21 czerwca 2014

Bardzo szybki strumień gazu z supermasywnej czarnej dziury

Międzynarodowy zespół astronomów, na podstawie danych z kilku obserwatoriów kosmicznych należących do NASA i ESA odkrył dziwne zachowanie się supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w sercu galaktyki NGC 5548. Ich odkrycie może dostarczyć nowych informacji na temat oddziaływań supermasywnych czarnych dziur z ich macierzystymi galaktykami.

Naukowcy wykryli strumienie szybko wypływającego gazu z zewnątrz supermasywnej czarnej dziury, blokując 90% emitowanych promieni X. To spojrzenie na otoczenie czarnej dziury daje wskazówki dotyczące zachowania się czarnych dziur osadzonych w centrum aktywnych galaktyk. Według Gerarda Krissa ze Space Telescop Science Institute (STScI) w Baltimore, w stanie Maryland strumień jest długowieczny, a niedawno rozpoczął przekraczanie linii widzenia Hubble’a. W galaktykach takich jak NGC 5548 strumieniowania przy nachyleniu tak wysokim nad dyskiem akrecyjnym są rzadkością. Ten niepowtarzalny wgląd na czarną dziurę i jej otoczenie zapewnia nową perspektywę na strukturę wypływającej materii powiązanej z masywnymi czarnymi dziurami.
Odkrycia dokonano podczas intensywnej kampanii obserwacyjnej, korzystając z należących do NASA Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, misji Swift, NuSTAR oraz Obserwatorium promieni X Chandra, a także należących do ESA XMM Newton i Integral. Międzynarodowy zespół kierowany przez naukowca Jelle Kaastra z SRON Netherlands Institute for Space Research przeprowadził najobszerniejszą jak dotąd kampanię obserwowania aktywnej galaktyki w latach 2013 i 2014. Jest to pierwszy bezpośredni dowód na długo przewidywany proces osłonowy, który jest potrzebny do przyspieszenia strumieniowania gazu lub wiatrów do wysokiej prędkości. Wiatry te pojawiają się tylko wtedy, gdy ich punktem wyjścia jest ochrona przed promieniowaniem rentgenowskim. Wiatry te mogą być tak silne, że mogą wypuszczać gaz, który w przeciwnym wypadku mógłby opaść na czarną dziurę. Wiatry czarnej dziury mogą regulować wzrost zarówno czarnej dziury jak i jej galaktyki.

Nowo odkryty strumień gazu Typu 1 Seyferta galaktyki NGC 5548 – jednego z najlepiej zbadanych źródeł tego typu w ciągu ostatniego półwiecza – zapewnia tę ochronę. Wydaje się, że ekranowanie trwa już od co najmniej trzech lat. Po połączeniu i analizie danych z sześciu obserwatoriów, zespół był w stanie poskładać razem kawałki układanki. Czarne dziury w jądrach aktywnych galaktyk, takich jak NGC 5548 wyrzucają duże ilości materii przez potężne wiatry zjonizowanego gazu. Na przykład, trwały wiatr z NGC 5548 osiąga prędkość prawie 1000 km/s. Ale teraz powstał nowy wiatr, znacznie szybszy i silniejszy, niż trwały wiatr.

