26 czerwca 2017

Hubble fotografuje masywną martwą galaktykę, która rzuca wyzwanie teorii ewolucji galaktyk

Łącząc siły naturalnej soczewki w kosmosie z możliwościami Kosmicznego Teleskopu Hubble’a astronomowie dokonali zaskakującego odkrycia - pierwszy przykład jeszcze zwartej, masywnej, szybko wirującej galaktyki dyskowej, która zatrzymała proces tworzenia się gwiazd zaledwie kilka milionów lat po Wielkim Wybuchu.

Naukowcy uważają, że odkrycie takiej galaktyki we wczesnej historii Wszechświata może kwestionować obecne rozumienie tego, w jaki sposób wielkie galaktyki kształtują się i ewoluują.

Gdy Hubble sfotografował tę galaktykę, astronomowie spodziewali się zobaczyć chaotyczną kulę gwiazd powstałą w procesie łączenia się galaktyk. Zamiast tego ujrzeli dowody na to, że gwiazdy ułożyły się w dysk w kształcie naleśnika.

Jest to pierwszy bezpośredni dowód obserwacyjny na to, że przynajmniej niektóre z najwcześniejszych tak zwanych “martwych” galaktyk – w których procesy gwiazdotwórcze zatrzymały się – w jakiś sposób ewoluowały od kształtu podobnego do Drogi Mlecznej – galaktyki dyskowej, do obserwowanych dzisiaj olbrzymich galaktyk eliptycznych.

Obserwacje te są zaskoczeniem, ponieważ galaktyki eliptyczne zawierają starsze gwiazdy, podczas gdy galaktyki spiralne zwykle posiadają młodsze, niebieskie gwiazdy. Przynajmniej niektóre z tych młodych, „martwych” galaktyk dyskowych musiało w swojej przeszłości przejść przez etap znacznych zmian. Nie tylko zmieniły swoją strukturę, ale także ruchy swoich gwiazd, aby przejść z etapu galaktyk dyskowych do eliptycznych.

„Te nowe informacje mogą nas zmusić do ponownego przemyślenia całego kosmologicznego kontekstu wczesnego wypalania się galaktyk i ewolucji galaktyk dyskowych w eliptyczne. Być może nie zauważyliśmy, że wczesne ‘martwe’ galaktyki mogłyby w rzeczywistości być dyskowymi, po prostu dlatego, że nie mieliśmy danych o wystarczającej rozdzielczości” - powiedział Sune Toft z Centrum Ciemnej Kosmologii w Instytucie Nielsa Bohra Uniwersytetu Kopenhaskiego w Danii.

Poprzednie badania odległych martwych galaktyk zakładały, że ich struktura jest podobna do galaktyk eliptycznych, do których z czasem wyewoluują. Potwierdzenie tego założenia wymaga silniejszych teleskopów, niż obecnie dostępne. Ale istnieje zjawisko soczewkowania grawitacyjnego, w którym masywna galaktyka działa jak naturalna soczewka powiększając i zniekształcając obrazy odległych galaktyk tła. Łącząc tę naturalną soczewkę z rozdzielczością HST, naukowcy byli w stanie zajrzeć do wnętrza martwej galaktyki.

Odległa galaktyka jest trzy razy masywniejsza niż Droga Mleczna ale tylko połowę mniejsza. Pomiary prędkości rotacji wykonane za pomocą Bardzo Dużego Teleskopu ESO (VLT) wykazały, że galaktyka dyskowa wiruje ponad dwa razy szybciej, niż Galaktyka.

Wykorzystując dane archiwalne w ramach przeglądu CLASH (Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble), Tofh i jego zespół potrafili określić masę gwiazd w galaktyce, ich sposób tworzenia się i wiek.

Wciąż nie wiadomo, dlaczego procesy gwiazdotwórcze w tej galaktyce się zatrzymały. Być może powodem jest aktywne jądro galaktyczne, gdzie supermasywna czarna dziura emituj potężne ilości energii, która hamuje proces formowania się gwiazd przez podgrzewanie gazu i wyrzucanie go z galaktyki. Może to być również spowodowane przez wpływający zimny gaz, który ulega sprężeniu i rozgrzaniu, uniemożliwiając jego chłodzenie się i powstawanie zimnych obłoków molekularnych w centrum galaktyki.

