30 lipca 2014

ALMA odkryła gwiazdę podwójną z dziwnymi dyskami, w których powstają planety

Astronomowie korzystając z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) odkryli dziwnie ułożone dyski protoplanetarne, w których tworzą się planety. Dyski te znajdują się wokół układu podwójnego młodych gwiazd HK Tauri. Nowe obserwacje z ALMA zapewniają jasny i wyraźny obraz uzyskany dotychczas z protoplanetarnego pyłu gwiazdy podwójnej. Nowe wyniki pomogą nam także wyjaśnić, dlaczego tak wiele egzoplanet – w przeciwieństwie do planet Układu Słonecznego – ma dziwne, ekscentryczne czy nachylone orbity.

W przeciwieństwie do naszego samotnego Słońca, większość gwiazd powstaje w układach podwójnych – dwóch gwiazd krążących wokół siebie. Choć niezwykle obfite, układy podwójne powodują powstawanie wielu pytań, w tym takich, jak i gdzie planety tworzą się i w tak złożonych warunkach. Dwie gwiazdy systemu HK Tauri, znajdujące się w odległości 450 lat świetlnych od Ziemi, w gwiazdozbiorze Byka, mają wiek mniej niż 5 milionów lat i dzieli je odległość około 58 mld km.
Towarzysz tego systemu, o nazwie HK Tau B, wydaje się być słabszy dla astronomów na Ziemi, ponieważ jego dysk i pył blokuje zbyt dużo światła gwiazd. Jednakże, ponieważ ich słaby blask jest osłabiany przez zbyt jasne światło gwiazd, dysk może być łatwo wykryty w widzialnym świetle i niskiej podczerwieni. Dysk wokół gwiazdy głównej HK Tau A, jest pochylony w taki sposób, że światło z jego gwizdy macierzystej gwiazdy prześwituje, co przeszkadza astronomom zobaczenie dysku optycznie. Nie jest to problem dla ALMA, łatwo może wykryć milimetrowej długości fale emitowane przez pył i gaz, które zawiera ten dysk.

Dzięki niespotykanej rozdzielczości i czułości, ALMA był w stanie w pełni przeanalizować po raz pierwszy obracanie się dysku HK Tau A. Te wyraźne zdjęcia pozwalają astronomom obliczyć, że dwa dyski różnią się między sobą o około 60 stopni. Oznacza to, że zamiast leżeć w tej samej płaszczyźnie orbit dwóch gwiazd, jeden z dysków musi być znacznie nachylony.

Gwiazdy i planety tworzą się z olbrzymich chmur pyłu i gazu. Materia w obłokach zapada się pod wpływem grawitacji, zaczyna się obracać, aż większość pyłu i gazu spadnie na dysk protoplanetarny, wirujący wokół powstającej centralnej protogwiazdy. Jednak, w systemach binarnych, takich jak HK Tauri sprawy są bardziej skomplikowane. Gdy orbity gwiazd nie znajdują się z grubsza w tej samej płaszczyźnie, to jeśli powstają planety, będą miały orbity o dużym mimośrodzie i nachyleniu.

„Nasze wyniki wskazują, że są spełnione niezbędne warunki, aby zmienić orbity planet i że są one obecne w czasie formowania się planet, ze względu na proces tworzenia się układów podwójnych. Nie można wykluczyć innych teorii, ale z pewnością możemy wykluczyć, że druga gwiazda wykona główną pracę” – mówi Eric Jensen, astronom z Swarthmore College w Pensnylwanii, w USA. Odkąd ALMA może obserwować niewidzialny pył i gaz dysków protoplanetarnych, możemy obserwować widok młodego układu podwójnego. „Ponieważ widzimy to na wczesnych etapach tworzenia się z dysków protoplanetrarnych, możemy zobaczyć, jak dyski są zorientowane” – mówi Akeson. W przyszłości naukowcy chcą ustalić, czy tego rodzaju system jest naturalny czy nie. Na razie jest to przypadek indywidualny, ale potrzebne są kolejne badania, aby ustalić, czy tego typu zachowanie jest powszechne w naszej Galaktyce.

