26 listopada 2016

Najsłabsza galaktyka satelitarna Drogi Mlecznej odkryta

Badacze z Tohoku University kierowali międzynarodowym zespołem w odkryciu ekstremalnie słabej satelitarnej galaktyki karłowatej Drogi Mlecznej. Odkrycie to było częścią Subaru Strategic Survey, badania mającego na celu zmaksymalizowanie wyszukiwania galaktyk satelitarnych Drogi Mlecznej. W badaniach wykorzystywana jest Hyper Suprime-Cam (HSC) - duża kamera cyfrowa na 8,2-metrowym teleskopie Subaru.

Absolwent Tohoku University, Daisuke Homma odkrył wraz z międzynarodowymi współpracownikami galaktykę, którą nazwano Virgo I. Znajduje się ona w kierunku gwiazdozbioru Panny (łac. Virgo), ma jasność absolutną -0,8 magnitudo i być może jest najsłabszą odkrytą galaktyką satelitarną. Odkrycie to sugeruje, że istnieje duża liczba jeszcze nieodkrytych galaktyk satelitarnych w halo Drogi Mlecznej i zapewnia ważny wgląd w formowanie się galaktyk poprzez hierarchiczne gromadzenie się ciemnej materii.

Obecnie zidentyfikowano prawie 50 galaktyk satelitarnych Drogi Mlecznej. Około czterdzieści z nich jest słabe i rozmyte i należą do tak zwanej grupy “karłowatych galaktyk sferycznych”. Wiele współcześnie odkrywanych galaktyk karłowatych, zwłaszcza tych widzianych w systematycznych przeglądach fotometrycznych takich, jak Sloan Digital Sky Survey (SDSS) czy Dark Energy Survey (DES), ma bardzo słabą jasność absolutną w paśmie widzialnym poniżej -8 mag. Te obiekty nazywane są “bardzo słabymi galaktykami karłowatymi”. Jednakże poprzednie poszukiwania wykorzystywały teleskopy o średnicy 2,5-4 metrów, więc zostały zidentyfikowane tylko satelity stosunkowo bliskie Słońca lub te o większej magnitudo.

Połączenie dużej apertury (8,2-metra) teleskopu Subaru i rozległego pola widzenia kamery HSC jest atutem w tym badaniu. To umożliwia efektywne poszukiwania bardzo słabych satelitarnych galaktyk karłowatych na dużym obszarze nieba. Pierwszym krokiem w poszukiwaniu nowych galaktyk karłowatych jest określenie gęstości gwiazd na niebie, używając danych fotometrycznych. Kolejny krok to ocenienie, że nadmierna gęstość nie jest wynikiem przypadkowych zestawień niepowiązanych gęstych obszarów na linii pola widzenia ale prawdziwym układem gwiazd. Standardową metodą dokonania tego jest szukanie charakterystycznego rozkładu gwiazd na wykresie kolor-magnitudo (porównywalnym do diagramu H-R).

Odkrycie Virgo I
Zespół badaczy ma dokładnie zbadane wcześniejsze dane z Subaru Strategic Survey wraz z kamerą HSC. Odkryli pozorną gęstość gwiazd w Pannie o bardzo wysokim znaczeniu statystycznym, pokazującą charakterystyczną próbkę starożytnych systemów gwiezdnych na diagramie kolor-magnitudo. Co zaskakujące, Virgo I jest jedną z najsłabszych galaktyk satelitarnych o jasności absolutnej -0,8 mag w zakresie fal optycznych. Jest to faktycznie galaktyka, gdyż przestrzennie jej promień wynosi 124 lata świetlne - więcej, niż gromady kuliste o porównywalnej jasności.

Najsłabszymi galaktykami satelitarnymi zidentyfikowanymi do tej pory były Segue 1, odkryta przez SDSS (-1,5 mag) i Cetus II, odkryta przez DES (0,0 mag). Ta druga wciąż oczekuje na potwierdzenie, ponieważ jest zbyt zwarta jak na galaktykę. Virgo I może okazać się ostatecznie najsłabszą dotąd odkrytą galaktyką satelitarną. Znajduje się w odległości 280.000 lat świetlnych od Słońca. Tak odległa galaktyka o tak słabej jasności nie została zidentyfikowana we wcześniejszych przeglądach. Jest poza zasięgiem SDSS, który poprzednio badał ten obszar w kierunku konstelacji Panny.