W jaki sposób te młode, masywne, zwarte dyski ewoluują do postaci galaktyk eliptycznych, które obserwujemy w obecnym Wszechświecie? – „Prawdopodobnie poprzez proces łączenia się galaktyk” – mówi Toft. „Jeżeli galaktyki rosną dzięki łączeniu się z małymi towarzyszami, a może ich być naprawdę dużo i zbliżają się do galaktyki z różnych kierunków, to mogą powodować tworzenie losowych torów orbit gwiazd w galaktyce. Zdecydowanie zniszczyłoby to także uporządkowanie ruchu gwiazd.”

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
HubbleSite


Urania - Postępy Astronomii

15 czerwca 2017

SOFIA odkrywa chłodny pył wokół energetycznie aktywnej czarnej dziury

Badacze z Uniwersytetu Texas San Antonio korzystając z danych obserwacyjnych ze Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (Stratosferyczne Obserwatorium dla Astronomii Podczerwonej - SOFIA) odkryli, że pył otaczający aktywną, wygłodniałą czarną dziurę, jest znacznie bardziej zwarty, niż wcześniej sądzono.

Większość, jeżeli nie wszystkie duże galaktyki, posiadają supermasywne czarne dziury w swoim centrum. Wiele z tych czarnych dziur jest stosunkowo cichych i nieaktywnych, tak jak na przykład ta w Drodze Mlecznej. Jednakże niektóre supermasywne czarne dziury obecnie pochłaniają znaczne ilości materii, co powoduje emisje ogromnej ilości energii. Takie czarne dziury nazywane są aktywnymi jądrami galaktyk (AGN).

Poprzednie badania sugerowały, że wszystkie AGN mają zasadniczo taką samą strukturę. Modele wskazują, że aktywne jądra galaktyk mają strukturę pyłu w kształcie pączka, zwaną torusem, który otacza supermasywą czarną dziurę. Korzystając z instrumentu zwanego Faint Object infraRed CAmera for the SOFIA Telescope, FORCAST (Podczerwona kamera do słabych obiektów dla teleskopu SOFIA), zespół obserwował emisję promieniowania podczerwonego 11 supermasywnych czarnych dziur z AGN znajdujących się w odległości 100 milionów lat świetlnych i dalej, oraz określił rozmiar, pochłanianie i rozkład pyłu w każdym torusie.

W artykule opublikowanym w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society zespół informuje, że torusy są o 30% mniejsze, niż przewidywano a szczytowa emisja podczerwieni jest na większych długościach fal podczerwonych niż wcześniej szacowano. Konsekwencją jest to, że pył przyćmiewający centralną czarną dziurę jest bardziej zwarty, co podejrzewano już wcześniej.

Astronomowie wskazują również, że aktywne jądra galaktyczne emitują większość swojej energii w takich długościach fal, których nie możemy obserwować z Ziemi, ponieważ są one pochłaniane przez parę wodną w ziemskiej atmosferze. SOFIA lata nad 99% ziemskiej pary wodnej, co pozwala grupie badaczy charakteryzować właściwości struktur pyłu w dalekiej podczerwieni.

"Korzystając z Obserwatorium SOFIA udało nam się uzyskać najlepsze, przestrzennie szczegółowe dane obserwacyjne w tych długościach fal, co pozwala na nowe odkrycia dotyczące charakterystyki torusów pyłowych aktywnych jąder galaktycznych" - powiedziała Lindsay Fuller, doktorantka z Uniwersytetu Teksasu w San Antonio i autorka publikacji.

Przyszłe obserwacje są konieczne, aby móc stwierdzić, czy wszystkie obserwowane emisje pochodzą z torusów czy też jest tam inny składnik dodający do całkowitej emisji z aktywnych jąder galaktycznych. Enrique Lopez-Rodriguez, główny badacz tego projektu oraz naukowiec z Universities Space Research Association w Centrum Naukowym SOFIA powiedział, że "Następnym naszym celem będzie wykorzystanie SOFIA do obserwacji większej próbki aktywnych jąder galaktycznych oraz na większych długościach fali. To pozwoli nam postawić bardziej rygorystyczne ograniczenia fizyczne struktury pyłowego środowiska otaczającego aktywne jądra galaktyczne."