Źródło:
ALMA

Hubble odkrył trzy zaskakująco suche egzoplanety

Astronomowie korzystając z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, prowadzili poszukiwania pary wodnej w atmosferach trzech planet krążących wokół gwiazdy podobnej do Słońca – i znaleźli prawie suche globy. Trzy planety, HD 189733b, HD 209458b i WASP-12b, leżą w odległościach pomiędzy 60 i 90 lat świetlnych od nas. Te ogromne gazowe światy są gorące, mają temepratury od 1.500 do 4.000 st. F i są idealnymi kandydatami na wykrycie pary wodnej w swoich atmosferach. Jednak, ku zaskoczeniu naukowców, badane planety mają około 1/10 do 1/1000 ilości wody, jaką przewidują standardowe teorie dotyczące formowania się planet.

„Nasze pomiary wody na jednej z planet, HD 209458b, są bardzo precyzyjnymi pomiarami każdego związku chemicznego planet poza Układem Słonecznym, i mogliśmy teraz powiedzieć, ze znacznie większą pewnością, niż kiedykolwiek wcześniej, że znaleźliśmy wodę na egzoplanetach. Jednak odkryliśmy zbyt niską ilości wody, co było zaskakujące” – mówi dr Nikku Madhusudhan z Instytutu Astronomii Uniwersytetu Cambridge, Wielka Brytania, który dowodzi badaniami. Madhusudhan powiedział, że to odkrycie jest ogromnym wyzwaniem dla teorii egzoplanet. „Spodziewaliśmy się, że wszystkie te planety mają dużo wody. Musimy ponownie zrewidować modele formowania się i migracji planet olbrzymów, szczególnie „gorących Jowiszów”, i zbadać, jak one powstają”.
Astronom podkreśla, że te wyniki, choć uzyskane z tych dużych gorących planetach krążących blisko swoich gwiazd macierzystych, mogą mieć także poważne konsekwencje w poszukiwaniu wody w potencjalnej strefie zamieszkania egzoplanet rozmiarów Ziemi. Instrumenty przyszłych teleskopów kosmicznych muszą być koniecznie zaprojektowane z większą czułością, jeśli docelowe planety są bardziej suche, niż się spodziewano. „Powinniśmy być przygotowani na dużo mniejszą obfitość wody, niż przewidywaliśmy szukając super-Ziemi (skaliste planety, kilka razy masywniejsze, niż Ziemia)” – powiedział Madhusudhan.

Korzystając z widma bliskiej podczerwieni w obserwacjach planet prze Hubble’a, Madhusudhan i jego współpracownicy ze Space Telescope Science Institute, w Baltimore, Maryland; Uniwersytetu Maryland, College Park w Maryland; Uniwersytetu Johns Hopkins w Baltimore i Dunlap Institute Uniwersytetu Toronto, w Ontario, w Kanadzie, oszacowali ilość pary wodnej w atmosferze planet, opierając się na zaawansowanych modelach komputerowych i technikach statystycznych, aby wyjaśnić dane. Planety te zostały wyselekcjonowane, ponieważ krążą blisko wokół stosukowo jasnych gwiazd, które zapewniają wystarczającą ilość promieniowania w świetle podczerwonym, by można było podjąć obserwacje. Właściwości pochłaniania z pary wodnej w atmosferze planet są nałożone na niewielkiej ilości światło gwiazd, które przebłyskuje przez atmosferę planety.

Wykrywanie wody jest prawie niemożliwe dla tranzytu planet, z teleskopów naziemnych, ponieważ ziemska atmosfera zawiera dużo wody, co powoduje zaburzenie wyników obserwacji. „Naprawdę potrzebujemy Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, by wykonać tego typu obserwacje” – powiedział Nicolas Crouzet of the Dunlap Institute z Uniwersytetu Toronto i współautor badań. Obecnie akceptowana teoria powstawania planet olbrzymów w naszym Układzie Słonecznym mówi o tzw. jądrze akrecji, w którym planety tworzą się wokół młodej gwiazdy w dysku protoplanetarnym, złożonym z głównie z wodoru, helu oraz cząsteczek lodu i pyłu zawierającego inne pierwiastki chemiczne. Cząsteczki pyłu zlepiają się ze sobą ostatecznie tworząc większe i większe ziarna. Siły grawitacyjne dysku upuszczają na te ziarna większe cząsteczki aż ukształtuje się stałe jądro, które ostatecznie prowadzi do powstania olbrzymiej planety.