Źródło:
HST

15 czerwca 2014

ALMA bada gigantyczną eksplozję błysku gamma

Japońskie obserwacje z Atacama Large Milimeter/submilimeter Array (ALMA) pozwoliły po raz pierwszy wykonać mapę gazu molekularnego i pyłu w macierzystych galaktykach błysków gamma (GRB) – największych eksplozji we Wszechświecie. Zaskakujące jest to, że zaobserwowano mniej gazu, niż się spodziewano, i znacznie więcej pyłu, co powoduje, że niektóre z GRB można nazwać „ciemnymi błyskami gamma”. Jest to pierwsza naukowa praca ALMA dotycząca błysków gamma. Pokazuje to potencjał ALMA do lepszego zrozumienia GRB.
Rozbłyski gamma są to intensywne wybuchy o bardzo wysokiej energii, obserwowane w odległych galaktykach – najjaśniejsze zjawiska wybuchowe we Wszechświecie. Wybuchy trwające dłużej niż kilka sekund, zwane są długimi błyskami gamma (LGRB) i są związane z wybuchami supernowych – potężnymi eksplozjami pod koniec życia masywnych gwiazd. W ciągu zaledwie kilku sekund typowy rozbłysk uwalnia tyle energii, co Słońce w ciągu całego swojego życia trwającego 10 miliardów lat. Po eksplozji następuje zwykle spadek energii, zwany poświatą, który jak się uważa powstał w wyniku kolizji pomiędzy materią wyrzucaną a otaczającym ją gazem.

Niektóre z błysków gamma tajemniczo zdają się nie mieć poświaty – nazywamy je ciemnymi błyskami gamma. Jedyne możliwe wytłumaczenie jest takie, że obłoki pyłu pochłaniają promieniowanie poświaty. W ostatnich latach naukowcy pracowali nad tym, by lepiej zrozumieć powstawania błysków gamma, poprzez badanie ich galaktyk macierzystych. Astronomowie spodziewali się, że masywne gwiazdy, poprzedniczki błysków gamma, będzie można znaleźć w aktywnych obszarach gwiazdotwórczych tych galaktyk, które byłyby otoczone dużą ilością gazu molekularnego – paliwa do formowania się gwiazd. Jednakże wyniki badań nie potwierdziły tej teorii, więc zagadka pozostaje nierozwiązana. Japoński zespół badaczy pod dowództwem Bunyo Hatsukade z National Astronomical Observatory of Japan, prowadził badania dwóch galaktyk macierzystych GRB 020819B i GRB051022, które znajdują się w odległości odpowiednio ponad 4,3 mld i 6,9 mld lat świetlnych od nas. Wykrycie emisji radiowych z galaktyk macierzystych GRB, które były długo wyczekiwanym celem dla astronomów, w końcu stało się możliwe z bardzo dużą czułością, dzięki ALMA.
Kotaro Kohno, profesor na Uniwersytecie w Tokio i członek zespołu badawczego mówi: „Od 2003 r, przez dziesięć lat szukaliśmy gazu molekularnego w galaktykach, w których nastąpił wybuch gamma, za pomocą różnych teleskopów na całym świecie. Dzięki naszej ciężkiej pracy uzyskaliśmy ogromny przełom korzystając z niezwykle wysokiej czułości ALMA. Cieszymy się bardzo z tego, co udało nam się osiągnąć”. Czułość ALMA w tych obserwacjach była około pięciokrotnie wyższa, niż innych teleskopów używanych kiedykolwiek we wcześniejszych badaniach, chociaż czas obserwacji wynosił zaledwie 47 minut, z wykorzystaniem zaledwie 27 anten (mniej niż połowa wszystkich anten). Wyniki obserwacji pokazały rewolucyjną zdolność ALMA, nawet w ograniczonych warunkach. Innym niezwykłym osiągnięciem, dzięki wysokiej rozdzielczości ALMA było odkrycie rozkładu gazu molekularnego i pyłu w galaktykach macierzystych GRB. Obserwacje GRB 020819B ujawniły bogate w pył środowisko na obrzeżach galaktyki, podczas gdy gaz stwierdzono tylko wokół jej centrum. Po raz pierwszy zbadano rozkład gazu i pyłu w galaktykach macierzystych błysków gamma.

Źródło:
ALMA Observatory

11 czerwca 2014

Satelitarne galaktyki karłowate nie pasują do modelu standardowego?

Satelitarne galaktyki karłowate na obrzeżach Drogi Mlecznej i Andromedy nie zgadzają się z zaakceptowanym modelem formowania się galaktyk, a ostatnie próby dopasowania ich do modelu są wadliwe, donosi międzynarodowy zespół naukowców.

