30 listopada 2017

Ślady życia na pobliskich egzoplanetach mogą być ukryte w pułapce równikowej

Symulacje pokazują, że poszukiwanie życia na innych planetach może być trudniejsze, niż wcześniej zakładano. Na planetach, takich jak Proxima b lub TRAPPIST-1d, nietypowy układ przepływu powietrza może ukrywać atmosferyczny ozon przed obserwacjami teleskopowymi. Ozon, będący odmianą tlenu, jest postrzegany jako jeden z możliwych śladów pozwalających na wykrywanie z daleka życia na innej planecie. Symulacje prowadzone przez Ludmiłę Carone z Instytutu Astronomicznego Maxa Plancka mają konsekwencje dla sformułowania optymalnej strategii poszukiwania życia, takiego jak bakterie czy rośliny na planetach pozasłonecznych.


Jak możemy mieć nadzieję na wykrycie życia na egzoplanecie – planecie krążącej wokół gwiazdy innej, niż Słońce? Przyjęta strategia poszukiwania wygląda następująco: zbadać atmosferę egzoplanety i zidentyfikować związki chemiczne, które zostały wytworzone przez żywe istoty, podobnie jak ma to miejsce z ogromną ilością tlenu w ziemskiej atmosferze. Teraz astronomowie kierowani przez Ludmiłę Carone odkryli, że ślady te mogą być ukryte lepiej, niż wcześniej się spodziewano.

Carone i jej zespół rozważyli kilka egzoplanet, które mogą być podobne do Ziemi: Proximę b, która okrąża najbliższą Słońcu gwiazdę (Proximę Centauri), oraz najbardziej obiecującą z rodziny planet TRAPPIST-1 – TRAPPIST-1d. Planety te krążą na tyle blisko swoich gwiazd macierzystych, że powinny znajdować się w „rotacji odwróconej”: grawitacyjne oddziaływanie między planetami a gwiazdą macierzystą obraca planetę na „preferowaną orientację”. Efekt jest taki, że po jednej stronie planety, zwróconej w stronę gwiazdy, jest wieczny dzień a po drugiej stronie wieczna noc.  

Modelując przepływ powietrza w atmosferach tych planet, Carone i jej koledzy odkryli, że niezwykły podział dzień-noc może mieć znaczący wpływ na poszukiwanie życia na takiej planecie. Powodem jest to, że jeden ze związków chemicznych, używanych jako znacznik w większości poszukiwań, czyli ozon, podlega tym niezwykłym warunkom. W atmosferze Ziemi związek ten tworzy warstwę ozonową, która chroni nas przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym Słońca. Na obcej planecie ozon, jako odmiana tlenu, może być elementem układanki, który wskazuje na obecność bakterii lub roślin wytwarzających tlen.

Czy to oznacza, że ilekroć nie zaobserwujemy ozonu, planeta jest martwa? Niekoniecznie, według Carone i jej zespołu. Powodem jest przepływ powietrza na dużą skalę. Jednak dla planet z odwróconą rotacją sprawa może wyglądać inaczej. Przynajmniej dla tych, które okrążają swoją gwiazdę macierzystą w ciągu 25 dni lub krócej, główny strumień powietrza będzie biegł od biegunów do równika, systematycznie odkładając ozon w rejonach równikowych.

Ludmiła Carone mówi: „Brak śladów ozonu w przyszłych obserwacjach nie musi oznaczać, że tlenu nie ma w ogóle. Może on się znajdować w innych miejscach, niż na Ziemi, lub może być bardzo dobrze ukryty. Z drugiej strony wszyscy od początku wiedzieliśmy, że polowanie na obce życie będzie wyzwaniem. Na razie zaczynamy się przekonywać o tym, jak trudne to będzie naprawdę”. Trzeba wziąć to pod uwagę, gdy formułuje się strategie poszukiwania życia na innych planetach.