Teoria ta przewiduje, że proporcja różnych pierwiastków na planecie jest większa w porównaniu z jej gwiazdą macierzystą, zwłaszcza tlen, którego powinno być znacznie więcej. Gdy olbrzymia planeta się tworzy, spodziewamy się, że tlen w jej atmosferze będzie w dużej mierze zawierał cząsteczki wody. Bardzo niski poziom pary wodnej w atmosferach badanych planet rodzi szereg pytań o skład chemiczny, który prowadzi do powstawania planet, mówią naukowcy.

„Jest jeszcze wiele rzeczy, których wciąż nie wiemy o egzoplanetach, więc to otwiera nowy rozdział do zrozumienia jak planety i układ słoneczny powstają. Problemem jest to, że zakładamy, że woda jest tak obfita, jak w naszym Układzie Słonecznym. Wyniki naszych badań ukazały, że właściwości wody mogą być znacznie słabsze, niż się tego spodziewaliśmy” – powiedział Drake Deming z Uniwersytetu Maryland, który prowadził badania.

Źródło:
Hubble

18 lipca 2014

Nowe spojrzenie na formowanie się gromad gwiazd

Korzystając z danych uzyskanych z obserwatorium X-ray Chandra astronomowie poczynili istotne postępy w zrozumieniu, jak gromady gwiazd powstają. Dane pokazują, że wcześniejsze pojęcia na temat ich formowania się mogą być błędne. Najprostszy pomysł jest taki, że gromada gwiazd tworzy się, gdy gigantyczny obłok gazu i pyłu kondensuje. Centrum obłoku wciąga materię z otoczenia, aż stanie się ona na tyle gęsta, by spowodować powstawanie gwiazd. Proces ten odbywa się najpierw w centrum obłoku, co oznacza, że gwiazdy w środku gromady tworząc się jako pierwsze, są najstarsze.

Jednakże najnowsze dane z Chandra sugerują, że dzieje się coś zupełnie innego. Naukowcy badali dwie gromady, w których tworzą się obecnie gwiazdy podobne do Słońca – NGC 2024, znajdującą się w centrum Mgławicy Płomień, oraz gromadę Mgławicy Oriona. Z badań tych wywnioskowali, że gwiazdy na obrzeżach owych gromad są najstarsze. „Nasze wyniki są sprzeczne z intuicją. Oznacza to, że musimy myśleć intensywniej, i wymyśleć więcej pomysłów, jak gwiazdy podobne do Słońca się tworzą” – powiedział Konstantin Getman z Penn State University, który prowadził badania.
Getman i jego koledzy opracowali nowe, dwuetapowe podejście, które doprowadziło do tego odkrycia. Po pierwsze, użyli danych z Chandra dotyczących jasności gwiazd w promieniach rentgenowskich, w celu określenia ich masy. Wtedy określa się, jak jasne były te gwiazdy w promieniach podczerwonych, używając naziemnych teleskopów oraz danych z kosmicznego Teleskopu Spitzera. Dzięki połączeniu tych danych z modelami teoretycznymi, został określony wiek gwiazd w obu gromadach. Wyniki były przeciwne do tego, co przewiduje model podstawowy. W centrum NGC 2024 gwiazdy miały wiek około 200.000 lat, a te na obrzeżach gromady – ok. 1,5 mln lat. W Mgławicy Oriona wiek gwiazd wahał się od 1,2 mln lat w centrum gromady, do prawie 2.000.000 lat blisko krawędzi. „Kluczowy wniosek naszych badań jest taki, że możemy odrzucić model podstawowy, w którym to gromady tworzą się od wewnątrz. Dlatego musimy rozważyć bardziej złożone modele, które teraz wyłaniają się z badań nad formowaniem się gwiazd” – powiedział Eric Feigelson, także z Penn State University.