Brak dopasowania rodzi pytania o dokładność kosmologicznego modelu standardowego, który jest szeroko akceptowanym paradygmatem powstania i ewolucji Wszechświata. Model standardowy, zwany także „modelem lambda zimnej ciemnej materii” mówi, że satelitarne galaktyki karłowate w Drodze Mlecznej i Andromedzie zachowują się w określony sposób: galaktyki będą się tworzyć w halo ciemnej materii, będą szeroko rozpowszechnione i muszą poruszać się w przypadkowych kierunkach – mówi Marcel Pawlowski, doktor habilitowany z wydziału astronomii Case Western Reserve University i główny autor nowych badań. „Ale to, co widzą astronomowie, jest inne. Widzimy, że galaktyki satelitarne są w ogromnym dysku i zmierzają w tym samym kierunku wewnątrz tego dysku, jak planety w naszym Układzie Słonecznym poruszają się w cienkiej płaszczyźnie w jednym kierunku wokół Słońca. Jest to nieoczekiwane i może być prawdziwym problemem” – powiedział Pawlowski.

Pawlowski i trzynastu współautorów z sześciu różnych krajów zbadali trzy najnowsze prace różnych zespołów międzynarodowych, które zawierają płaski rozkład galaktyk mieszczący się w modelu standardowym. „Gdy porównaliśmy symulacje używając ich danych z tego, co jest obserwowane przez astronomów odkryliśmy bardzo istotne niedopasowanie” – powiedział Pawlowski. Przy użyciu komputerów, badacze symulowali próbne obserwacje tysięcy Dróg Mlecznych, stosując te same dane, jak w poprzednich pracach. Odkryli tylko jedną z kilku tysięcy symulacji pasującą do tego, co astronomowie rzeczywiście obserwują wokół Drogi Mlecznej. „Ale mamy także Andromedę. Szansa na dwie galaktyki z tak ogromnym dyskiem galaktyk satelitarnych jest mniejsza niż jeden na 100.000” – mówi Pawlowski.

„Model standardowy zawiera różne składniki, takie jak ciemna materia i ciemna energia, które zostały wprowadzone, ponieważ model nie był zgodny z obserwacjami.” – powiedział Benoit Famaey, współautor badań i starszy pracownik naukowy na Uniwersytecie w Strasburgu, we Francji. Famaey i inni autorzy są wśród małej, ale rosnącej liczby astrofizyków, którzy uważają, że model standardowy nie odpowiada temu, co obserwujemy, i dlatego szukają alternatywy.

Ciemna materia jest niewykrywalną materią zaopatrującą galaktyki w wystarczającą ilość masy, by zapobiegać temu, by prędkość rotacji nie spowodowała ich rozpadu. Niewidoczne obecnie obłoki materii byłyby mało prawdopodobne by spowodować widoczne spłaszczenie struktur. Autorzy sugerują alternatywne wyjaśnienie dla satelitarnych galaktyk karłowatych: zderzenie między dwiema galaktykami. Kolizja mogła rozerwać materię z galaktyk i wyrzucić ją na ogromną odległość, tak jak pływy na Ziemi. Rezultatem pływów są galaktyki karłowate powstałe ze szczątków. „Standardowe galaktyki muszą zawierać ciemną materię, ale galaktyki pływowe nie mogą jej zawierać” – powiedział Pavel Kroupa, współautor badań i profesor na Uniwersytecie Bonn w Niemczech. „Jest to bardzo poważny konflikt, i w następstwie tego nie widzimy poprawnej teorii grawitacji.”

Grupa będzie kontynuować badania pływowych galaktyk karłowatych lub innej alternatywy dla standardowego modelu grawitacji, pasującego do tego, co obserwują.

Źródło:
Phys

5 czerwca 2014

Planety okrążające pobliską antyczną gwiazdę

Międzynarodowy zespół astronomów ogłosił odkrycie dwóch planet krążących wokół bardzo starej gwiazdy, znajdującej się w bliskim sąsiedztwie Słońca. Jedna z tych planet okrąża swoją gwiazdę macierzystą we właściwej odległości, która umożliwia istnienie na jej powierzchni wody w płynnej postaci, czyli kluczowego składnika do podtrzymania życia.

