15 kwietnia 2017

Słaby, odległy obiekt odkryty na krańcach Pasa Kuipera

ALMA znalazł interesujące informacje podczas badań nad bardzo odległym członkiem Układu Słonecznego.

Astronomowie ujawnili więcej informacji na temat odległego obiektu Układu Słonecznego 2014 UZ224, czyli DeeDee. Jest to obiekt transneptunowy (TNO), który po raz pierwszy został odkryty przez zespół astronomów pod kierunkiem Davida Gerdesa, naukowca z Uniwersytetu Michigan i głównego autora publikacji w Astrophysical Journal Letters. Gerdes użył 4-metrowgo teleskopu Blanco znajdującego się w Obserwatorium Cerro Tololo Inter-American, w Chile, służącego do Badań Ciemnej Energii, który dał astronomom nadzwyczajną liczbę zdjęć. Podczas, gdy większość z nich okazała się być odległymi galaktykami, niektóre wykazywały oznaki TNO a na dwunastu z tej niewielkiej liczby zdjęć znaleziono DeeDee (skrót od ang. Distance Dwarf - Odległy Karzeł).

DeeDeejest drugim znanym najdalszym obiektem transneptunowym na krańcach Pasa Kuipera, którego orbita jest potwierdzona. Do niedawna jednak nie było wiadomo o nim nic więcej.

Astronomowie zgromadzili niesamowite szczegóły dotyczące DeeDee korzystając z ALMA i niedawno potwierdzili te informacje, włącznie z tymi, że jego średnica to około 635 km a masa sugeruje, że powinien mieć kształt sferyczny, dzięki czemu może stać się planetą karłowatą.

Jedna jednostka astronomiczna to średnia odległość Ziemi od Słońca, która wynosi 150 mln km. DeeDee obecnie znajduje się w ogromnej odległości 92 jednostek astronomicznych od nas. Pełny obieg wokół Słońca zajmuje mu 1100 lat a światło potrzebuje 13 godzin, żeby dotrzeć do Ziemi.

Zespół wykorzystał zdolność ALMA do wykrywania ciepła i stwierdził, że temperatura DeeDee wynosi -243oC a jego powierzchnia odbija zaledwie 13% światła słonecznego.

Astronomowie patrzą optymistycznie na odkrycie tych wszystkich informacji na temat DeeDee, ponieważ możliwe może okazać się wykrywanie bardzo odległych obiektów w Układzie Słonecznym a niektóre z tych technik można wykorzystać do poszukiwania dziewiątej planety.



Źródło:
Astronomy

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Urania-PA

13 kwietnia 2017

Tajemnica, w jaki sposób czarne dziury łączą się i zderzają, zaczyna się wyjaśniać

W zeszłym roku naukowcy ogłosili, że zaobserwowali fale grawitacyjne, nieuchwytne i od dawna pożądane zmarszczki w czasoprzestrzeni, których istnienie zaproponował Albert Einstein. Fale powstały w wyniku zderzenia dwóch czarnych dziur znajdujących się zaledwie 1,3 miliarda lat świetlnych od Ziemi a uwolniona energia falowała przez Wszechświat, podobnie jak marszczy się powierzchnia stawu.

Detekcja przeprowadzona przez interferometr LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory), wraz z dwoma kolejnymi odkryciami fal grawitacyjnych, potwierdza wielkie przewidywanie ogólnej teorii względności Einsteina z 1915 roku i zwiastuje nową erę w fizyce, umożliwiając naukowcom badanie Wszechświata w nowy sposób – wykorzystując grawitację zamiast światła.

Jednak podstawowe pytanie pozostaje bez odpowiedzi: jak i dlaczego czarne dziury się łączą i zderzają?

Aby czarne dziury się połączyły, muszą znaleźć się blisko siebie (według standardów astronomicznych), nie dalej niż około ⅕ odległości Ziemia – Słońce. Jednak tylko gwiazdy o bardzo dużych masach mogą stać się czarnymi dziurami a w ciągu swojego życia gwiazdy te rozszerzają się, stając się jeszcze większymi.