Objaśnienia nowych ustaleń mogą być pogrupowane w trzy szerokie pojęcia. Pierwsze jest takie, że tworzenie się gwiazd nadal zachodzi w obszarach wewnętrznych, ponieważ gaz w regionach wewnętrznych gromad tworzących się gwiazd jest gęstszy – zawiera więcej materii, z której zbudowane są gwiazdy – od rozproszonych regionów zewnętrznych. W czasie, gdy gęstość spada do poziomu, w którym już nie może się zapaść tworząc gwiazdy, formowanie się gwiazd ustaje w regionach zewnętrznych, a w obszarach wewnętrznych nadal powstają nowe, co prowadzi do skupienia się młodych gwiazd właśnie w centrum gromady.

Inny pomysł jest taki, że stare gwiazdy miały więcej czasu na przemieszczenie się od centrum gromady, lub zostały wyrzucone na zewnątrz przez interakcje z innymi gwiazdami. Ostatni pomysł jest taki: obserwacyjnie możemy wyjaśnić, że jeśli młode gwiazdy tworzą się z masywnych włókien gazu, to podążają one w kierunku centrum gromady. Wcześniejsze badania gromady Mgławicy Oriona ujawniły ślady odwróconego wieku rozprzestrzeniania się, ale wyniki te bazowały na ograniczonej próbce gwiazd. Ostatnie badania dostarczyły pierwszych dowodów tak różnego wieku gwiazd w Mgławicy Płomień. „Następnym krokiem będzie zobaczenie, czy możemy znaleźć podobną skalę wiekową w innych młodych gromadach” – powiedział doktorant z Penn State University, Michael Kuhn, który także pracował nad badaniami.

Źródło:
Spitzer

15 lipca 2014

Hubble zobaczył spiralny most z młodych gwiazd pomiędzy dwiema sędziwymi galaktykami.

Astronomowie rutynowo używają szerokiego pola teleskopu Hubble’a do badania wszystkich rodzajów skomplikowanych szczegółów w gromadach galaktyk. Teraz można by pomyśleć, że Hubble widział już wszystko. Jednak natura ma zawsze w zapasie nowe niespodzianki. Ostatnia jest niesamowita – długa na 100.000 lat świetlnych struktura, która wygląda jak sznur pereł skręcony na kształt korkociągu, który owija się wokół jąder dwóch zderzających się galaktyk. Astronomowie nie bardzo wiedzą, jak wyjaśnić pochodzenie obiektu, ale odpowiedź musi być niezwykła, mówią naukowcy. Unikalna morfologia struktury tej spirali może przynieść nowe spojrzenie na formowanie się gwiezdnych supergromad, napędzających wzrost galaktyk i dynamiki gazu w rzadko spotykanym sposobie łączenia dwóch gigantycznych galaktyk eliptycznych.

„Byliśmy zaskoczeni odkrywając tę wspaniałą morfologię, która musi żyć bardzo krótko (prawdopodobnie około 10 mld lat, co stanowi ułamek czasu potrzebnego do połączenia się galaktyk). Od dawna wiadomo, że to zjawisko „koralików na sznurku” jest widoczne w ramionach spiralnych galaktyk i mostów pomiędzy oddziałującymi ze sobą galaktykami. Jednak tego szczególnego układu supergromady nigdy nie widziano w łączących się olbrzymich galaktykach eliptycznych. Mamy dwa potwory bawiące się w przeciąganie liny z naszyjnika, a jej ostateczny los jest ciekawym pytaniem w kontekście formowania się gwiezdnych supergromad i wzrostu galaktycznych gwiezdnych składników” – powiedział Grant Tremblay z Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO) w Garching, w Niemczech.
Jak sznur pereł, te młode, niebieskie „super gromady gwiazd” są równomiernie rozłożone wzdłuż łańcucha, każda oddalona od drugiej o 3.000 lat świetlnych. Para galaktyk eliptycznych jest osadzona głęboko wewnątrz gęstej gromady galaktyk SDSS J1531+3414. Potężna grawitacja gromady zakrzywia obraz galaktyk tła w niebieskie smugi i łuki, które dają złudzenie, że znajdują się wewnątrz gromady. Pierwszą hipotezą astronomów było to, że „sznur pereł” był obrazem soczewki jednej z galaktyk tła, ale najnowsze ich obserwacje z Nordic Optical Telescope ostatecznie to wykluczyły.