Gwiazda Kapteyna, której nazwa pochodzi od nazwiska niemieckiego astronoma Jacobusa Kapteyna, jej odkrywcy pod koniec XIX wieku, jest drugą najszybciej poruszającą się gwiazdą na niebie, należącą do galaktycznego halo, rozciągniętej grupy gwiazd krążących wokół naszej Galaktyki po eliptycznych orbitach. Jest czerwonym karłem o masie trzech Słońc, widocznym już amatorskimi teleskopami, w gwiazdozbiorze Malarza, znajdującym się na południowej hemisferze.

Astronomowie wykorzystali nowe dane ze spektrometru HARPS należącego do obserwatorium ESO, znajdującego się w La Silla oraz spektrometru HIRES Obserwatorium Keck’a na Hawajach, aby mierzyć małe okresowe zmiany ruchu gwiazd. Efekt Dopplera pozwolił naukowcom wywnioskować pewne właściwości planet, w tym ich mas i okresów orbitalnych. „To, że możemy dokonać dokładnych pomiarów tak subtelnych efektów, jest prawdziwym technologicznym cudem” – mówi Jeff Crane z Obserwatorium Carnegie. „Byliśmy zaskoczeni odkryciem planet krążących wokół gwiazdy Kapteyna. Dotychczasowe dane pokazały pewne nieregularności w ruchu, więc szukaliśmy planety z bardzo krótkim cyklem, gdy nowe sygnały pokazały się głośno i wyraźnie.” – wyjaśnia dr Guillem Anglada-Escude z londyńskiego Uniwersytetu Queen Mary.
Planeta zwana Kapteyn b może podtrzymywać wodę. Ma masę ponad pięciu Ziem i okrąża swoją gwiazdę w czasie 48 dni. Oznacza to, że planeta jest wystarczająco ciepła aby na jej powierzchni zaistniała woda w stanie ciekłym. Druga planeta, Kapteyn c jest bardziej masywną super Ziemią. Jej rok trwa 121 dni i astronomowie sądzą, że jest zbyt zimna, by mieć wodę w stanie ciekłym na swojej powierzchni. W tej chwili tylko kilka właściwości planet jest znane. Są to: przybliżona masa, okresy orbitalne i odległości od swojej gwiazdy macierzystej. Poprzez pomiar ich atmosfery przy użyciu instrumentów, które są obecnie w fazie rozwoju, astronomowie będą sprawdzać obecność lub brak, wody.

„Znalezienie stabilnych układów planetarnych z potencjalnymi planetami do zamieszkania, krążącymi wokół bardzo bliskiej nam gwiazdy na niebie, jest niewiarygodne. To jest jeszcze jeden dowód na to, że prawie wszystkie gwiazdy mają planety, i że potencjalnie nadające się do życia planety w naszej Galaktyce są tak powszechne, jak ziarnka piasku na plaży” – powiedziała Pamela Arriagada, dr hab. Carnegie. Układy planetarne wykrywane przez misję Kepler znajdują się z reguły setki lat świetlnych od nas. W przeciwieństwie do nich, Gwiazda Kapteyna jest 25 razy bliższa Słońcu, leży 13 lat świetlnych stąd. Co czyni to odkrycie wyjątkowym to specyficzna historia gwiazdy. Uważa się, że Gwiazda Kapteyna urodziła się w galaktyce karłowatej, która dawno temu została rozerwana i pochłonięta przez Drogę Mleczną. Ten galaktyczny kanibalizm skierował gwiazdę na nową drogę, czyniąc ją częścią halo Galaktyki. Prawdopodobnie pozostałością po jądrze galaktyki karłowatej jest Omega Centauri, enigmatyczna grupa gwiazd leżąca 16.000 lat świetlnych od Ziemi, która zawiera setki tysięcy podobnych starych słońc, i długo była uważana za gromadę kulistą. To określa najbardziej prawdopodobny wiek Gwiazdy Kapteyna i jego planet na 11,5 miliarda lat. Oznacza to, że są one 2,5 razy starsze od Ziemi i „tylko” 2 miliardy lat młodsze od Wszechświata (którego wiek został zmierzony na 13,7 miliarda lat).

