutu Maxa Planca w Hanowerze.

Pulsary są pozostałością po wybuchu masywnej gwiazdy. Są silnie namagnesowanymi i ekstremalnie gęstymi gwiazdami neutronowymi. Rotują bardzo szybko emitując przy tym wiązki fal radiowych wzdłuż osi pola magnetycznego. Gdy wiązka fal radiowych skieruje się ku Ziemi, możemy zaobserwować pulsara.

Duże i czułe radioteleskopy są odpowiednie do wykrywania słabych sygnałów z nowych pulsarów. Knispel i jego koledzy analizowali dane z Parkes Multibeam Pulsar Survey zebranych w latach 1997 do 2001, przy użyciu 64-metrowego anteny radioteleskopu CSIRO Parkes, znajdującego się w południowo-wschodniej Australii.



„Poszukiwanie nowych pulsarów radiowych jest bardzo wzmocnione komputerowo. Do określenia a priori nieznanych cech pulsara, np. jego oddalenia czy okresu rotacji, musimy bardzo dokładnie przeszukać szeroki zakres parametrów” – powiedział Knispel.

Każdego tygodnia 50.000 ochotników z całego świata „daruje” cykle bezczynności obliczeniowych ich 200.000 komputerów domowych czy biurowych podłączonych do projektu Einstein@Home. Wspólnie łącznie uzyskują moc obliczeniową około 860 teraflopów (1 teraflop = 1012/s) na sekundę. To plasuje Einstein@Home na równi z najszybszymi superkomputerami na świecie. Analiza archiwalnych danych CSIRO była gotowa w osiem miesięcy, podczas gdy to samo zadanie wykonane na jednordzeniowym procesorze zajęłoby ponad 17.000 lat. Surowa moc obliczeniowa nie jest jedynym czynnikiem do odkrycia dwóch tuzinów pulsarów. Rozwój nowych metod przetwarzania okazał się być równie ważny. Zarejestrowane dane zawierają często podobne do pulsarów sygnały zakłócające. Astronomowie zastosowali nowe metody, które pozwoliły im odkryć pulsary wcześniej maskowane przez te sygnały zakłócające.

Naukowcy wykorzystali radioteleskopy w pobliżu Parkes, w Jodrell Bank Observatory i w Effelsberg, do obserwacji pokontrolnych oraz scharakteryzowania bardziej szczegółowo ich odkryć. „Istnieją różne rodzaje pulsarów, tak jak istnieją różne gatunki zwierząt w zoo. Niektóre z nich są bardziej popularne, niż inne – w niektórych przypadkach tylko kilka okazów jest znane” – tłumaczy Ralph Eatough, naukowiec z Instytutu Maxa Planca w Bonn.

Pulsary w układach podwójnych są szczególnie interesujące dla astronomów. Dlatego, te obiekty te umożliwiają wgląd w historię ich formowania się, i dlatego mogą być stosowane jako testery dla OTW Einsteina. Jednak ich odkrycie jest jeszcze bardziej wymagające obliczeniowo, niż poprzednie trudne zadanie znalezienia odosobnionych pulsarów. Śledzenie ich złożonych sygnałów w danych zwiększa koszty obliczeniowe, które znacznie przekraczają możliwości obliczeniowe dwóch Instytutów Maxa Planca.

Spośród 24. pulsarów odkrytych przez Einstein@Home, sześć jest w układach podwójnych, które krążą wokół wspólnego środka masy wraz ze swoją gwiazdą towarzyszącą. Systemy te tworzą się tylko w bardzo wyjątkowych warunkach astrofizycznych, które astronomowie mogą teraz dokładniej odtworzyć. Jeden z nowoodkrytych pulsarów ma niezwykle długi okres obiegu, około 940 dni – czwarty najdłuższy znany okres obiegu.