Ta gromada galaktyk jest częścią programu Hubble’a, w którym ma on spojrzeć na 23 gromady będące tak niezmiernie masywne, że stworzyły one efekt potężnych soczewek grawitacyjnych na niebie. Gromady te były najpierw skatalogowane w Sloan Digital Sky Survey. Zespół Tremblay’a nieoczekiwanie odkrył bardzo dziwny sznur gwiezdnych supergromad podczas przeglądania zdjęć, które nadeszły z Hubble’a. „Byliśmy oszołomieni tym, co zobaczyliśmy w SDSS J1531+3414. Wyjątkowość jego pochodzenia zachęciła nas do prowadzenia obserwacji zarówno z teleskopów naziemnych, jak i kosmicznych” – powiedział Tremblay.

„Jest to piękna demonstracja głębokiej skali niezmienności podstawowych praw natury” – dodaje Tremblay. Te podstawowe procesy fizyczne, które dają początek morfologii „paciorków na sznurku”, są związane z niestabilnością Jeansa, opisującą własne zachowanie się grawitacyjnych grup gazu. Jest to analogiczne do procesu, który powoduje zakłócenie opadania słupa wody, wyjaśniając, dlaczego deszcz pada kroplami a nie ciągłymi strugami z chmur. Woda płynąca z kranu w kuchni ostatecznie przechodzi w końcu w serię kropelek. Bardzo podobny proces ma miejsce w SDSS J1531+3414. „Widzimy tę samą fizykę w skali 100.000 lat świetlnych, którą widzimy w naszym zlewie czy w drukarce atramentowej” – powiedział Tremblay.

Naukowcy pracują obecnie nad lepszym zrozumieniem pochodzenia łańcucha. Jedną z możliwości jest to, że zimny gaz molekularny napędzający wybuch formacji gwiazd, może pochodzić z dwóch łączących się galaktyk. Inną możliwością jest scenariusz tak zwanego „strumienia chłodzącego”, w którym gaz ochładza się z ultra gorącej (10 mln stopni) atmosfery plazmy. Plazma ta otacza galaktyki, tworząc skupiska zimnych cząsteczek gazu, który zaczyna tworzyć gwiazdy. Trzecią możliwością jest to, że zimny gaz napędzający łańcuch tworzenia się gwiazd pochodzi od fali uderzeniowej powstałej, gdy dwie gigantyczne galaktyki eliptyczne zderzają się ze sobą. Ta kolizja spręża gaz i tworzy warstwę gęstej, zimnej plazmy.

Źródło:
HST

14 lipca 2014

Gwiazdy podobne do Słońca zdradzają swój wiek

Określenie, co sprawia, że gwiazda jest podobna do Słońca jest tak samo trudne, jak określenie, że planeta jest podobna do Ziemi. Spodziewamy się, że słoneczny bliźniak będzie mieć temperaturę, masę i typ widmowy podobny do Słońca. Oczekujemy również, że jego wiek będzie wynosić 4,5 mld lat. Jednakże jest dość trudno zmierzyć wiek gwiazdy, więc astronomowie zwykle ignorują go decydując o tym, czy gwiazda jest podobna do Słońca. Nowa metoda pomiaru wieku gwiazdy, zwana gyrochronologią, pozwala ocenić wiek 22 gwiazd podobnych do Słońca. Przed tą metodą tylko dwie gwiazdy podobne do Słońca miały zmierzony spin i wiek.

„Znaleźliśmy gwiazdy z właściwościami na tyle zbliżonymi do naszego Słońca, że możemy je nazwać podobnymi do Słońca. Ze słonecznymi bliźniakami możemy badać przeszłość, teraźniejszość i przyszłość gwiazd takich, jak Słońce. W związku z tym możemy przewidzieć, jak systemy planetarne, takie jak nasz Układ Słoneczny, będą wpływać na ewolucję swojej gwiazdy centralnej” – powiedział Jose Dias do Nescimento z Centrum Astrofizycznego Harvard-Smithsonian (CfA).