W wynikach badań opublikowanych w Nature Communications, wykorzystuje się nowy model zwany COMPAS (Compact Object Mergers: Population Astrophysics and Statistics - Połączenie obiektów zwartych: populacja astrofizyczna i naukowa), aby odpowiedzieć na pytanie, w jaki sposób duże gwiazdy podwójne, które ostatecznie staną się czarnymi dziurami, mieszczą się w tak bardzo małej orbicie. COMPAS umożliwia naukowcom wykonanie swojego rodzaju „paleontologii” fal grawitacyjnych.

„Paleontolog może się dowiedzieć, jak wyglądał dinozaur badając jego szkielet. Podobnie my możemy badać łączenie się czarnych dziur i wykorzystać te obserwacje, aby dowiedzieć się, w jaki sposób gwiazdy oddziaływały podczas ich krótkiego, ale intensywnego życia” - powiedział w oświadczeniu Ilia Mandel z Uniwersytetu Birmingham w Wielkiej Brytanii, i autor publikacji.

Astronomowie odkryli, że nawet dwie dość odległe gwiazdy „przodkowie” mogą wejść ze sobą w interakcję w momencie rozszerzania się, uczestnicząc w wielu epizodach transferu masy.

Naukowcy zaczęli analizować trzy przypadki fal grawitacyjnych wykrytych przez LIGO i próbowali sprawdzić, czy wszystkie trzy kolizje czarnych dziur ewoluowały w ten sam sposób.

Proces zaczyna się od dwóch masywnych gwiazd-przodków znajdujących się w dość dużej odległości od siebie. Gdy gwiazdy się rozszerzają, zbliżają się do siebie tak bardzo, że nie mogą się wydostać spod wspólnej grawitacji, zaczynając oddziaływać i uczestniczyć w epizodach transferu masy. Prowadzi to do bardzo szybkiego, dynamicznie niestabilnego zdarzenia, które otacza oba gwiezdne jądra gęstą chmurą gazu wodorowego.

Wymaga kilku milionów lat, aby powstały dwie czarne dziury, z możliwym rzeczywistym opóźnieniem miliardów lat, zanim czarne dziury połączą się i stworzą pojedynczą, większą czarną dziurę. Ale samo połączenie może być szybkie i gwałtowne.

Naukowcy stwierdzili, że symulacje z COMPAS pomogły zespołowi zrozumieć typowe właściwości gwiazd podwójnych, które mogą tworzyć takie pary łączących się czarnych dziur i otoczenia, gdzie może się to wydarzyć.

Na przykład zespół odkrył, że połączenie się czarnych dziur o wyraźnie nierównych masach byłoby mocnym dowodem na to, że gwiazdy powstały prawie wyłącznie z wodoru i helu (tak zwane gwiazdy o niskiej metaliczności) oraz innych pierwiastków, które stanowią nie więcej, niż 0,1% materii gwiazdy. Astronomowie zdołali także stwierdzić, że wszystkie trzy zdarzenia wykryte przez LIGO powstały w otoczeniu o niskiej metaliczności.

Zespół nadal będzie wykorzystywać program COMPAS do lepszego zrozumienia, w jaki sposób mogły powstać układy podwójne czarnych dziur odkryte przez LIGO oraz jak przyszłe obserwacje mogłyby nas poinformować o najbardziej katastroficznych wydarzeniach we Wszechświecie.

Źródło:
Space.com

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Urania - Postępy Astronomii

10 kwietnia 2017

Starożytna martwa galaktyka ustanawia nowy rekord

Międzynarodowy zespół astronomów po raz pierwszy w historii zauważył masywną, nieaktywną galaktykę z czasu, gdy Wszechświat miał zaledwie 1,65 miliarda lat. Tego rzadkiego odkrycia dokonano przy użyciu światowej klasy teleskopu w Obserwatorium Keck na Mauna Kea na Hawajach. Może ono zmienić to, co naukowcy sądzą o ewolucji galaktyk.