Czy egzoplaneta podobna do Ziemi, której warstwa ozonowa pokrywa tylko regiony równikowe, lub też z zupełnym jej brakiem, może być zdolna do zamieszkania, nawet nie chroniona przed promieniowaniem UV? „Zasadniczo, tak. Proxima b i TRAPPIST-1d krążą wokół czerwonych karłów, gwiazd, które na początku produkują bardzo mało promieniowania ultrafioletowego. Z drugiej jednak strony gwiazdy te mogą być podatne na wybuchy szkodliwego promieniowania, w tym UV. Wiele jeszcze nie wiemy o czerwonych karłach, ale jestem pewna, że za pięć lat będziemy wiedzieć więcej” – mówi Carone. Połączenie postępów w modelowaniu ze znacznie lepszymi danymi z teleskopów, takich jak np. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, prawdopodobnie doprowadzi do znaczących postępów w tej dziedzinie.  

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

28 listopada 2017

Niedawne odkrycie bliźniaczych planet może pomóc rozwiązać zagadkę nadętych planet

Od kiedy astronomowie siedemnaście lat temu po raz pierwszy zmierzyli wielkość planety pozasłonecznej, starali się odpowiedzieć na pytanie: w jaki sposób największe planety stały się tak duże?


Dzięki ostatniemu odkryciu bliźniaczych planet, dokonanemu przez zespół z Instytutu Astronomii Uniwersytetu Hawajskiego, którym kierował student Samuel Grunblatt, naukowcy zbliżają się do poznania odpowiedzi na to pytanie.

Gazowe olbrzymy zbudowane są głównie z wodoru i helu i mają średnicę co najmniej 4 Ziem. Planety te orbitują wyjątkowo blisko swoich gwiazd macierzystych i znane są jako „gorące Jowisze”. Mają masy zbliżone do Jowisza i Saturna, jednak wydają się być znacznie większe – niektóre z nich są nadmuchane do rozmiarów nawet większych, niż najmniejsze gwiazdy. 

Niezwykle duże rozmiary tych planet są prawdopodobnie związane z ciepłem płynącym do i z atmosfery, a zostało opracowanych kilka teorii, w celu wyjaśnienia tego procesu. Ponieważ nie mamy milionów lat, aby zobaczyć, jak rozwija się dany układ planetarny, teorie inflacji planet byłyby trudne do udowodnienia bądź obalenia. 

Aby rozwiązać ten problem, Grunblatt przeszukał dane zebrane przez misję Kepler 2, polując na gorące Jowisze krążące wokół czerwonych olbrzymów. Gwiazdy te, znajdujące się na późnym etapie swojego życia, same stają się znacznie większe w ciągu życia towarzyszących im planet. Zgodnie z teorią wysuniętą przez Erica Lopeza z Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda NASA, gorące Jowisze krążące wokół czerwonych olbrzymów powinny być bardzo nadęte, jeżeli bezpośrednim źródłem energii z macierzystej gwiazdy jest dominujący proces nadmuchiwania planet.

Poszukiwanie ujawniło dwie planety, z których każda krąży wokół macierzystej gwiazdy z okresem około 10 dni. Używając oscylacji gwiazdowych do dokładnego obliczenia promienia zarówno gwiazdy jak i planety, zespół odkrył, że planety są o 30% większe od Jowisza.

Obserwacje z wykorzystaniem teleskopów Kecka na Maunakea na Hawajach pokazały również, że pomimo dużych rozmiarów, planety miały tylko połowę masy Jowisza. Są one niemal bliźniacze, jeżeli wziąć pod uwagę ich okres orbitalny, promień i masę. 

Używając modeli do śledzenia ewolucji planet i gwiazd na przestrzeni czasu, zespół obliczył efektywność planet w absorbowaniu ciepła z gwiazdy i przenoszeniu go głęboko do swojego wnętrza, co powoduje, że cała planeta zwiększa swój rozmiar oraz zmniejsza swoją gęstość. Ich odkrycia pokazują, że planety te prawdopodobnie potrzebowały zwiększonego promieniowania pochodzącego od czerwonego olbrzyma, aby się nadmuchać, jednak ilość pochłanianego promieniowania była również niższa, niż oczekiwano.