Do zmierzenia spinu gwiazd astronomowie szukali zmian w ich jasności spowodowanych ciemnymi plamami, zwanymi plamami gwiazdowymi przechodzącymi przez powierzchnię gwiazdy. Obserwując, jak długo trzeba czekać aż plama będzie z powrotem widoczna na tle gwiazdy, uczymy się, jak szybko gwiazda wiruje. Zmiana jasności gwiazd ze względu na plamy gwiezdne jest bardzo mała, zazwyczaj kilka procent, bądź mniej. Misja Kepler celuje w te wymagające pomiary jasności. Korzystając z Keplera do Nescimento i jego koledzy odkryli, że badając spiny gwiazd średnio raz na 21 dni można porównać do 25-dniowego okresu rotacji Słońca.

Gwiazdy młodsze wirują szybciej, niż te stare, ponieważ gwiazdy z wiekiem zwalniają swój ruch, podobnie jak ludzie. W rezultacie rotacja gwiazdy może być używana jako zegar pokazujący jej wiek. Ponieważ większość badanych przez zespół prędkości rotacji gwiazd była większa niż naszego Słońca, wydają się one być zbyt młode. Ta praca rozszerza się na wcześniejsze badania przeprowadzone przez astronoma z CfA, Soren Meibom. Meibom i jego współpracownicy zmierzyli tempo rotacji gwiazd w gromadzie gwiazd o nazwie NGC 6811, i wieku 1 miliarda lat. Ponieważ znany jest wiek tych gwiazd, astronomowie mogli z nich korzystać, aby skalibrować gyrochronologiczny zegar. Nowe poszukiwania pod dowództwem do Nescimento badają możliwości swobodnego obszaru gwiazd, które nie są członkami gromady.

Odkąd gwiazdy i planety tworzą się w tym samym czasie, poznając wiek gwiazd, poznajemy wiek ich planet. A ponieważ to wymaga czasu życia i ewolucji gwiazd, znajomość wieku planety gwiazdy macierzystej, może to być pomocna w znalezieniu śladów obcego życia. Mimo, że żadna z 22 nowo badanych gwiazd nie posiada planety, praca ta stanowi ważny krok w walce o gwiazdy podobne do Słońca, posiadające planety podobne do Ziemi.

Źródło:
Center for Astrophysics

11 lipca 2014

Nowe obserwacje wyjaśniają, jak powstaje gwiezdny pył wokół supernowej

Grupa astronomów mogła prześledzić powstawanie gwiezdnego pyłu w czasie rzeczywistym – w następstwie wybuchu supernowej. Po raz pierwszy pokazali, że te fabryki pyłu kosmicznego tworzą ziarna w dwuetapowym procesie, zaczynającym się tuż po wybuchu i trwającym przez kolejne lata. Zespół użył teleskopu ESO – Very Large Telescope (VLT), znajdującego się w północnym Chile, by analizować powoli gasnące światło pochodzące od supernowej SN2010jl.

Powstawanie kosmicznego pyłu w galaktykach nadal jest tajemnicą. Astronomowie wiedzą, że supernowe mogły być głównym jego źródłem, zwłaszcza we wczesnym Wszechświecie, ale nadal nie jest jasne, jak i gdzie ziarna pyłu skupiają się i zwiększają swoje rozmiary. Także nie jest jasne, w jaki sposób unikają zniszczenia w surowym środowisku tworzących się galaktyk. Ale teraz, obserwacje z VLT w Paranal Observatory dają po raz pierwszy wgląd w te tajemnicze procesy. Międzynarodowy zespół użył spektrografu X-shooter do obserwacji supernowej – znanej jako SN2010jl – dziewięć razy w ciągu miesięcy następujących po eksplozji, oraz dziesiąty raz w 2,5 roku po wybuchu, na falach widzialnych i w bliskiej podczerwieni. Ta niezwykle jasna supernowa – efekt śmierci masywnej gwiazdy – wybuchła w małej galaktyce UGC 5189A.
„Dzięki połączeniu danych z dziewięciu zbiorów obserwacji mogliśmy dokonać pierwszych bezpośrednich pomiarów, jak pył wokół supernowej absorbuje różne kolory światła. To pozwoliło nam dowiedzieć się więcej o pyle, niż było to możliwe przedtem” – powiedział Christa Gall z Uniwersytetu Aarhus, w Danii.