Wyniki badań zostały opublikowane kilka dni temu w prestiżowym czasopiśmie Nautre, przez profesora Karla Glazebrooka, dyrektora Centre for Astrophysics and Supercomputing w Swinburne. Aby oznaczyć tę słabą galaktykę, zespół naukowców użył MOSFIRE, najbardziej wymagającego instrumentu na 10-metrowym teleskopie Keck I.

Obserwacje były możliwe do przeprowadzenia tylko z użyciem skrajnie czułego nowego spektrografu MOSFIRE. Jest on najlepszym na świecie urządzeniem do badania słabego widma bliskiej podczerwieni.

Astronomowie oczekiwali, że większość galaktyk z tej epoki powinna stać się małomasywnym zaczątkiem szybko formujących się gwiazd. Jednakże ta galaktyka jest „potworem” i nieaktywna.

Naukowcy odkryli, że wszystkie gwiazdy (od trzech do pięciu razy więcej, niż w Drodze Mlecznej), w tej masywnej galaktyce znanej jako ZF-COSMOS-20115, uformowały się w bardzo krótkim czasie, w okresie niezwykle intensywnych procesów gwiazdotwórczych. Jednak przestała ona wytwarzać nowe gwiazdy w zaledwie miliard lat po Wielkim Wybuchu, stając się „czerwoną i martwą” galaktyką - powszechną w dzisiejszym Wszechświecie ale nie spodziewaną istnieć w tej starożytnej epoce.

Galaktyka jest mała i ekstremalnie gęsta, zawiera 300 miliardów gwiazd utkanych na obszarze przestrzeni o takim samym rozmiarze, jak odległość od Słońca do pobliskiej Mgławicy Oriona.

Astrofizycy wciąż debatują nad tym, jak to się dzieje, że galaktyki przestają formować gwiazdy. Do niedawna modele sugerowały, że martwe galaktyki takie, jak ta powinny powstać dopiero około trzy miliardy lat po Wielkim Wybuchu.

Odkrycie to wyznacza nowy rekord dla najwcześniejszej czerwonej masywnej galaktyki. Jest to niezwykle rzadkie znalezisko, które stwarza nowe wyzwanie dla modeli ewolucji galaktyk uwzględniające istnienie takich obiektów znacznie wcześniej we Wszechświecie.

Spektrograf MOSFIRE analizuje najsłabsze, najodleglejsze galaktyki

W ostatnich badaniach astronomowie korzystali z teleskopów Obserwatorium Kecka, aby potwierdzić oznaczenia tych galaktyk, dzięki nowemu spektrografowi MOSFIRE. Uwzględnili głębokie spektra bliskiej podczerwieni aby poszukać definitywnych cech oznaczających obecność starych gwiazd i brak aktywnego formowania się gwiazd.

Nawet mając największe teleskopy, takie, jak 10-metrowy w Obserwatorium Keck, potrzebny jest długi czas obserwacji, aby wykryć linie absorpcyjne, które są bardzo słabe w porównaniu ze znanymi liniami emisji generowanymi przez aktywne galaktyki tworzące gwiazdy.

Z obserwowanej prędkości powstawania gwiazd tej galaktyki wynika, że produkuje ona gwiazd w tempie mniej niż 1/5 masy Słońca na rok, ale w swoim maksimum aktywności 700 milionów lat temu, galaktyka ta formowała je 5.000 razy szybciej. Ta olbrzymia galaktyka uformowała się w ciągu niespełna 100 milionów lat, na samym początku kosmicznej historii. Wyjątkowo szybko powstał monstrualny obiekt, który nagle zgasł i wyłączył się. Tak szybkie życie i śmierć we wczesnym Wszechświecie nie są przewidywane przez nowoczesne teorie formowania się galaktyk. Po starcie w 2018 roku Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba astronomowie będą mogli zgromadzić większe próbki takich martwych galaktyk wykorzystując większą czułość, większe lustro oraz fakt braku atmosfery w kosmosie.

Źródło:
Obserwatorium Kecka

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Urania - PA

Mgławice planetarne w odległych galaktykach

Korzystając z danych z instrumentu MUSE , naukowcom z Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) udało się wykryć niezwykle słabe mgła...