Źródło:
Subaru Teleskop

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Urania - Postępy Astronomii

11 listopada 2016

Uchwycić nieuchwytne

Pierwszy raz współpracując razem, kosmiczne teleskopy Spitzer i Swift połączyły siły aby obserwować zjawisko mikrosoczewkowania w chwili, gdy odległa gwiazda jaśnieje dzięki polu grawitacyjnemu innego obiektu kosmicznego. Technika mikrosoczewkowania jest używana do poszukiwania mało masywnych ciał krążących wokół gwiazd, na przykład planet. W tym przypadku obserwacje pokazały brązowego karła.

Brązowe karły są uważane za brakujące ogniwo pomiędzy planetami i gwiazdami, z masami powyżej 80 mas Jowisza. Jednak centrum brązowego karła nie jest wystarczająco gorące czy gęste, aby wygenerować energię w postaci fuzji termojądrowej, jak to ma miejsce w przypadku gwiazd. Co ciekawe, naukowcy odkryli, że dla gwiazd o masie zbliżonej do Słońca, mniej niż 1% posiada brązowego karła na orbicie o promieniu 3 AU (jednostek astronomicznych). Zjawisko to jest nazywane “pustynią brązowego karła”.

Nowo odkryty brązowy karzeł krążący wokół macierzystej gwiazdy może zamieszkiwać tę pustynię. Spitzer i Swift obserwowały zjawisko mikrosoczewkowania po tym, jak obiekt został dostrzeżony w eksperymencie OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment - eksperyment optycznego soczewkowania grawitacyjnego). Odkrycie tego brązowego karła o nazwie OGLE-2015-BLG-1319 było pierwszą obserwacją zjawiska mikrosoczewkowania wykonaną przy jednoczesnej współpracy dwóch teleskopów kosmicznych.

Astronomowie chcą zrozumieć, w jaki sposób brązowe karły formują się wokół gwiazd, oraz dlaczego istnieje luka, w której one się znajdują w stosunku do swoich gwiazd macierzystych. “Możliwe, że ‘pustynia’ nie jest tak sucha, jak myśleliśmy” - mówi Yossi Shvartzvald z Jet Propulsion Laboratory.

Czym jest mikrosoczewkowanie?
W zjawisku mikrosoczewkowania źródłowa gwiazda tła służy jako latarka. Gdy masywny obiekt przechodzi przed gwiazdą tła na linii pola widzenia, gwiazda tła jaśnieje, ponieważ obiekt pierwszoplanowy odchyla i skupia jej światło. W zależności od masy obiektu gwiazda tła może na krótko ukazać się jako nawet tysiąc razy jaśniejsza niż jest w rzeczywistości.

Jednym ze sposobów na lepsze zrozumienie właściwości systemu soczewkującego jest obserwowanie zjawisk mikrosoczewkowania z więcej niż jednego punktu obserwacyjnego. Mając wiele teleskopów do zapisu pojaśnienia gwiazdy tła, astronomowie mogą wykorzystać paralaksę (pozorna różnica w położeniu obiektu widzianego z dwóch punktów w przestrzeni - gdy trzymasz palec przed nosem i patrzysz na niego raz prawym raz lewym okiem, wydaje się zmieniać swoje położenie na tle dalszego obiektu. Gdy patrzysz jednocześnie obojgiem oczu - palec znajduje się w tym samym miejscu). W kontekście mikrosoczewkowania, obserwowanie tego samego zdarzenia z dwóch lub więcej znacznie oddalonych od siebie lokalizacji, spowoduje różne typy powiększenia.

Nowe badania
Spitzer obserwował układ podwójny zawierający brązowego karła w lipcu 2015 r., przez dwa ostatnie tygodnie kampanii obserwacyjnej mikrosoczewkowania wykonywanej przez kosmiczne teleskopy. Podczas gdy Spitzer znajduje się w odległości 1 AU od Słońca, na orbicie okołosłonecznej, podążając za Ziemią, Swift krąży na niskiej orbicie okołoziemskiej. Swift również obserwował układ podwójny pod koniec czerwca 2015 r. w tej kampanii, przez mikrosoczewkowanie, pierwszy raz obserwując tego typu zjawisko. Ponieważ Swift nie znajduje się daleko w porównaniu z teleskopami naziemnymi, zjawisko paralaksy w tym przypadku nie mogło być zastosowane. Dlatego naukowcy zdecydowali się połączyć obserwacje razem z obserwacjami Spitzera.

