31 lipca 2017

Kwazary mogą odpowiedzieć na pytanie, jak wygasły galaktyki z intensywnie formującymi się gwiazdami

Niektóre z największych galaktyk we Wszechświecie są pełne wygasłych gwiazd. Jednak blisko 12 miliardów lat temu, wkrótce po powstaniu Wszechświata, te masywne galaktyki były gorącymi punktami, które zapełniły go miliardami gwiazd.

W jaki sposób te zapylone galaktyki z intensywnie formującymi się gwiazdami stały się galaktycznymi martwymi strefami ciągle pozostaje tajemnicą.

Astronomowie z Uniwersytetu Iowa w nowych badaniach opublikowanych w Astrophysical Journal zaproponowali rozwiązanie. Mówią, że kwazary, potężne źródła energii, mogą być odpowiedzialne za to, że niektóre galaktyki przestały formować gwiazdy.

Badania mogłyby pomóc wyjaśnić, w jaki sposób galaktyki ewoluowały od gwiazd do kosmicznych cmentarzysk i jak różne zjawiska, o których naukowcy niewiele wiedzą – kwazary i supermasywne czarne dziury, które, jak sądzą astronomowie, istnieją głęboko wewnątrz każdej galaktyki – mogą napędzać te zmiany.

Naukowcy doszli do swojej teorii, gdy zlokalizowali kwazary wewnątrz czterech zapylonych galaktyk z intensywnie formującymi się gwiazdami.

„Kwazary te mogą odgrywać ważną rolę w tworzeniu zapylonych galaktyk z intensywnie formującymi się gwiazdami, które wygasły w kosmicznej historii” – mówi Hai Fu, asystent na wydziale Fizyki i Astronomii Uniwersytetu Iowa oraz pierwszy autor tego artykułu. „Dzieje się tak, ponieważ kwazary są wystarczająco energetyczne aby wyrzucić gaz z galaktyki będący paliwem do formujących się gwiazd, dlatego kwazary stanowią dobry mechanizm wyjaśniający przejście między stanem intensywnego formowania się gwiazd a wymarłą eliptyczną galaktyką”.

Kwazar nie powinien być wykrywany w zapylonych galaktykach z intensywnie formującymi się gwiazdami, ponieważ ich światło będzie absorbowane lub blokowane przez gruz wywołany intensywną aktywnością gwiazdotwórczą, która się tam odbywa, mówi Fu.

„Fakt, że widzimy kwazary takie, jak te sugeruje, że musi być więcej kwazarów ukrytych w zapylonych galaktykach z intensywną formacją,” - mówi Fu. Być może wszystkie zapylone galaktyki z intensywną formacją gwiazd napędzane są przez kwazary w swoich wnętrzach, ale astronomowie tych kwazarów po prostu nie widzą.

Fu i jego zespół zlokalizowali kwazary w 2016 roku, korzystając z obserwacji z ALMA oraz teleskopów obserwujących na innych długościach fali, od ultrafioletu po podczerwień. I tutaj rodzi się pytanie: dlaczego te kwazary są widoczne, podczas gdy powinny być zasłonięte?

Badacze mają teorię. Uważają, że kwazary wyglądają z czarnych dziur znajdujących się wewnątrz każdej galaktyki. Szczególny kształt tych galaktyk jest niejasny, ponieważ nawet ALMA nie jest wystarczająco silna, aby zapewnić wyraźne obrazy tego obszaru kosmosu sprzed 12 miliardów lat. Ale zespół wyobraża sobie, że galaktyki mogą być formowane i kierunkowane w kształt pączka w taki sposób, że ich czarne dziury (a także kwazary) są widoczne.

Teraz naukowcy sądzą, że większość kwazarów wewnątrz zapylonych galaktyk z intensywną formacją nie może być widoczna, ponieważ są one ustawione w takim kierunku, że pozostają ukryte. Ale odnajdując cztery przykłady zapylonych galaktyk z intensywną formacją gwiazdy z widocznymi kwazarami nie wydaje się to być przypadkiem: w rzeczywistości sugeruje to, że jest ich więcej.

Źródło:
phys.org

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Urania - PA

21 lipca 2017

Wypływ cząsteczek wyrzucanych spoza dysku wokół młodej gwiazdy

Międzynarodowy zespół astronomów pod przewodnictwem Instytutu Fizyki Pozaziemskiej Maxa Plancka (Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics - MPE) po raz pierwszy zaobserwował wypływ molekularny spoza dysku otaczającego młody obiekt gwiazdowy. Wypływy odprowadzają nadwyżkę momentu pędu i zaproponowano, że te wiatry powinny być wyrzucane z szerokiego obszaru dysku protoplanetarnego. Najnowsze obserwacje pokazują, że wypływy są asymetryczne i są wyrzucane spoza krawędzi dysku, w miejscu lądowania opadającej materii.

Długotrwałym problemem formowania się gwiazd jest to, w jaki sposób pozbyć się nadwyżki momentu pędu z opadającej materii w chmurze molekularnej, w której rodzi się młoda gwiazda. W klasycznym przykładzie moment pędu jest usuwany zarówno przez wiatr gwiazdowy w pobliżu nowo formującej się gwiazdy jak i przez wiatr z szerokiego obszaru dysku protoplanetarnego wokół gwiazdy. Jednakże dokładna lokalizacja, z którego miejsca wiatr wypływa, nie jest znana.