Ryzykiem jest próba uzyskania mocnych wniosków, mając zaledwie dwa przykłady. Jednak wyniki te zaczynają wykluczać pewne wyjaśnienia dotyczące inflacji planety i są zgodne ze scenariuszem, w którym to planety są bezpośrednio nadmuchiwane przez ciepło z gwiazd macierzystych. Dowody naukowe zdają się sugerować, że to samo promieniowanie gwiezdne może bezpośrednio zmieniać wielkość i gęstość planety.

Nasze Słońce w końcu także stanie się czerwonym olbrzymem, więc ważne jest określenie wpływu, jaki jego ewolucja będzie miała na resztę Układu Słonecznego. „Badanie, w jaki sposób ewolucja gwiazdy wpływa na planety, jest nową granicą, zarówno w innych układach planetarnych jak i w naszym. Mając lepsze wyobrażenie o tym, jak planety reagują na te zmiany, możemy zacząć określać, w jaki sposób ewolucja Słońca wpłynie na atmosferę, oceany i życie tutaj, na Ziemi” – powiedział Grunblatt.

Poszukiwania gazowych olbrzymów krążących wokół czerwonych olbrzymów trwają, ponieważ dodatkowe układy mogłyby jednoznacznie odróżnić scenariusz inflacji planety. Grunblatt i jego zespół zostali nagrodzeni czasem na Kosmicznym Teleskopie Spitzera, aby dokładniej zmierzyć rozmiary tych bliźniaczych planet. Ponadto poszukiwanie planet krążących wokół czerwonych olbrzymów przez misję K2 będzie kontynuowane co najmniej przez kolejny rok, a Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS), który NASA ma wystrzelić w 2018 roku, będzie obserwował setki tysięcy czerwonych olbrzymów na całym niebie.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

24 listopada 2017

NuSTAR bada tajemnicę dżetów czarnych dziur

Czarne dziury słyną z tego, że mają „wilczy apetyt”, jednak nie pożerają wszystkiego, co na nie opada. Mała część materii zostaje wystrzelona jako potężne strumienie gorącego gazu, zwanego plazmą, która może siać spustoszenie w ich otoczeniu. Po drodze plazma zostaje w jakiś sposób wystarczająco naładowana, aby silnie promieniować światłem, tworząc dwie jasne kolumny wzdłuż osi obrotu czarnej dziury. Naukowcy długo debatowali, gdzie i w jaki sposób się to dzieje w dżetach.


Astronomowie mają nowe tropy dotyczące tej tajemnicy. Korzystając z kosmicznego teleskopu NuSTAR oraz szybkiej kamery ULTRACAM w Obserwatorium Williama Herschela w La Palma, w Hiszpanii, naukowcy byli w stanie zmierzyć odległość, jaką przemierzają cząsteczki w dżetach, zanim się „włączą”, stając się jasnymi źródłami światła. Odległość ta nazywa się „strefą przyspieszenia”.

Naukowcy przyjrzeli się dwóm układom w Drodze Mlecznej, w których każdy składa się z czarnej dziury żywiącej się normalną gwiazdą. Badali te układy w różnych momentach wybuchów, kiedy dysk akrecyjny rozjaśniał się przez materię na niego opadającą.

Jeden z systemów, nazywany V404 Cygni, osiągnął niemal najwyższą jasność, gdy naukowcy zaobserwowali go w czerwcu 2015 roku. W tym czasie doświadczył najjaśniejszego wybuchu rentgenowskiego widzianego w XXI wieku. Drugi układ, zwany GX 339-4, gdy został wykryty, miał mniej niż 1% swojej maksymalnej spodziewanej jasności. Gwiazda i czarna dziura w GX 339-4 są znacznie bliżej siebie, niż ma to miejsce w układzie V404 Cygni.