Łącząc dane obserwacyjne z teleskopów naziemnych oraz kosmicznych, naukowcy ustalili, że nowo odkryty brązowy karzeł jest 30-65 razy masywniejszy od Jowisza. Odkryli także, że ów brązowy karzeł krąży wokół karła typu K, gwiazdy o masie około połowy masy Słońca. Astronomowie w oparciu o dane odkryli dwie możliwe odległości pomiędzy brązowym karłem a jego gwiazdą macierzystą: 0,25 AU i 45 AU. Odległość 0,25 AU umieściła by ten układ w pustyni brązowego karła.

Źródło:
Spitzer

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Urania - Postępy Astronomii

8 listopada 2016

Odległe galaktyki widoczne dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu

Nigdy wcześniej nie wykonano astrofizycznych pomiarów światła tak wysokiej energii z tak daleka. Około 7 miliardów lat temu doszło do potężnej eksplozji czarnej dziury w centrum Galaktyki. Efektem był wybuch promieniowania gamma o wysokim natężeniu. Wiele teleskopów, w tym także MAGIC (Major Atmospheric Gamma-ray Imaging Cherenkov Telescope), uchwyciło to światło. Przy okazji było to kolejne potwierdzenie Ogólnej Teorii Względności Einsteina, gdyż promienie światła po drodze na Ziemię napotkały mniej odległą galaktykę, co spowodowało ich odchylenie w procesie tak zwanego soczewkowania grawitacyjnego.

Obiekt QSO B0218+357 jest blazarem, typem czarnej dziury. Badacze zakładają, że w centrum każdej galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura. Czarne dziury, na które ciągle opada materia, nazywamy aktywnymi czarnymi dziurami. Emitują one ekstremalnie jasne dżety. Gdy taki wybuch zostanie skierowany w stronę Ziemi, używamy pojęcia blazar.

QSO B0218+357 został odkryty 14 lipca 2014 roku przez Large Area Telescope (LAT) satelity Fermi. Zdarzenie to miało miejsce 7 miliardów lat temu. Tuż po pierwszym wykryciu blazara, wszystkie teleskopy naziemne obserwujące w promieniach gamma zostały skierowane w tamtą stronę. Wśród nich był też MAGIC, znajdujący się na Wyspach Kanaryjskich, który specjalizuje się w obserwacjach promieniowania gamma wysokich energii. Może uchwycić fotony, których energia jest 100 miliardów razy wyższa niż fotonów emitowanych przez nasze Słońce oraz tysiąc razy wyższa, niż zmierzona przez Fermi-LAT.

Ponieważ w tym czasie trwała pełnia Księżyca, MAGIC nie mógł prowadzić obserwacji. 11 dni później nadarzyła się okazja. Jednak promienie gamma emitowane przez QSO B0218+357 nie były dokładnie skierowane na Ziemię. Miliard lat po wyruszeniu, osiągnęły galaktykę B0218+357G. I tutaj pojawia się Ogólna Teoria Względności Einsteina. Pokazuje ona, że duże masy we Wszechświecie, jak na przykład galaktyki, uginają światło obiektu znajdującego się za nimi. Dodatkowo, światło jest ogniskowane jakby przez olbrzymią soczewkę optyczną, przez co obiekt wydaje się być jaśniejszy ale także nieco zniekształcony. Promienie światła potrzebują także różnych okresów czasu aby przejść przez soczewkę, w zależności od kąta obserwacji.

Owo soczewkowanie grawitacyjne było powodem, dzięki któremu MAGIC był zdolny do mierzenia QSO B0218+357 - najodleglejszego obiektu obserwowanego w widmie wysokoenergetycznego promieniowania gamma. Dzięki obserwacjom przeprowadzonym w 2012 z teleskopu Fermi oraz innych teleskopów radiowych astronomowie widzieli, że drugi sygnał nadejdzie 11 dni później. “Pierwszy raz byliśmy w stanie stwierdzić, że wysokoenergetyczne fotony były odchylane przez soczewkę grawitacyjną” - mówi Julian Sitrek z Uniwersytetu Łódzkiego, który przewodził badaniami.

Fakt, że promieniowanie gamma o tak wysokiej energii z odległego ciała niebieskiego osiągnęło atmosferę ziemską, wcale nie jest taki oczywisty. Wiele promieni gamma jest traconych w wyniku oddziaływania z fotonami pochodzącymi z galaktyk czy gwiazd, i mają niższą energię. Wraz z obserwacjami MAGIC część Wszechświata, obserwowana w promieniach gamma, podwoiła się.

Źródło:
phys.org

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

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...