Niektóre z odkrytych pulsarów wydają się „wyłączać” emisję radiową na kilka minut czy godzin. „To zjawisko było obserwowane już wcześniej, ale jeszcze nie w pełnie zrozumiane. Dalsze badania mogą przyczynić się do lepszego zrozumienia procesów w pulsarach o silnym polu magnetycznym, które zasila ich emisje radiowe” – powiedział Eatough.

Jest nie tylko ważne, aby znaleźć te wyjątkowe obiekty, odkryć „normalne” pulsary. Parkes Multibeam Pulsar Survey jest często używany jako odnośnik do symulacji numerycznych populacji pulsarów w naszej Galaktyce. Tylko poprzez znalezienie wszystkich pulsarów ukrytych w danych, astronomowie będą mogli wyciągnąć konkretne wnioski na temat całej populacji pulsarów znajdujących się w Drodze Mlecznej.

„Nasze odkrycia dowodzą, projekty przetwarzania rozproszonego, takie jak Einstein@Home mogą odegrać ważna rolę w nowoczesnej, opartej na danych astronomii” – powiedział Bruce Allen, dyrektor Einstein@Home oraz dyrektor Instytutu Alberta Einsteina. „Spodziewamy się, że przetwarzanie rozproszone stanie się bardziej istotne w analizowaniu w przyszłości danych astronomicznych. Einstein@Home jest bardzo dobrze przygotowany do zwiększenia mobilności mocy obliczeniowej” – mówi Allen. Ostatnio, wolontariusze nie tylko dołączają swoje komputery do projektu. Do znajdowania pulsarów przyczyniły się także smartfony oraz tablety wyposażone w system Android.

„W jednym z naszych następnych projektów, chcielibyśmy wykorzystać moc obliczeniową Einstein@Home do szukania pulsarów w zwartych układach podwójnych, z wykorzystaniem świeżych danych z naszego bardzo czułego radioteleskopu, znajdującego się w pobliżu Effelsbergu” – powiedział Michael Kramer, dyrektor MPIfR. Systemy takie umożliwiają testy OTW: jej efekty są najsilniejsze, gdy masywne ciała okrążają się w niewielkiej odległości.

Źródło:
Max Planc Institute for Gravitational Physics
Więcej informacji na temat projektu Einstein@Home: Einstein@Home
Dołącz do nas: BOINC

27 sierpnia 2013

Niezwykła eksplozja W49B stworzyła czarną dziurę w naszej Galaktyce?

Bardzo zniekształcona pozostałość po supernowej może zawierać najnowszą czarną dziurę powstającą w Drodze Mlecznej. Dane uzyskano z kosmicznego teleskopu Chandra oraz teleskopu VLA. Pozostałość, nazwana W49B, znajduje się w odległości 26000 lat świetlnych od Ziemi.

Wybuchy supernowych, które niszczą masywne gwiazdy, zwykle są symetryczne. Materia gwiezdna z wybuchu oddala się mniej więcej równomiernie we wszystkich kierunkach. W supernowej W49B materia znajdująca się w okolicach biegunowych została wyrzucona ze znacznie większą prędkością, niż materia pochodząca z równika.

Śledząc rozkład i ilość poszczególnych pierwiastków w polu gwiazdowym naukowcy byli w stanie porównać dane z Chandra do teoretycznych modeli eksplodujących gwiazd. Na przykład znaleźli żelazo tylko w połowie pozostałości gwiazdowych, podczas gdy inne pierwiastki, takie jak siarka i krzem rozproszyły się. To wskazuje na asymetryczną eksplozję. Ponadto W49B ma bardziej „beczkowaty” kształt niż większość innych pozostałości w promieniach X i kilku innych długościach fal, co wskazuje na niezwykłą śmierć tej gwiazdy.



Naukowcy badają również, jakie obiekty powstają po eksplozji supernowej. Najczęściej masywne gwiazdy, które wybuchają jako supernowa, pozostawiają po sobie zwarte wirujące jądro, zwane gwiazdą neutronową. Astronomowie często mogą wykrywać gwiazdy neutronowe dzięki ich promieniowaniu rentgenowskiemu lub impulsom radiowym, choć czasem źródło promieni X jest widziane bez pulsacji.