Zespół odkrył, że pył zaczyna się formować wkrótce po eksplozji i trwa przez długi okres czasu. Nowe pomiary ujawniły również, jak duże są te ziarna pyłu i z czego są zbudowane. Nowe odkrycia są krokiem wykraczającym poza ostatnie wyniki uzyskane przy użyciu Atacama Large Milimeter/Submilimeter Array (ALMA), który jako pierwszy wykrył pozostałości po niedawnej supernowej z nowo uformowanym pyłem ze słynnej supernowej 1987A. Zespół odkrył, że ziarna pyłu większe niż jedna tysięczna milimetra utworzyły się gwałtownie w gęstej materii otaczającej gwiazdę. Chociaż małe, jak na ludzkie standardy, są to duże rozmiary dla ziaren pyłu kosmicznego, co sprawia, że są odporne na procesy destrukcyjne. Jedną z głównych, nierozwiązanych zagadek było jak ziarna pyłu mogą przetrwać w tak brutalnym i destrukcyjnym środowisku w pozostałości po supernowej. Wynik przyniósł odpowiedź – ziarna pyłu kosmicznego są większe, niż się spodziewano.

„Wykrycie przez nas wielkich ziaren tuż po wybuchu supernowej oznacza, że musi to być szybki i skuteczny sposób ich tworzenia się. Tak naprawdę nie wiemy dokładnie, jak to się dzieje” – mówi Jens Hjorth z Instytutu Nielsa Bohra Uniwersytetu Kopenhaskiego, w Danii. Ale astronomowie myślą, że wiedzą, gdzie nowy pył musi się tworzyć: w materii, którą gwiazda wyrzuciła w przestrzeń kosmiczną, zanim jeszcze eksplodowała. Fala uderzeniowa z supernowej, oddalając się od miejsca wybuchu, utworzyła chłodną i gęstą powłokę gazu. W takim środowisku właśnie ziarna pyłu mogą zwiększać swoje rozmiary. Wyniki obserwacji wskazują, że w drugim etapie – po kilkuset dniach – przyspieszony proces formowania się pyłu zachodzi z udziałem materii wyrzuconej podczas eksplozji supernowej. Jeśli produkcja pyłu z SN2010jl nadal będzie zachowywać obserwowaną tendencję, po 25 latach od wybuchu supernowej, całkowita masa pyłu będzie wynosić połowę masy Słońca. Jest to ilość podobna do masy pyłu obserwowanego w innych supernowych, takich jak SN 1987A.

„Wcześniej astronomowie widzieli dużo pyłu w pozostałościach po supernowych. Ale mieli też dowody na tworzenie się jedynie niewielkich ilości pyłu w trakcie wybuchu supernowej. Nowe obserwacje wyjaśniają, jak pogodzić ze sobą obie te sprzeczności” – podsumowuje Christa Gall.

Źródło:
ESO

7 lipca 2014

Fajerwerki z czarnej dziury w sąsiedniej galaktyce

Świętując 4 lipca, Amerykanie bawili się przy oślepiających światłach i grzmiących falach uderzeniowych z eksplodujących fajerwerków. Wydarzenie w podobnym stylu zaobserwowały w galaktyce M106 Kosmiczny Teleskop Spitzera, Chandra X-ray Observatory oraz Kosmiczny Teleskop Herschela.

Energetyczne dżety wydmuchiwane z centralnej czarnej dziury wewnątrz M106 podgrzewają materię w galaktyce, co sprawia, że się żarzy, podobnie jak fajerwerki. Dżety zasilają również fale uderzeniowe wyrzucające gaz z wnętrza galaktyki. Gazy te stanowią paliwo w produkcji nowych gwiazd. Według nowych badań szacuje się, że fale uderzeniowe ogrzały i wyrzuciły już 2/3 gazu z centrum M106. Przy zmniejszonej zdolności do narodzin nowych gwiazd, M106 wydaje przemieniać się w pustkowie, tak zwane galaktyki soczewkowe, pełne starych, czerwonych gwiazd. Galaktyki soczewkowe są płaskimi dyskami, bez widocznych ramion spiralnych.