Źródło:
Carnegie

4 czerwca 2014

Planeta typu ziemskiego 17 razy cięższa od Ziemi.

Astronomowie Misji Kepler, pod dowództwem Francois Fressin’ego, z Centrum Astrofizycznego Harvard-Smithsonian (CfA) odkryli gigantyczną planetę typu ziemskiego – nowy typ ogromnych i skalistych obcych światów, znajdującą się w odległości 560 lat świetlnych od Ziemi, w systemie Kepler-10. Ta egzoplaneta, nazwana Kepler-10c ma rozmiar 2,2 wielkości Ziemi, jest od niej 17 razy cięższa i okrąża gwiazdę podobną do Słońca w czasie 45 dni. Układ znajduje się w gwiazdozbiorze Smoka.

Ta „mega Ziemia” jest skalista i większa niż tzw. „super Ziemia” – czyli klasa planet, które są nieco większe od Ziemi. Teoretycy nie byli w zasadzie pewni, że światy tego typu, jak ta nowoodkryta egzoplaneta, mogą istnieć. Sądzili, że planeta rozmiarów Kepler-10c może być jedynie gazowym olbrzymem, takim jak na przykład Jowisz. Jednak astronomowie odkryli, że planeta ta jest skalista.
„To Godzilla planet ziemskich! Ale w przeciwieństwie do potwora z filmu, Kepler-10c ma pozytywne konsekwencje dla życia.” – mówi w swoim oświadczeniu dot. Kepler-10c Dimitar Sasselov z CfA. Kepler-10c krąży prawdopodobnie zbyt blisko swojej macierzystej gwiazdy, aby być przyjaznym dla zaistnienia życia i nie jest jedynie obiektem okrążającym żółtą gwiazdę. Odgrywa również rolę gospodarza dla planety Kepler-10b, która ma masę trzech Ziem i dobę wynoszącą 20 godzin.

Kosmiczny Teleskop Keplera, należący do NASA odkrył Kepler-10c, jednak nie można było ocenić, czy jest to gazowy czy skalisty świat. Rozmiar nowej planety sugerował, że może to być „mini Neptun”, czyli obiekt z grubą powłoką gazu okalającą planetę. Astronom Xavier Dumusque i jego zespół z CfA wykorzystał instrument HARPS – północny instrument Telescopio Nazionale Galileo na Wyspach Kanaryjskich, do pomiaru masy Kepler-10c. Okazało się, że planeta w rzeczywistości jest skalista i nie jest „mini Neptunem”. „Kepler-10c nie stracił atmosfery z czasem. Jest wystarczająco masywny, żeby móc ją utrzymać, jeśliby kiedykolwiek ją posiadał. Musiał powstać w takiej formie, w jakiej go teraz widzimy.” – powiedział Dumusque w oświadczeniu. Astronomowie uważają, że system Kepler-10 jest dość stary, powstał 3 miliardy lat po Wielkim Wybuchu. Wczesne utworzenie się układu sugeruje, że było wystarczająco dużo w tym czasie pierwiastków ciężkich, takich jak krzem i żelazo, aby utworzyć skaliste światy stosunkowo wcześnie w historii Wszechświata.

