Przejdź do głównej zawartości

ALMA odkrywa bogactwo wewnątrz dysków gazowych wokół większych gwiazd

Astronomowie korzystający z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) zbadali dziesiątki młodych gwiazd podobnych do Słońca oraz innych, prawie dwukrotnie większych i odkryli, że te większe posiadają bogate zbiory tlenku węgla w swoich dyskach pyłowych. W odróżnieniu od nich, mało masywne gwiazdy podobne do Słońca mają dyski pyłowe praktycznie pozbawione gazu.

Odkrycie to stoi w sprzeczności z oczekiwaniami astronomów, którzy utrzymują, że silniejsze promieniowanie większych gwiazd powinno znieść gaz z ich obłoków pyłowych szybciej, niż stosunkowo łagodne promieniowanie mniejszych gwiazd. Może ono być także nowym spojrzeniem na proces formowania się planet olbrzymów wokół młodych gwiazd.

Dyski pyłowe znajdują się wokół gwiazd, które tracą swoje napełnione gazem dyski protoplanetarne, i rozpoczynają proces formowania się planet, asteroid, komet i innych planetozymali. Wokół młodych gwiazd wiele z tych nowo powstałych obiektów jeszcze osiada na orbitach i zderzając się produkuje wystarczającą ilość gruzu, by mógł powstać drugi dysk pyłowy.

Wcześniejsze pomiary spektroskopowe dysków pyłowych wykazały, że niektóre z nich miały nieoczekiwaną sygnaturę chemiczną, sugerującą nadmiar tlenku węgla. Odkrycie to było zaskakujące, ponieważ astronomowie wierzą, że gaz ten dawno powinien był zniknąć.

W poszukiwaniu wskazówek, dlaczego niektóre gwiazdy zachowują dysk bogaty w gaz, Jesse Lieman-Sifry i jego zespół przebadał 24 układy gwiazdowe w asocjacji OB gwiazdozbiorów Skorpiona i Centaura. To luźne gwiezdne skupiska znajdujące się kilkaset lat świetlnych od Ziemi, zawierające setki mało masywnych i średnio masywnych gwiazd. Nasze Słońce jest zaliczane do gwiazd mało masywnych.

Astronomowie zawęzili zakres poszukiwań do gwiazd w wieku około 10 milionów lat - na tyle starych, aby mogły wytworzyć pełen układ planetarny wraz z dyskiem pyłowym - i wykorzystali ALMA do zbadania błysków na submilimetrowej długości fali, pochodzących od tlenku węgla znajdującego się w gwiezdnych dyskach pyłowych.

Zespół prowadził badania w sumie przez sześć nocy pomiędzy grudniem 2013 r. a grudniem 2014 r., obserwując przez zaledwie 10 minut każdej nocy. W czasie tych badań osiągnięto najbardziej obszerne jak do tej pory pomiary interferometryczne na milimetrowych długościach fali.

Posiadając niewiarygodnie bogaty zbiór obserwacji, astronomowie znaleźli najbogatszy w gaz dysk w pojedynczym badaniu. Spośród próbki 24 dysków, naukowcy zauważyli trzy, które wykazywały silną emisję tlenku węgla. Ku ich zaskoczeniu, wszystkie trzy bogate w gaz dyski otaczały gwiazdy około dwukrotnie masywniejsze od Słońca. W żadnej z szesnastu mniejszych, podobnych do Słońca gwiazd z próbki nie ujawniono dysku z większym zapasem tlenku węgla. Obserwacje te sugerują, że bardziej prawdopodobne jest istnienie dysków ze złożami gazu wokół większych gwiazd, niż wokół tych podobnych do Słońca.

Odkrycie to jest sprzeczne z intuicją, ponieważ bardzo masywne gwiazdy zalewają swoje układy planetarne energetycznym promieniowaniem ultrafioletowym, które powinno zniszczyć dwutlenek węgla zalegający w ich dyskach pyłowych. Jednakże te nowe badania pokazują, że większe gwiazdy w jakiś sposób są zdolne zachować lub uzupełniać swoje zapasy tlenku węgla, m.in. poprzez zderzenia komet bądź odparowywania płaszcza lodowego ziaren pyłu.

Fakt istnienia tego gazu może mieć ważne znaczenie w procesie formowania się planet. Tlenek węgla jest głównym składnikiem atmosfery planet olbrzymów. Jego obecność w dysku pyłowym może oznaczać, że inne gazy, w tym wodór, też są obecne, ale być może w znacznie niższym stężeniu. Astronomowie przypuszczają, że jeżeli niektóre dyski pyłowe są w stanie utrzymać znaczne ilości gazu, może to zmienić przewidywany termin formowania się planet olbrzymów wokół młodych gwiazd.

Przyszłe obserwacje wysokiej rozdzielczości tych dysków bogatych w gaz mogą pozwolić astronomom wywnioskować lokalizację gazu w dysku, które mogą pomóc zrozumieć jego pochodzenie. Jeżeli gaz powstaje w wyniku zderzeń planetozymali, astronomowie powinni się skoncentrować na regionach dysku, w których do nich dochodzi. ALMA jest jedynym instrumentem zdolnym do uzyskiwania tego rodzaju zdjęć w wysokiej rozdzielczości.

Według Lieman-Sifry dyski te są tak różnorodne, jak układy planetarne im towarzyszące. Odkrycie, że niektóre dyski pyłowe wokół większych gwiazd zachowują tlenek węgla dłużej, niż te podobne do Słońca może zapewnić wgląd w to, jaką rolę odgrywa ten gaz w procesie firmowania się układów planetarnych.

Źródło:
ALMA Observatory

Urania -Postępy Astronomii

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…