26 maja 2015

WISE odkrywa najbardziej świecącą galaktykę we Wszechświecie

Dzięki należącej do NASA misji WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) astronomowie odkryli najjaśniej świecącą w podczerwieni galaktykę wśród obserwowanych we Wszechświecie.

Odległa galaktyka świecąca z mocą 300 bilionów słońc została odkryta dzięki danym uzyskanym z misji WISE. Emituje ona największe ilości światła podczerownego, jakie udało się do tej pory zaobserwować i należy do klasy obiektów niedawno odkrytych przez WISE - nadzwyczaj jasno świecące galaktyki w podczerwieni lub inaczej ELIRG  (ang. Extremely Luminous Infrared Galaxies). Obserwujemy bardzo intensywną fazę ewolucji galaktyki. Jej oślepiające światło może być efektem gwałtownego wzrostu czarnej dziury znajdującej się w jej centrum. WISE J224607.57-052635.0, bo o niej tutaj mowa, może posiadać czarną dziurę pochłaniającą gaz. Gdy na dysk rotujący wokół supermasywnej czarnej dziury opada gaz i materia, zostają podgrzane do temperatury milionów stopni. Skutkuje to wybuchami w wysokich enegiach, świetle widzialnym, ultrafioletowym i promieniach rentgenowskich. Światło widzialne jest blokowane przez otaczający czarną dziurę pyłowy kokon. Gdy pył zostanie wystarczająco podgrzany, zacznie promieniować światło podczerwone.


Supermasywne czarne dziury są powszechne w jądrach galaktyk, ale znalezienie tak dużej tak daleko w kosmosie jest rzadkością. Ponieważ światło z tej galaktyki podróżowało do nas 12,5 mld lat, astronomowie obserwują obiekt takim, jakim był on w dalekiej przeszłości. Wtedy, gdy Wszechświat miał zaledwie 10% obecnego wieku, a wspomniana czarna dziura była miliardy razy masywniejsza niż nasze Słońce. Nowe badania określają trzy powody, dla których czarne dziury w ELIRG mogły stać się tak masywne. Po pierwsze - czarna dziura “urodziła się” większa, niż dotychczas sądzono. Pozostałe dwa powody obejmują złamanie tzw. limitu Eddingtona akrecji na czarne dziury. Gdy czarna dziura pochłania gaz opadający na nią, podgrzewa go i emituje promieniowanie. Ciśnienie światła faktycznie popycha gaz, tworząc ograniczenie, jak szybko czarna dziura może pochłaniać materię. Jeżeli czarna dziura złamie tę granicę, może teoretycznie rozrastać się w bardzo szybkim tempie.

Astronomowie już wcześniej obserwowali łamanie limitu Eddingtona przez czarne dziury, jednakże badana czarna dziura musiałaby złamać ten limit po wielokroć by stać się tak ogromną w tak krótkim czasie (nieco ponad 1 mld lat od Wielkiego Wybuchu). Inną opcją jest to, że granica Eddingtona nie istnieje, bądź też czarna dziura wiruje wolniej, niż do tej pory zakładano. Wtedy ciśnienie promieniowania byłoby mniejsze a granica Eddingtona mogłaby ulec dalszemu przesunięciu. Jeżeli czarna dziura wiruje wolniej, nie jest w stanie szybko wyrzucać materii, która na nią opada, w wyniku czego przyjmuje jej więcej niż ta wirująca szybciej.

Potrzeba kolejnych badań by wyjaśnić zjawisko tych niezwykle jasno świecących galaktyk. Zespół naukowców ma w planach dokładniejsze określenie masy centralnych czarnych dziur. Poznanie jej pomoże odkryć historię ELIRG oraz innych galaktyk we wczesnym wieku Wszechświata.

Źródło: 

7 maja 2015

Astronomowie zaobserwowali najodleglejszą galaktykę

Międzynarodowy zespół astronomów kierowany przez naukowców z uniwersytetów Yale i California zaobserwował galaktykę, która istniała gdy Wszechświat miał zaledwie 5% swojego obecnego wieku - 13,8 mld lat. Zespół odkrył wyjątkowo jasną galaktykę znajdującą się w odległości ponad 13 miliardów lat świetlnych od Ziemi. Jej dokładną odległość wyznaczono korzystając z połączonych danych z kosmicznych teleskopów Hubble’a i Spitzera oraz naziemnych teleskopów Kecka na Hawajach. Obserwacje potwierdziły, że jest to najodleglejsza galaktyka, do której wyznaczono odległość.

Galaktyka EGS-zs8-1 została zidentyfikowana na zdjęciach z Hubble’a i Spitzera na podstawie obrazów w poszczególnych kolorach jako jeden z najjaśniejszych i najmasywniejszych obiektów młodego Wszechświata. Jej masa jest szacowana na 15% masy Drogi Mlecznej, ale galaktyka ta uformowała się w bardzo młodym wszechświecie, a czas jej powstania wyniósł zaledwie 670 milionów lat. Nowe pomiary odległości pozwalają astronomom sądzić, że galaktyka formowała gwiazdy bardzo szybko, około 80 razy szybciej, niż nasza Galaktyka obecnie (a jest to postęp jednej nowej gwiazdy na rok). Obecnie jedynie garstka galaktyk ma tak dokładnie zmierzoną odległość w tak wczesnych etapach istnienia kosmosu. Każdy potwierdzony pomiar pomaga lepiej zrozumieć jak się formowały pierwsze populacje galaktyk we wczesnym wszechświecie. Tylko największe teleskopy są wystarczająco czułe, by uchwycić obrazy obiektów na tak dużych odległościach (odpowiadających przesunięciu ku czerwieni z = 7.7). Odkrycie było możliwe dzięki zastosowaniu nowego spektroskopu MOSFIRE (Multi-Object Spectrometer For Infra-Red Exploration) zainstalowanego na teleskopie KECK I, który pozwolił badać efektywnie widma kilku galaktyk jednocześnie.

