28 lutego 2015

Chandra odkrywa intrygującego przedstawiciela rodziny czarnych dziur

Nowo odkryty obiekt kosmiczny może dostarczyć astronomom odpowiedzi na niektóre wieloletnie pytania dotyczące ewolucji czarnych dziur i ich wpływu na swoje otoczenie. Odkrycia dokonano dzięki Obserwatorium Chandra.

Obiekt, o którym mowa to NGC-2276-3c, znajdujący się w ramieniu spiralnym galaktyki NGC 2276 leżącej w odległości około 100 milionów lat świetlnych od Ziemi. NGC-2276-3c wydaje się być tym, co astronomowie nazywają “czarną dziurą o masie pośredniej” (ang. intermediate-mass black hole IMBH). Przez wiele lat astronomowie odkryli jednoznaczne dowody na istnienie małych czarnych dziur o masach od pięciu do trzydziestu mas Słońca. Mamy również wiele informacji na temat tak zwanych supermasywnych czarnych dziur, które znajdują się w jądrach galaktyk i mają masy rzędu milionów a nawet miliardów mas Słońca.

Jak sugeruje ich nazwa, IMBH reprezentują klasę czarnych dziur leżących pomiędzy tymi dwiema grupami, o masie w zakresie od kilkuset do kilku tysięcy mas Słońca. Jednym z powodów, dla których IMBH są ważne jest to, że mogą one być materiałem, z których w młodym Wszechświecie powstały supermasywne czarne dziury. Aby dowiedzieć się więcej na temat NGC-2276-3c astronomowie obserwowali ją jednocześnie w promieniach X dzięki teleskopowi Chandra, jak również w promieniach radiowych, korzystając z sieci VLBI. Dane z obu teleskopów, wraz z obserwowaną zależnością pomiędzy jasnością radiową i rentgenowską pochodzącą od źródeł zasilanych przez czarne dziury, zostały wykorzystane do oszacowania jej masy. Uzyskano wynik około 50000 mas Słońca, co plasuje obiekt w zakresie IMBH. Według astronomów badających IMBH obiekty te są połączeniem między czarnymi dziurami o masach gwiazdowych i supermasywnymi czarnymi dziurami. Obiekty te tworzą zatem jedną wielką rodzinę czarnych dziur.

Oprócz niezwykłej masy obiektu, NGC-2276-3c posiada kolejną zaskakującą właściwość, otóż wyprodukował on silny strumień radiowy rozciągający się na 2000 lat świetlnych. Region wzdłuż dżetu, którego długość sięga 1000 lat świetlnych od NGC-2276-3c wydaje się nie zawierać młodych gwiazd. Prowadzi to wniosku, że IMBH może mieć tak silny wpływ na swoje środowisko, iż dżet mógł wyczyścić ubytek w gazie i stłumić powstanie nowych gwiazd. Dalsze badania nad strumieniem z NGC-2276-3c mogą pokazać, że w młodym Wszechświecie supermasywne czarne dziury powstały z obiektów IMBH znajdujących się w ich otoczeniu. Zlokalizowanie IMBH w ramieniu spiralnym galaktyki rodzi kolejne pytanie: czy powstał on w jej centrum, czy pochodzi z galaktyki karłowatej, która w przeszłości zderzyła się i połączyła z NGC 2276? IMBH w NGC 2276 jest ultraświecącym źródłem rentgenowskim. Setki podobnych źródeł wykryto w ciągu ostatnich 30 lat, jednakże ich natura wciąż jest przedmiotem debat. Badania wykazują, że rokrocznie w NGC 2276 powstają nowe gwiazdy o masie od pięciu do piętnastu mas Słońca. Może to być wynikiem kolizji z galaktyką karłowatą, co może wyjaśniać pochodzenie IMBH.

Źródło:
Chandra

Urania - Postępy Astronomii

22 lutego 2015

Czy na planetach krążących wokół czerwonych karłów może istnieć życie?

Czerwone karły to najczęstszy typ gwiazd, jakie występują w kosmosie. Szacuje się, że 70% wszystkich gwiazd to właśnie czerwone karły. Liczba planet, które mogą krążyć wokół nich powoduje, że stają się potencjalnie dobrymi kandydatami, na których można szukać oznak życia pozaziemskiego.

Poprzednie badania nad planetami krążącymi wokół czerwonych karów sugerowały, że są one wystarczająco ciepłe, by mogło na nich powstać życie, ale mogą być także całkowicie wyschnięte, bez śladów wody. Według nowych badań, których wyniki opublikowano 12 listopada w The Astrophysical Journal Letters okazuje się, że planety te są na tyle wilgotne, by mogło na nich powstać życie. Jak wiadomo badania nad tym czy odległe światy mogą być nosicielami życia koncentrują się na zbadaniu, czy obiekt posiada wodę w stanie ciekłym, ponieważ tam gdzie istnieje życie na Ziemi, znajdziemy wodę, nawet kilometry pod powierzchnią. Naukowcy koncentrują się najczęściej na ekosferze, czyli takim miejscu wokół gwiazdy, gdzie istnieją odpowiednie warunki do powstania życia, czyli tam, gdzie nie jest ani za gorąco ani za zimno.