Uważne przeszukiwanie danych z Chandra nie wykazały dowodów, że jest to gwiazda neutronowa. Sugerują jeszcze bardziej egzotyczny obiekt, jaki może powstać po wybuchu supernowej – czarną dziurę. Może to być najmłodsza ja dotąd czarna dziura powstała w Drodze Mlecznej. Jej wiek szacuje się na zaledwie tysiąc lat. Znanym przykładem pozostałości po supernowej w naszej Galaktyce, który prawdopodobnie zawiera czarną dziurą jest SS433. Jego wiek szacuje się pomiędzy 17000 a 21000 lat, czyli znacznie starszy, niż W49B.

Źródło:
Chandra

26 sierpnia 2013

Magnetar z najsilniejszym we Wszechświecie polem magnetycznym.

Astronomowie korzystający z kosmicznego teleskopu XMM-Newton odkryli, że osobliwy obiekt gwiazdowy skrywa jedno z najsilniejszych pól magnetycznych od początku Wszechświata, pomimo wcześniejszych sugestii o niezwykle słabym polu magnetycznym. Obiekt znany jako SGR 0418+5729 to magnetar, szczególny rodzaj gwiazdy neutronowej.

Gwiazda neutronowa to martwe jądro masywnej gwiazdy, która się zapadła tuż po tym, jak wypaliło się całe jej paliwo i wybuchła jako supernowa. Jest to niezwykle gęsty obiekt, który całą masę naszego Słońca mieści w rozmiarze 20km.

Niewielka część gwiazd neutronowych powstaje i żyje krótko jako magnetar, nazwane tak z powodu swojego bardzo silnego pola magnetycznego, miliardy razy większego, niż to generowane przez szpitalne urządzenia do rezonansu magnetycznego. Te pola magnetyczne powodują wybuchy promieniowania wysokoenergetycznego z magnetarów.

SGR 0418 leży w naszej Galaktyce, w odległości około 6500 lat świetlnych od Ziemi. Po raz pierwszy został wykryty w czerwcu 2009 roku przez kosmiczne teleskopy, w miękkich promieniach gamma oraz promieniach X.

„Do niedawna wszystko wskazywało na to, że magnetar ten miał jedno z najsłabszych znanych pól magnetycznych, 6*1012 Gaussa, czyli mniej więcej 100x niższe, niż typowy magnetar” – powiedział Andrea Tiengo z Istituto Universitario di Studi Superiori, Pavia, Włochy. „Zrozumienie tych wyników było wyzwaniem. Podejrzewaliśmy, że SGR 0148 ukrywał dużo silniejsze pole magnetyczne z dala od naszych zwykłych technik analitycznych”.



Magnetar wiruje dużo wolniej, niż gwiazda neutronowa, ale wciąż wykonuje jeden obrót wokół własnej osi w ciągu kilku sekund. Normalnym sposobem na określenie pola magnetycznego magnetara jest pomiar tempa, w którym wirowanie zachodzi. Trzy lata obserwacji SGR 0148 doprowadziło astronomów do wniosku o słabym polu magnetycznym.

Nowa technika opracowana przez doktora Tiengo i jego współpracowników wymaga poszukiwania zmian w widmie promieniowania X magnet ara w bardzo krótkich odstępach czasu jego wirowania. Metoda ta pozwoli astronomom na analizowanie bardziej szczegółowo pola magnetycznego i ujawniła, że SGR 0148 jest prawdziwym magnetycznym potworem :)

„Wyjaśniając nasze obserwacje, ten magnetar musi mieć super-silne, skręcone pole magnetyczne osiągające 1015 Gaussa na małych powierzchniach, obejmujących zaledwie kilkaset metrów szerokości” – powiedział dr Tiengo. „Przeciętnie może pojawiać się słabe pole magnetyczne, jak to sugerowały wcześniejsze wyniki. Ale teraz jesteśmy w stanie badać sub-struktury na powierzchni i zobaczyć, że pole magnetyczne jest bardzo silne lokalnie”.