Pomiary galaktyk na tak ekstremalnych odległościach i ich charakterystyka jest głównym celem naukowym astronomów na przyszłe dekady. Obserwując EGS-zs8-1 widzimy ją w czasie, gdy Wszechświat był w trakcie bardzo istotnych zmian: wodór pomiędzy galaktykami przechodził ze stanu nieprzeźroczystego w przeźroczysty co oznacza, że młode gwiazdy we wczesnych galaktykach były motorem rejonizacji. Połączone obserwacje z trzech teleskopów dają wgląd w naturę niemowlęcego Wszechświata i potwierdzają, że tak masywne galaktyki istniały już we wczesnej historii kosmosu, ale ich fizyczne właściwości bardzo się różniły od tych, które obserwujemy dziś wokół nas. Astronomowie teraz mają bardzo silne dowody na to, że osobliwości kolorów wczesnych galaktyk obserwowanych na zdjęciach z teleskopu Spitzera są spowodowane bardzo szybkim formowaniem się masywnych, młodych gwiazd, które oddziaływały z pierwotnym gazem w tych galaktykach.

Źródło:
Hubblesite

Urania - Postępy Astronomii

1 maja 2015

Tajemnicza poświata rentgenowska z wnętrza Drogi Mlecznej

Zaglądając do wnętrza Drogi Mlecznej teleskop NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) dostrzegł tajemniczą poświatę wysokoenergetycznych promieni X, które mogą być, jak mówią astronomowie, “krzykiem” martwych gwiazd pożeranych przez ich gwiezdnych towarzyszy. Dzięki NuSTAR mamy możliwość zobaczenia zupełnie nowych fragmentów centrum naszej Galaktyki.

Centrum naszej Galaktyki zawiera młode i stare gwiazdy, małe czarne dziury i inne odmiany gwiezdnych pozostałości, w całości będących pod wpływem supermasywnej czarnej dziury zwanej Sagittarius A*. NuSTAR jest pierwszym teleskopem zdolnym do uchwycenia wyraźnego obrazu tego regionu w wysokich energiach (promieniowaniu rentgenowskim). Nowe obrazy ukazują rejon wokół supermasywnej czarnej dziury o średnicy około 40 lat świetlnych. Astronomowie byli zaskoczeni tymi zdjęciami ukazującymi nieoczekiwane istnienie rozciągłych źródeł wysokoenergetycznego promieniowania X dominujących nad zwykłą aktywnością gwiazdową. Prawie wszystko, co może emitować promieniowanie rentgenowskie znajduje się w centrum Drogi Mlecznej. Obszar ten jest wypełniony także źródłami niskoenergetycznego promieniowania X, ale ich emisja jest bardzo słaba w porównaniu z tym, co obserwujemy z danych NuSTAR, więc nowy sygnał się odróżnia od wcześniejszych.
Astronomowie mają cztery teorie wyjaśniające tę zaskakującą poświatę rentgenowską, z których trzy dotyczą gwiezdnych pozostałości. Gdy gwiazdy umierają, nie zawsze "odchodzą w ciszy". W odróżnieniu od naszego Słońca, zapadajace się gwiazdy będące częścią układu podwójnego mogą wysysać materię ze swoich towarzyszy. Ten swoisty proces “zombie” (karmienia się) różni się zależnie od gwiazdy - towarzysza, ale jego wynikiem może być erupcja promieni X. Według jednej z teorii takim gwiezdnym zombie może być funkcjonujący pulsar, czyli wg jednego ze scenariuszy powstawania supernowych zapadnięta pozostałość po masywnej gwieździe. Wiruje z bardzo dużą prędkością wysyłając w przestrzeń dwie przeciwległe wiązki promieniowania. Gdy pulsar wiruje, wiązka promieni omiata niebo i czasem jest przechwytywana na Ziemi niczym sygnał z latarni morskiej. Być może jesteśmy świadkami obserwacji sygnałów pochodzących od ukrytej do tej pory populacji pulsarów w centrum Galaktyki. Fakt ten może oznaczać, że jest coś wyjątkowego w samym centrum Drogi Mlecznej.

Według innej teorii kandydatem jest biały karzeł - zapadnięta, wypalona pozostałość gwiazdy zbyt mało masywnej, by mogła eksplodować jako supernowa. Nasze Słońce jest tego typu gwiazdą i jego przeznaczeniem jest stać się białym karłem. Ponieważ białe karły są bardzo gęste, mają silną grawitację i mogą produkować wysokoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie.

Następna teoria przewiduje istnienie czarnej dziury która powoli żywi się swoim gwiezdnym towarzyszem. Gdy materia opada na czarną dziurę emituje właśnie promienie X.

Ostatnia z teorii głosi, że źródłem wysokoenergetycznego promieniowania nie jest pozostałość po gwieździe a promieniowanie kosmiczne. Może ono pochodzić od supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w centrum Galaktyki, która pochłania materię opadającą na nią. Gdy promieniowanie kosmiczne oddziałuje się z gęstym gazem krążącym wokół czarnej dziury, emituje promieniowanie X.

Teorie te jednak nie są w pełni zgodne z obserwacjami. Potrzeba więcej obserwacji, a do tego czasu naukowcy będą przeglądali swoje scenariusze i wymyślali nowe modele mogące wyjaśnić, co wywołuje tego typu błyski promieniowania rentgenowskiego.

Źródło:
NuSTAR

Urania - Postępy Astronomii

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...