Pomimo różnic, układy wykazały podobne czasowe opóźnienie – około 1/10 sekundy – pomiędzy momentem, w którym NuSTAR wykrył światło rentgenowskie a ULTRACAM, który wykrył błyski w świetle widzialnym nieco później. Opóźnienie to trwa mniej niż mrugnięcie okiem, ale dla fizyki dżetów z czarnej dziury jest bardzo znaczące.

„Jedna z możliwości jest taka, że fizyka dżetu nie jest określona przez wielkość dysku, lecz przez prędkość, temperaturę i inne właściwości cząstek dżetu” – powiedział Poshak Gandhi, główny autor badań i astronom na Uniwersytecie Southampton, Wielka Brytania.

Najlepsza teoria wyjaśniająca te wyniki jest taka, że światło rentgenowskie pochodzi z materii bardzo blisko czarnej dziury. Silne pola magnetyczne napędzają część tej materii do wysokich prędkości wzdłuż dżetu. Powoduje to zderzanie się cząstek bliskich prędkości światła, pobudzając plazmę, dopóki nie zacznie emitować strumienia promieniowania optycznego uchwyconego przez ULTRACAM.

Gdzie to zachodzi w dżecie? Zmierzone opóźnienie między światłem optycznym a promieniowaniem rentgenowskim wyjaśnia to. Mnożąc ten czas przez prędkość cząsteczek, która jest prawie równa prędkości światła, astronomowie określają maksymalną przebytą drogę.

Obszar 30 000 km reprezentuje wewnętrzną strefę przyspieszenia w dżecie, gdzie plazma odczuwa najsilniejsze przyspieszenie i „włącza się” emitując światło. To prawie trzy razy więcej, niż średnica Ziemi, ale niewiele w kosmicznej skali, zwłaszcza biorąc pod uwagę czarną dziurę w V404 Cygni o wadze aż 3 milionów mas Ziemi.

„Astronomowie mają nadzieję udoskonalić modele mechanizmów napędzania dżetów za pomocą wyników tych badań” – powiedział Daniel Stern, współautor i astronom z Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie, Kalifornia.

Wykonanie tych pomiarów nie było łatwe. Teleskopy rentgenowskie w kosmosie oraz optyczne na ziemi muszą na takie układy dokładnie w tym samym czasie podczas wybuchów, aby naukowcy obliczyli niewielkie opóźnienie pomiędzy wykryciem przez teleskopy. Taka koordynacja wymaga złożonego planowania pomiędzy zespołami obserwacyjnymi. W rzeczywistości koordynacja pomiędzy NuSTAR i ULTRACAM była możliwa tylko przez około godzinę podczas wybuchu w 2015 roku, ale wystarczyło, aby obliczyć przełomowe wyniki dotyczące strefy przyspieszenia.

Wydaje się również, że wyniki łączą się ze zrozumieniem przez naukowców supermasywnych czarnych dziur, znacznie większych niż te brane pod uwagę w badaniu. W jednym supermasywnym układzie, zwanym BL Lacertae, ważącym 200 milionów Słońc, naukowcy wywnioskowali, że opóźnienia czasowe są miliony razy większe niż to, co stwierdzono w tym badaniu. Oznacza to, że obszar przyspieszenia dżetów jest prawdopodobnie związany z masą czarnej dziury.

Astronomowie cieszą się, ponieważ prawdopodobnie znaleźli miernik związany z wewnętrznym działaniem dżetów, nie tylko w czarnych dziurach o masach gwiazdowych, jak ma to miejsce w przypadku V404 Cygni, ale także w supermasywnych potworach. Następnym krokiem jest potwierdzenie tego zmierzonego opóźnienia w obserwacjach innych układów rentgenowskich i opracowanie teorii, która może wiązać dżety w czarnych dziurach każdej wielkości.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

21 listopada 2017

Odkrywanie pochodzenia halo galaktycznego

Wykorzystując Teleskop Subaru znajdujący się na szczycie Maun Kea, naukowcy zidentyfikowali 11 galaktyk karłowatych oraz dwa halo galaktyczne, zawierające gwiazdy w zewnętrznym obszarze dużej galaktyki spiralnej, znajdującej się 25 milionów lat świetlnych od Ziemi. Odkrycie to, opublikowane w The Astrophysical Journal, dostarcza nowego spojrzenia na to, w jaki sposób „pływowe strumienie gwiezdne” formują się wokół galaktyk.