Analogicznie, można to porównać z plamami na Słońcu, gdzie zmiany w ustawieniu mogą doprowadzić do ich zaniku i stworzeniu flary lub, w przypadku SGR 0148 wybuchu promienia rentgenowskiego.

„Mamy teraz nowe narzędzie do badania pola magnetycznego innych magnetarów, które pomogą uściślić modele tych egzotycznych obiektów” – powiedział Norbert Schartel z projektu XMM-Newton.

Źródło:
ESA

10 sierpnia 2013

Ogromne galaktyki tracą z czasem „apetyt”

Nasz Wszechświat wypełniony jest mnóstwem galaktyk związanych ze sobą grawitacyjnie, tworząc większe skupiska, zwane gromadami. W sercu każdej gromady znajdują się ogromne galaktyki, które zwiększają swoje rozmiary poprzez łączenie się z sąsiednimi galaktykami. Astronomowie nazywają ten proces kanibalizmem galaktycznym. Nowe badania z Kosmicznego Teleskopu Spitzer oraz WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) pokazują, że w przeciwieństwie do poprzednich teorii, te olbrzymie galaktyki spowalniają w czasie ich wzrost.

„Odkryliśmy, że te masywne galaktyki mogły rozpocząć dietę w ciągu ostatnich pięciu milionów lat i dlatego nie osiągnęły zbyt dużej wagi ostatnio” – powiedział Yen-Ting Lin z Academia Sinica in Taipei w Tajwanie.
„WISE i Spitzer pozwoliły nam zobaczyć, że jest tam wiele do zrozumienia, ale także, że wiele jeszcze nie wiemy na temat tych najbardziej masywnych galaktyk” – powiedział Peter Eisenhardt z NASA Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie, Kalifornia. Eisenhardt identyfikował próbkę gromad galaktyk badanych przez Spitzer.



Nowe odkrycia pozwolą badaczom zrozumieć, jak gromady galaktyk, najbardziej masywne obiekty we Wszechświecie, formują się i ewoluują. Składają się z tysięcy galaktyk zgromadzonych wokół największego członka, zwane przez astronomów najjaśniejszą gromadą galaktyk (brightest cluster galaxy – BCG). BCG mogą być dziesiątki razy masywniejsze od galaktyki, takiej jak np. nasza Droga Mleczna. Rosną przez galaktyczny kanibalizm, przyswajając gwiazdy znajdujące się w środku gromady galaktyk. Aby monitorować ten proces, astronomowie monitorowali blisko 300 gromad galaktyk obejmujące 9 miliardów lat świetlnych. Najdalsze gromady powstały, gdy Wszechświat miał 4,3 miliarda lat, a najbliższe są młodsze, z czasów, gdy Wszechświat miał 13 miliardów lat (teraz ma ok. 13,8 mld. lat).

Obydwa teleskopy – WISE i Spitzer pracują w podczerwieni, ale każdy z nich ma unikalne cechy, które się wzajemnie uzupełniają w takich badaniach. Na przykład Spitzer może widzieć więcej szczegółów niż WISE, które pozwalają uchwycić najdalsze gromady galaktyk. WISE, badający całe niebo w podczerwieni, jest lepszy w fotografowaniu pobliskich gromad dzięki dużemu polu widzenia. Spitzer wciąż obserwuje, WISE przeszedł w stan hibernacji w 2011 roku po udanym, dwukrotnym skanowaniu nieba. Wyniki badań wykazały, że wzrost BCG przebiegał zgodnie z przewidywaniami teoretycznymi aż od 5 miliardów lat. Po tym czasie, wydaje się, że galaktyki, w przeważającej części przestały „pożerać” sąsiednie galaktyki. Astronomowie nie są pewni przyczyn zmniejszenia się „apetytu” BCG.