Czerwony karzeł, zwany także gwiazdą typu M to obiekt o masie ok. ⅕ masy Słońca i około 50 razy od niego mniejszy. Według danych z kosmicznego teleskopu Keplera wynika, że co najmniej połowa z odkrytych przezeń czerwonych karłów posiada skaliste planety o masach o połowy do ¼ masy Ziemi. Ostatnie wyniki badań sugerują, że planety krążące w ekosferze czerwonych karłów mogą gromadzić duże ilości wody. W rzeczywistości każda planeta może posiadać 25 razy więcej wody niż Ziemia.

Ekosfera wokół czerwonego karła znajduje się w odległości bliższej, niż krąży Merkury wokół Słońca, ponieważ gwiazdy te są znacznie słabsze od naszej dziennej gwiazdy. Taka bliskość sprawia, że planety są atrakcyjne dla astrobiologów, ponieważ krążąc wokół gwiazdy częściej przechodzą przed jej tarczą, dzięki czemu są łatwiejsze do wykrycia niż planety znajdujące się na dalszych orbitach. Jednakże jeżeli planeta krąży zbyt blisko swojej macierzystej gwiazdy, jej siły grawitacyjne będą powodować, że planeta będzie zwrócona cały czas tą samą stroną w kierunku gwiazdy, jak to ma miejsce w przypadku naszego Księżyca. W tym przypadku na jednej stronie planety cały czas panuje dzień a na drugiej - noc. Tak ekstremalne różnice temperatur mogą spowodować, że woda albo będzie zamarznięta albo wyparuje. Życie w postaci jaką znamy nie może występować na stronie dziennej takiej planety, choć dostarczane jest do niej światło słoneczne konieczne do zaistnienia fotosyntezy, bo nie ma tam wody służącej jako zaczątek życia.

Aby się przekonać jaka na prawdę może być “pływowo zablokowana” planeta nadająca się do zamieszkania, astronomowie opracowali globalny model klimatu planety w 3D, który symuluje zależność pomiędzy atmosferą, oceanem, lodowym morzem i lądem a także model 3D warstwy lodu na tyle dużej, by pokryć całe kontynenty. Symulowali także czerwonego karła o temperaturze około 1300oC i odkryli, że cała woda z planety krążącej wokół niego jest uwięziona po nocnej stronie. Najbliższa naszemu Słońcu gwiazda - Proxima Centauri jest czerwonym karłem ale nie jest pewne, czy posiada planety. Naukowcy przeprowadzili symulację planet o rozmiarach i ciężarze Ziemi, do których dociera od 63 do 77% światła słonecznego, jak to ma miejsce na naszej planecie. Modelowali także super-Ziemie, planety o masie 50% ziemskiej i posiadające 38% większą grawitację, ponieważ odnaleźli podobne super-Ziemie krążące wokół czerwonych karłów. Jednym z przykładów jest Gliese 667 Cb, super-Ziemia 4,5 razy masywniejsza od naszej planety, krążąca wokół czerwonego karła Gliese 667 C, leżącego w odległości około 22 lata świetlne od Słońca. Planeta krąży po takiej orbicie, że otrzymuje ⅔ ilości światła, jakie dociera do Ziemi.

Astronomowie przygotowali modele trzech różnych typów budowy tych planet. Jeden to wodny świat bez kontynentów i mających globalny ocean o różnych głębokościach. Drugim był świat, na którym po nocnej stronie był kontynent a dzienną zalewał ocean. Ostatni model przypominał Ziemię z jej kontynentami i oceanami. Planety posiadały atmosferę podobną do ziemskiej, ale naukowcy testowali też niższy poziom emisji gazów cieplarnianych, dwutlenku węgla, który wychwytuje gorąco i pozwala utrzymać ciepłotę planety. Odkryli, że istnienie super-Ziemi w całości pokrytej wodą i takiej, która posiada kontynenty jak Ziemia jest mało prawdopodobne, ponieważ woda będzie uwięziona po ich nocnej stronie. Dzieje się tak dlatego, że wiatry oceaniczne przenoszą ciepło ze strony dziennej na nocną. Ponadto odkryli, że jeżeli pokrywa kontynentalna obejmuje większość nocnej części planety to mogą ją pokrywać lodowce o grubości dochodzącej nawet do 1000 metrów.

Źródło:
IOP science

Urania - Postępy Astronomii

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...