Badacze z Uniwersytetu Tohoku, wraz z kolegami, wykorzystali ultra szerokie pole kamery na Teleskopie Subaru aby lepiej zrozumieć gwiezdne halo. Owe zgromadzenia gwiazd o kształcie pierścienia okrążają duże galaktyki i często mogą pochodzić od pobliskich mniejszych galaktyk karłowatych.

Zespół skupił swoją uwagę na galaktyce NGC 4631, zwanej również galaktyką Wieloryba, ze względu na swój kształt. Zidentyfikowali 11 galaktyk karłowatych w jej zewnętrznym regionie a niektóre z nich były już wcześniej znane. Galaktyki karłowate nie są łatwe do wykrycia z powodu małych rozmiarów, masy oraz słabej jasności. Zespół odkrył także dwa pyłowe strumienie gwiezdne krążące wokół galaktyki: jeden, zwany Strumień SE (południowo-wschodni), znajduje się przed, a drugi, zwany Strumień NW (północno-zachodni), który znajduje się za galaktyką.


Bazując na obliczeniach mających na celu oszacowanie metalicznej zawartości strumieni gwiezdnych, zespół wierzy, że możliwe jest, że powstały one w wyniku oddziaływania grawitacyjnego między galaktyką Wieloryb a orbitującą wokół niej galaktyką karłowatą. Zespół odkrył również, że oba strumienie są relatywnie słabsze niż inne strumienie gwiazd, które badano wokół galaktyk w pobliżu Drogi Mlecznej. Strumień NW jest jaśniejszy w parze i ma bardzo zagęszczone jądro. Naukowcy stawiają hipotezę, że jasność ta jest spowodowana przez galaktykę karłowatą, prawdopodobnie osadzoną w nim, oraz że galaktyka karłowata oddziaływała grawitacyjnie z galaktyką Wieloryba, aby utworzyć Strumień SE.

Uważa się, że halo gwiazdowe są mniej powszechne gdy całkowita masa gwiazd w galaktyce jest mniejsza niż masa gwiazd w większych galaktykach, takich jak na przykład galaktyka Trójkąta. W wyniku swoich obliczeń naukowcy wnioskują, że galaktyka Wieloryba, choć duża, ma masę mniejszą niż Droga Mleczna. Niemniej jednak wciąż znajduje się w fazie aktywnego wzrostu, podobnie jak otaczające ją halo. Przyszłe badania mogą pomóc w dokładniejszym objaśnieniu, w jaki sposób gwiezdne halo formują się wokół galaktyk o relatywnie małych masach. 

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

16 listopada 2017

„Kosmiczny wąż” ujawnia strukturę odległych galaktyk

Formowanie się gwiazd w odległych galaktykach wciąż pozostaje w dużej mierze niezbadane. Po raz pierwszy astronomowie z Uniwersytetu w Genewie byli w stanie dokładnie obserwować układy gwiazd oddalonych o sześć miliardów lat świetlnych od nas. W ten sposób potwierdzają wcześniejsze symulacje wykonane przez Uniwersytet w Zurychu. Jeden szczególny efekt wydaje się możliwy dzięki wielokrotnym odbiciom obrazów, które przebiegają przez kosmos niczym wąż.