„BCG są jak niebieskie wieloryby – oba gigantyczne, ale rzadko spotykane. Spis BCG jest podobny do badania, jak wieloryby zmieniają swoją wagę w zależności od wieku. W naszym przypadku wieloryby nie przybierają na wadze tak, jak przypuszczaliśmy. NASA teoria nie pasuje do tego, co obserwowaliśmy, prowadząc nas do nowych pytań ” – mówi Lin. Inne możliwe wytłumaczenie jest takie, że w badaniach brakuje dużej liczby gwiazd w bardziej dojrzałych gromadach. Gromady mogą być gwałtownym środowiskiem, gdzie gwiazdy są usuwane ze zderzających się galaktyk i wyrzucane w przestrzeń. Jeśli ostatnie obserwacje nie wykryją tych gwiazd może to znaczyć, że ogromne galaktyki faktycznie kontynuują zwiększanie swojej masy.

Źródło:
Astronomy

2 sierpnia 2013

Zaćmienie w promieniach X

Roentgenowski teleskop Chandra oraz XMM Newton zaobserwowały pierwsze, jak dotąd zanotowane zaćmienie gwiazdy przez planetę, widziane w promieniach Roentgena. Gwiazda systemu HD 189733 została odkryta 20 lat temu. Znajduje się w odległości 63 lat świetlnych od Słońca.
Do tej pory obserwowano tysiące tranzytów plant, ale tylko w świetle widzialnym. Zdjęcia są o tyle ważne, że dostarczą nowych informacji dotyczących egzoplanet.
HD 189733b jest gorąca jak Jowisz, co oznacza, że jest również jego rozmiarów, ale krąży po znacznie bliższej orbicie, niż nasz gazowy olbrzym. Znajduje się ponad 30 razy bliżej swojej gwiazdy niż Ziemia przy Słońcu, okrążając ją w czasie 2,2 dnia. Jest najlepszym celem dla astronomów by dowiedzieć się więcej o naturze egzoplanet oraz ich atmosferze. Teleskop Keplera obserwował planetę w świetle widzialnym, Kosmiczny Teleskop Hubble’a pokazał, że ma ona niebieski kolor. Badanie zdjęć z Cahndra i XMM Newton pozwolą określić wielkość atmosfery planety.


Atmosfera planety jest badana od dekady i z obserwacji wynika, że traci ona od 100 do 600 mln. kg swojej  masy na sekundę. Wydaje się, że przerzedza się od 25 do 65% szybciej, niż gdyby była mniejsza. Rozwlekła atmosfera HD 189733b powoduje, że jest ona większym celem dla promieniowania wysokoenergetycznego ze swojej gwiazdy, co powoduje większe jej parowanie.

Gwiazda HD 189733 ma również czerwonego towarzysza, odkrytego przy użyciu właśnie teleskopu Chandra. Gwiazda, jakby powstała w tym samym czasie, ale gwiazda główna jest 3-3,5 miliona lat młodsza od swojego towarzysza, ponieważ rotuje szybciej oraz wykazuje wyższy poziom aktywności magnetycznej i jest ponad trzydziestokrotnie jaśniejsza w promieniach X niż gwiazda główna. Jest możliwe, że ta gorąca planeta jest utrzymywana przez rotację i wysoką aktywność gwiazdy oraz jej sił pływowych. Pozwala to sądzić, że jest ona młodsza, niż by się wydawało.

Źródło:
NASA

Gwiazda z dyskiem pyłowym zasilanym przez otaczającą materię

Międzynarodowy zespół astronomów publikuje obraz młodej gwiazdy z otaczającym ją dyskiem pyłowym, który wciąż jest zasilany z otoczenia. Zja...