„Odkrycie Kepler-10c mówi nam, że skaliste planety mogły się formować częściej, niż sądziliśmy. A jeśli mogły powstać skały, mogło powstać życie” – mówi Sasselov. Nowe odkrycie wzmacnia pogląd, że stare gwiazdy mogą posiadać skaliste ziemie, dając astronomom więcej gwiazd, które mogą wspierać obce światy podobne do Ziemi. Oznacza to, że stare gwiazdy mogą być jeszcze raz obejrzane w celu poszukiwania planet podobnych do Ziemi. Możliwe jest także, że łowcy egzoplanet, znajdą więcej „mega Ziem”, jako że nadal przeszukują Wszechświat. Astronom CfA Lars A. Buchhave mówi: „znaleźli powiązania pomiędzy okresem planety (w jakim czasie okrąża ona swoją gwiazdę) i jej rozmiarem, kiedy planeta skalista przekształca się w gazową.”

Źródła:
Misja Kepler
Space

1 czerwca 2014

Tunele czasoprzestrzenne w jądrach galaktyk?

Dwaj astronomowie Zilong Li i Cosimo Bambi z Uniwersytetu Fudan, w Szanghaju ogłosili nowatorski pomysł, że czarne dziury, które według naukowców istnieją w jądrach wielu galaktyk, w rzeczywistości mogą być tunelami czasoprzestrzennymi. Napisali artykuł, w którym opisują swój pomysł i jak sobie wyobrażają udowodnienie tej idei, przy użyciu nowego instrumentu, który wkrótce ma być dostępny w obserwatorium ESO, w Chile.
W 1974 roku astronomowie odkryli Sagitarius A* (Sgr A*) – jasne źródło fal radiowych wywodzące się z czegoś, co wydawało się znajdować w sąsiedztwie centrum Drogi Mlecznej. Późniejsze badania obiektu doprowadziły naukowców do przypuszczenia, że była to (i jest), czarna dziura. Zachowanie gwiazd w pobliżu obiektu może sugerować, że jest to coś bardzo masywnego i gęstego. To, co jesteśmy w stanie zobaczyć patrząc na Sgr A* to gazy plazmowe w pobliżu horyzontu zdarzeń, a nie sam obiekt, ponieważ światło nie może z niego uciec. Spostrzeżenie to powinno być prawdziwe również w przypadku tuneli czasoprzestrzennych, których istnienie teoretycznie potwierdza Ogólna Teoria Względności. Nawet Einstein zauważył możliwość ich istnienia. Niestety, nikt nawet nie zbliżył się do udowodnienia istnienia tuneli czasoprzestrzennych, które uważa się za kanały pomiędzy różnymi częściami Wszechświata, a nawet pomiędzy dwoma wszechświatami w teorii wielu wszechświatów. W swojej pracy Li i Bambi sugerują, że istnieją przekonujące dowody na to, że obiekty uważane za czarne dziury w jądrach galaktyk mogą być w rzeczywistości tunelami czasoprzestrzennymi.

Gazy plazmowe okrążające czarną dziurę, czy tunel powinny się różnić między sobą, ponieważ tunel powinien być znacznie mniejszy – sugerują Li i Bambi. Obecność tunelu czasoprzestrzennego pomoże wyjaśnić, dlaczego nawet nowe galaktyki posiadają w swoich wnętrzach czarne dziury, których powstawanie zajmuje dużo więcej czasu, niż wskazuje wiek tych galaktyk. Wkrótce w Europejskim Obserwatorium Kosmicznym, w Chile, zostanie zainstalowany sprzęt, zwany GRAVITY, dając astronomom niespotykany wgląd w Sgr A* (oraz inne czarne dziury). W ciągu zaledwie kilku lat powinno być możliwe udowodnienie, czy pomysł Li i Bambi jest poprawny, czy nie. Przechwycony foton ze sfery tunelu czasoprzestrzennego powinien być znacznie mniejszy niż z czarnej dziury. Naukowcy będą musieli poważnie przemyśleć istnienie tuneli czasoprzestrzennych i sprawdzić, jak można je dopasować do obecnych teorii opisujących Wszechświat.

Źródło:
Phys

Obserwowanie procesów gwiazdotwórczych w kosmiczne południe

Tworzenie się gwiazd w galaktykach wydaje się być mocno regulowane przez przepływ gazu do i z galaktyk. Naukowcom nadal nie udało się ustal...