Dzisiaj astronomowie mają dosyć dokładne wyobrażenie o tym, w jaki sposób powstały gwiazdy w niedawnej kosmicznej przeszłości. Ale czy te prawa odnoszą się także do starszych galaktyk? Od około dziesięciu lat teleskop Hubble’a pozwala astronomom obserwować układy słoneczne oddalone o sześć czy siedem miliardów lat świetlnych. Dane z Hubble’a sugerują, że istnieją galaktyki mgławic i gromady gwiazd o średnicy ponad 3000 lat świetlnych. Te olbrzymie zgromadzenia („kępy”) gwiazd i gazu – około tysiąca razy większe, niż Droga Mleczna, która jest stosunkowo nowa pod względem historii Wszechświata – wydają się być normą dla starszych galaktyk. 

Bardzo trudno jest dokładnie zbadać te zjawiska na tak dużych odległościach. Zespół z Obserwatorium Uniwersytetu Genewskiego i Centrum Astrofizyki Teoretycznej i Kosmologii Uniwersytetu w Zurychu używa szczególnego efektu Wszechświata, który kieruje się własnymi prawami: teleskop jest skierowany na bardzo masywny obiekt, którego pole grawitacyjne wpływa na światło odległej galaktyki leżącej za nim. W czasie oglądania przez tę „soczewkę grawitacyjną” zmienia się kierunek propagacji światła obiektu znajdującego się za nią. To powiększa obraz oraz go zwielokrotnia.

Dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu naukowcy byli w stanie dostrzec zniekształcone, wydłużone obrazy, które wyglądały jak „kosmiczny wąż”. „Obraz powiększony przez soczewkę jest znacznie dokładniejszy i jaśniejszy. Możemy wykryć galaktyczne detale, które są sto razy mniejsze i porównać pięć różnych rozdzielczości, aby określić strukturę i rozmiar tych gigantycznych gromad” - mówi Daniel Schaerer, profesor w Obserwatorium Uniwersytetu Genewskiego. 

Międzynarodowa grupa badawcza odkryła, że kępy gwiazd nie były aż tak duże i masywne, jak sugerowały pierwsze obrazy z Hubble’a. W ten sposób potwierdzili wcześniejsze symulacje Valentiny Tamburello wykonane na superkomputerze w Instytucie Obliczeniowym Uniwersytetu w Zurychu. „Dzięki niesłychanie wysokiej rozdzielczości kosmicznego węża, mogliśmy porównać nasze obliczenia z obserwacjami, które już zostały wykonane” – wyjaśnia autorka badania.

W przeciwieństwie do tego, co wcześniej zakładano, badana galaktyka nie składa się z jednej dużej grupy gwiazd, lecz z wielu mniejszych. „Oczywiście gigantyczne skupiska w tak odległych galaktykach mogą powstawać tylko w bardzo szczególnych warunkach, na przykład w wyniku mniejszych fuzji lub pod wpływem zimnego gazu” – mówi pani Tamburello. Z powodu dużej odległości do galaktyki nie można było wcześniej wykryć tego faktu. W swojej rozprawie doktorskiej pani Tamburello wywnioskowała już pod koniec 2016 roku, że rzeczywistą masę i rozmiar kęp można było wykryć tylko w wyższej rozdzielczości.

Lucio Mayer, profesor z Institute of Computational Science, podkreśla: „Obserwacje wykonane przez Uniwersytet Genewski potwierdzają zatem nowe wyniki symulacji. Pokazuje to, że symulacje numeryczne mogą prorokować i przewidywać obserwacje astronomiczne.”

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

15 listopada 2017

Astronomowie odkryli nowy typ kosmicznej eksplozji

Międzynarodowy zespół astronomów odkrył nowy typ eksplozji w odległych galaktykach. Wybuch, nazwany PS1-10adi, wydaje się preferować aktywne galaktyki, zawierające supermasywne czarne dziury, które pochłaniają gaz i materię wokół nich.


Używając teleskopów na La Palma i Hawajach, zespół wykrył eksplozję, która była tak energetyczna, że musiała pochodzić z jednego z dwóch źródeł: niezwykle masywnej gwiazdy – ponad kilkaset razy masywniejszej, niż Słońce – eksplodującej jako supernowa, lub z gwiazdy o niższej masie, która została rozerwana przez ultra mocne siły grawitacyjne zbliżone do supermasywnej czarnej dziury.