„Dżety z czarnej dziury wewnątrz M106 mają ogromny wpływ na gaz ważny w tworzeniu się gwiazd w tej galaktyce. Proces ten może ostatecznie przekształcić spiralną galaktykę M106 w galaktykę soczewkową, pozbawiając ją surowca do produkcji nowych gwiazd” – powiedział Patrick Ogle, astrofizyk w Infrared Processing and Analysis Center z California Institute of Technology w Pasadenie.

Wiele galaktyk posiada w swoim centrum czarną dziurę, która aktywnie „karmi się” pobliskim gazem. Część materii, zwracając się w kierunku czarnej dziury, znacznie przyspieszając, i jest gwałtownie wypluwana jako pojedyncze dżety blisko jej biegunów. Jako jeden z najbliższych sąsiadów Drogi Mlecznej, M106 gwarantuje wspaniałą okazję do zbadania tych strumieni o wysokiej mocy. M106 – znana również jako NGC4258 – oddalona jest od nas o 23,5 mln lat świetlnych, widoczna w gwiazdozbiorze Psy Gończe.
Z nowych badań naukowcy wykorzystali dane z Kosmicznego Teleskopu Spitzera obserwującego w podczerwieni. Ilość danych na mapie światła podczerwonego emitowana jest przez ogrzewane cząsteczki wodoru w M106, co oznacza, że wywodzą się one z centralnej czarnej dziury zasilającej otaczający ją dysk galaktyczny. Konkretnie, Spitzer zobaczył ogrzewany wodór w dwóch tajemniczych ramionach spiralnych, z których słynie M106. Ramiona te nie są zwyczajne, gwiazdy wypełniające je znaleziono w galaktykach spiralnych, takich jak nasza Droga Mleczna. W poprzednim badaniu z teleskopów Spitzer i Chandra, naukowcy odkryli, że bliźniacze dżety z czarnej dziury stworzyły anormalne ramiona, które zawierają gaz podgrzewany do milionów stopni świecący w promieniach rentgenowskich, wykrywanych przez teleskop Chandra.

W wewnętrznych częściach anormalnych ramion spiralnych, podczerwone zdjęcia ze Spitzera wykazały, że cząsteczki wodoru o równowartości 10 milionów mas Słońca są podgrzewane od -28 do +760 stopni C przez fale uderzeniowe. Bez fal uderzeniowych gaz ten byłby chłodniejszy, kilkaset stopni poniżej zera. Z bezpośredniego porównania zdjęć ze Spitzera i Chandra, Ogle i jego koledzy zobaczyli, że istnieje ścisły związek między gazem, który jest podgrzany do milionów stopni, widziany przez Chandrę, i większej gęstości wodorem podgrzanym do kilkuset stopni, widziany przez Spitzera. Dżet jest otoczony przez kokon super gorącego gazu, który napędza fale uderzeniowe do otaczających cząsteczek wodoru, jak wystrzeliwujące fajerwerki. Następnie cząsteczki wodoru nagrzewają się, emitując światło podczerwone, które rejestruje Spitzer, i jest wyrzucany z wnętrza porozrzucanego galaktycznego gazu.

„Stosunkowo duża ilość emisji cząsteczek gazu w porównaniu do emisji pyłu potwierdza, że turbulencje napędzane uderzeniem z czarnej dziury podgrzewają molekuły gazu” – powiedział Philip Appleton z NASA Herschel Science Center w Caltech.

Spitzer i Herschel były również w stanie ocenić poziom aktywności formowania się gwiazd w regionie centralnym M106. Szybkość powstawania gwiazd w wewnętrznych strefach M106 będzie nadal spadać, aż dżety wyrzucą cały gaz z centrum galaktyki, przemieniając M106 w galaktykę soczewkową.

„Nasze wyniki wskazują, że te dżety z czarnych dziur mogą mieć znaczący wpływ na ewolucję ich macierzystych galaktyk, ostatecznie sterylizując je i czyniąc je pozbawionymi gazu niezbędnego do formowania się gwiazd” – powiedział Ogle.

Źródło:
Phys

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...