Źródło:
SOFIA Science Center

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Urania-Postępy Astrnomii

8 czerwca 2017

Flary z czerwonych karłów mogą zagrażać planetom w swojej ekosferze

Chłodne czerwone karły są obecnie najlepszym celem na poszukiwanie egzoplanet. Odkrycia planet w ekosferze w układach TRAPPIST-1 i LHS 1140 wskazują na przykład, że planety rozmiarów Ziemi mogą krążyć wokół miliardów czerwonych karłów, najbardziej powszechnego typu gwiazd w Galaktyce. Ale, podobnie jak Słońce, wiele z tych gwiazd wybucha intensywnymi flarami. Czy czerwone karły są tak przyjazne życiu, jak się wydaje, czy te rozbłyski sprawiają, że powierzchnie planet krążących wokół nich są nieprzyjazne?

Aby odpowiedzieć na to pytanie, zespół naukowców opracował 10-letnie obserwacje ultrafioletowe z kosmicznego satelity NASA – Galaxy Evolution Explorer (GALEX), który szuka szybkich wzrostów jasności gwiazd spowodowanych rozbłyskami. Flary emitują promieniowanie w szerokim zakresie długości fali, przy znacznej części ich całkowitej energii uwalnianej w pasmach ultrafioletowych, które obserwuje GALEX. Kontrast ten, w połączeniu z czułością detektorów GALEX na szybkie zmiany, pozwolił zespołowi mierzyć zdarzenia o mniejszej energii, niż wiele wykrytych wcześniej rozbłysków. Jest to ważne, ponieważ chociaż mniej energetyczne, tym samym mniej wrogie życiu, mniejsze rozbłyski mogą być znacznie częstsze i z czasem stwarzać bardziej niegościnne środowisko dla życia.

Aby wykryć i dokładnie zmierzyć te wybuchy, zespół musiał analizować dane w bardzo krótkich odstępach czasu. Ze zdjęć o czasie ekspozycji prawie pół godziny zespół był w stanie wykazać zmiany w jasności gwiazdy trwające zaledwie kilka sekund.

Chase Million z Million Concepts in State College w Pensylwanii prowadził projekt o nazwie gPhoton, który ponownie przetworzył ponad 100 TB danych GALEX przechowywanych w Mikulski Archive for Space Telescopes (MAST), znajdującym się w Instytucie Naukowym Kosmicznego Teleskopu. Następnie zespół wykorzystał oprogramowanie opracowane przez Milliona i Clarę Brasseur, do wyszukania kilkuset czerwonych karłów, i wykrył dziesiątki flar.

Flary wykryte przez GALEX są podobne pod względem siły do tych wytwarzanych przez Słońce. Jednakże, ponieważ planeta musiałaby orbitować znacznie bliżej chłodnego, czerwonego karła aby utrzymać temperaturę przyjazną dla życia jakie znamy, takie planety byłyby narażone na silniejsze wybuchy niż ma to miejsce w przypadku Ziemi. Duże flary mogą oderwać atmosferę planety. Silne światło ultrafioletowe z wybuchu, które przenika na powierzchnię planety, może zniszczyć organizmy lub zapobiec pojawieniu się życia.

Obecnie członkowie zespołu Rachel Osten i Brasseur badają gwiazdy obserwowane przez misje GALEX i Kepler w poszukiwaniu podobnych wybuchów. Zespół spodziewa się, że ostatecznie znajdzie setki tysięcy flar ukrytych w danych z GALEX.

Nowe i potężne teleskopy, takie jak na przykład Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, którego start jest zaplanowany na rok 2018, ostatecznie będą potrzebne do badania atmosfer planet krążących wokół pobliskich czerwonych karłów oraz poszukiwania oznak życia. Ale gdy naukowcy stawiają nowe pytania na temat kosmosu, archiwa danych z minionych misji i projektów, nadal tworzą ekscytujące nowe wyniki naukowe.

Źródło:
JPL NASA

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...