Owa eksplozja miała miejsce 2,4 miliarda lat temu, ale ogromna odległość, jaką musiało przebyć światło obiektu aby dotrzeć do Ziemi sprawiła, że astronomowie mogli ją wykryć dopiero w 2010 roku. Powolna ewolucja wybuchu pozwoliła astronomom na monitorowanie go przez kilka lat.

Dr Cosimo Inserra z Uniwersytetu Southampton był zaangażowany w analizę danych i pomógł zidentyfikować tylko dwa scenariusze, które mogłyby wyjaśnić to wydarzenie. Sprawdził również dane, używając przetestowanych fizycznych modeli supernowych, na poparcie swoich wyników.

Skomentował: “Dokonane przez nas odkrycie pokazało wybuchy zdolne do uwolnienia energii dziesięć razy większej, niż normalne eksplozje. Nasze dane pokazują, że takie wydarzenia nie są zbyt rzadkie i stanowią wyzwanie dla naszej wiedzy na temat eksplozji i rozrywania się gwiazd. Jednocześnie ich istnienie dostarcza nam ważnych informacji o ekstremalnym środowisku w centralnej, ukrytej części galaktyk.”  

Główny autor pracy, dr Erkki Kankare z Queen’s University w Belfaście dodał: „Jeżeli eksplozje te są zakłóceniami pływów – gdy gwiazda zbliża się wystarczająco do horyzontu zdarzeń czarnej dziury i jest rozrywana przez potężne siły grawitacyjne – wówczas jej właściwości są takie, jakby to był zupełnie nowy rodzaj zakłóceń pływowych. Jeżeli są one wybuchami supernowych, ich właściwości są bardziej ekstremalne, niż kiedykolwiek wcześniej obserwowaliśmy i prawdopodobnie są połączone z centralnym środowiskiem galaktyk macierzystych.”

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło: 

8 listopada 2017

Zdjęcie czerwonego olbrzyma daje zaskakujące spojrzenie na przyszłość Słońca

Astronomowie po raz pierwszy zaobserwowali szczegóły powierzchni starzejącej się gwiazdy o takiej samej masie, jaką ma Słońce. Zdjęcia uzyskane dzięki ALMA pokazują, że gwiazda jest czerwonym olbrzymem a jej średnica jest dwukrotnie większa, niż orbita Ziemi wokół Słońca. Na atmosferę gwiazdy wpływają potężne, niespodziewane fale uderzeniowe. Badania zostały opublikowane w Nature Astronomy.


Zespół kierowany przez Woutera Vlemmingsa z Chalmers University of Technology, użył anten ALMA, aby wykonać najostrzejsze obserwacje gwiazdy o takiej samej masie, jaką ma Słońce. Nowe zdjęcia po raz pierwszy pokazują szczegóły na powierzchni czerwonego olbrzyma W Hydrae, który znajduje się w odległości 320 lat świetlnych od Ziemi, w konstelacji Hydry. 

W Hydrae jest przykładem gwiazdy AGB (asymptotic giant branch - gwiazda na asymptotycznej gałęzi olbrzymów diagramu H-R). Tak stare gwiazdy są chłodne, jasne i tracą swoją masę poprzez wiatr gwiazdowy. Nazwa pochodzi od ich położenia na diagramie Hertzsprunga-Russella, który to klasyfikuje gwiazdy według ich jasności i temperatury.

Dla astronomów ważne jest zbadanie nie tylko wyglądu czerwonych olbrzymów, ale także tego, w jaki sposób się zmieniają oraz zasilają galaktykę pierwiastkami, które są składnikami życia. Wykorzystując anteny ALMA w konfiguracji o najwyższej rozdzielczości, mogą oni wykonywać najbardziej szczegółowe obserwacje tych gwiazd.