Małomasywne młode obiekty gwiazdowe (Young Stellar Objects), prekursorzy gwiazd typu słonecznego mają wyraźny dysk protoplanetarny otaczający je cieniutką powłoką. Struktura i kinematyka środowiska tak młodych gwiazd mogą być badane na falach radiowych, gdzie pył dysku i powłoka emitują promieniowanie cieplne i gdzie rotacyjne przejścia niektórych prostych cząsteczek mogą być wykorzystane jako wskaźniki ruchów gazu. Międzynarodowy zespół astronomów pod kierownictwem MPE obecnie wykorzystał radioteleskop ALMA do zbadania młodego obiektu gwiazdowego BHB07-11, który jest osadzony w gęstym jądrze Barnard 59, w mgławicy Fajka.

Bardzo interesujące są obserwacje wskaźników molekularnych: pokazują one dwubiegunowy wypływ startujący w symetrycznych pozycjach względem dysku w dużej odległości od środka. Jest to pierwszy przypadek, w którym materia wypływająca z dysku wydaje się nie być wyrzucana z dysku a spoza jego krawędzi.

Duże przesunięcie pozycji wyrzutu zbiega się z miejscem lądowania opadającej materii z otaczającego obłoku macierzystego, co można zidentyfikować przy użyciu linii molekuł formaldehydu (H2CO). "Cząsteczki są cennym narzędziem do selektywnego śledzenia różnych części złożonych regionów, w których rodzą się gwiazdy typu słonecznego i odsłaniają ważne procesy fizyczne" – mówi Paola Caselli, współautorka pracy.

Modele przewidują, że w miejscu lądowania linie pola magnetycznego są mocno ściśnięte z powodu przeciągania gazu opadającego z wewnętrznej powłoki. Powstałe wzmocnione pole magnetyczne prowadzi do wypływów, które są skutecznie wyrzucane przez mechanizm odśrodkowy w wąskim obszarze poza krawędzią dysku.

Ścisłe powiązanie pomiędzy gazem wpływającym i wypływającym jest również potwierdzone przez asymetrię dostrzeżoną w obu obserwacjach. Miejsca lądowania strumieni opadających na dysk są asymetryczne, stąd także dwubiegunowe wypływy powinny być asymetryczne – w przeciwieństwie do klasycznego obrazu wiatru dyskowego.

Źródło:
Max Planck Institute for Extraterrestial Physics

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Urania - Postępy Astronomii

2 lipca 2017

Zaskakująca para gwiazd - biały i brązowy karzeł

Jakieś 2.700 lat świetlnych od Ziemi ma miejsce niezwykle rzadki przypadek: biały i brązowy karzeł okrążają siebie nawzajem w czasie krótszym, niż półtorej godziny.

Biały karzeł, którego astronomowie nazwali WD 1202-024, został odkryty w 2006 roku. WD 1202 stała się białym karłem około 50 milionów lat temu, kiedy zabrakło wodoru w jej jądrze. Gdy badania wykazały, że WD 1202 konsekwentnie zmienia swoją jasność astronomowie sądzili, że jest to gwiazda zmienna. Badając, co powodowało zmiany jasności gwiazdy astronomowie byli zdziwieni, że są one wywołane przez towarzyszącego jej brązowego karła.

Odległość dzieląca obydwa składniki to zaledwie 310.000 km, czyli mniej, niż odległość Ziemia-Księżyc (380.000 km). Grawitacja białego karła jest tak silna, że ciągnie brązowego karła po orbicie, która się zamyka w czasie 71 minut. Oznacza to, że obiekty okrążają się nawzajem z prędkością 100 km/s.

Brązowy karzeł, jak każdy inny obiekt tego typu, jest zbyt duży, by można uznać go za planetę, lecz nie wystarczająco duży, by utrzymać syntezę jądrową. Jego masa stanowi 67 mas Jowisza przy średnicy naszej największej planety. Ponieważ białe karły są małymi pozostałościami po byłych gwiazdach, WD 1202-024 jest znacznie mniejszy, niż gwiazda, z której powstał. Rozmiary obydwu obiektów są porównywalne, co powoduje zauważalną zmianę jasności w momencie, gdy brązowy karzeł przechodzi pomiędzy białym karłem a obserwatorem na Ziemi.

WD 1202 pali się w temperaturze 22.000oC, co czyni go wystarczająco jasnym by go zobaczyć, podczas gdy brązowy karzeł jest za słaby, żeby dostrzec go bez pomocy towarzyszącego mu białego karła.

Astronomowie wierzą, że brązowy karzeł znalazł się wewnątrz WD 1202 około 50 milionów lat temu, gdy ten rozdymał się aby stać się czerwonym olbrzymem, stając się większym, niż sięga orbita brązowego karła, i pochłaniając go zarazem. Jednak brązowy karzeł przetrwał, ponieważ gęstość gazu w zewnętrznych warstwach czerwonego olbrzyma spadła, podczas gdy się rozszerzała, chroniąc brązowego karła przed staniem się zbyt gorącym.

Dzisiaj brązowy karzeł krąży wokół WD 1202 tak blisko, że powoli jest wciągany do gwiazdy. Astronomowie sądzą, że za około 250 milionów lat brązowy karzeł zbliży się tak bardzo, że grawitacja białego karła będzie czerpać materię z niego i ostatecznie rozbłyśnie, gdy materia tuż nad jego powierzchnią eksploduje.

Podczas tej eksplozji układ rozświetlił by się flarą, zanim się ochłodzi i ściemnieje, by powtórzyć się ponownie w nadchodzących latach.

Źródło:
Astronomy.com

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...