Gwiazdy podobne do Słońca ewoluują w skali czasowej wielu miliardów lat. Gdy osiągną starość, stają się większe, chłodniejsze i bardziej podatne na utratę masy w postaci wiatru gwiazdowego. Gwiazdy wytwarzają ważne pierwiastki, m.in. takie jak węgiel i azot. Kiedy dochodzą do etapu czerwonego olbrzyma, pierwiastki te są uwalniane w kosmos, gotowe do bycia użytymi w kolejnych generacjach nowych gwiazd.

Zdjęcia ALMA zapewniają najwyraźniejszy widok powierzchni czerwonego olbrzyma o masie podobnej do Słońca. Wcześniejsze ostre obrazy pokazywały szczegóły znacznie bardziej masywnych, czerwonych nadolbrzymów, takich jak Betelgeuse i Antares. Obserwacje zaskoczyły również naukowców. Obecność nieoczekiwanie jasnej i zwartej plamy dowodziła, że gwiazda ma zaskakująco gorący gaz w chromosferze. Pomiary wykazują, że w atmosferze gwiazdy występują silne fale uderzeniowe, które osiągają wyższe temperatury, niż przewidują to aktualne modele gwiazd AGB.

Alternatywna możliwość jest również zaskakująca – podczas prowadzenia obserwacji gwiazda przechodziła gigantyczny rozbłysk. Naukowcy wykonują obecnie nowe obserwacje, zarówno z ALMA jak i przy użyciu innych instrumentów, by móc lepiej zrozumieć zaskakującą atmosferę W Hydrae. Takie obserwacje, wykorzystujące konfigurację ALMA o najwyższej rozdzielczości są wyzwaniem, ale także satysfakcjonujące.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło: 

5 listopada 2017

Potwierdzono spiralną naturę wyjątkowo odległej soczewkowanej galaktyki

Obserwatorium Gemini, wykorzystując zintegrowany spektrograf pola w bliskiej podczerwieni na teleskopie Gemini North na Hawajach, potwierdziło spiralną naturę tego, co jest obecnie najodleglejszą znaną galaktyką. Światło galaktyki sprzed 11 miliardów lat jest soczewkowane grawitacyjnie przez masywną gromadę galaktyk, co pomaga odkryć spiralną naturę odległej galaktyki.


Najstarsza odkryta dotąd galaktyka spiralna ujawniła swoje sekrety zespołom astronomów z Swinburne University of Technology i Australian National University (ANU), będących częścią Australian Research Council Centre of Excellence in All Sky Astrophysics in 3D (ASTRO 3D).

Galaktyka, znana jako A1689B11, istniała w przeszłości, 11 miliardów lat temu, zaledwie 2,6 miliarda lat po Wielkim Wybuchu, kiedy wiek Wszechświata stanowił zaledwie ⅕ obecnego. Jest to zatem najstarsza galaktyka spiralna odkryta do tej pory.

Naukowcy wykorzystali potężną technikę, która łączy soczewkowanie grawitacyjne z najnowocześniejszym instrumentem – zintegrowanym spektrografem pola w bliskiej podczerwieni (Near-infrared Integral Field Spectrograph - NIFS), znajdującym się na teleskopie Gemini North na Hawajach. Celem obserwacji była weryfikacja spiralnej natury galaktyki A1689B11. NIFS to pierwszy australijski instrument Gemini, który został zaprojektowany i zbudowany przez zmarłego już Petera McGregora z ANU.

Soczewki grawitacyjne to największe naturalne teleskopy, stworzone przez masywne gromady złożone z tysięcy galaktyk oraz ciemnej materii. Gromada zakrzywia i wzmacnia światło galaktyk znajdujących się poza nią w sposób podobny do zwykłego obiektywu, jednak na znacznie większą skalę.

Technika ta pozwala astronomom badać najstarsze galaktyki w wysokiej rozdzielczości, z niespotykanymi szczegółami. Są oni w stanie spojrzeć 11 miliardów lat wstecz i bezpośrednio obserwować proces formowania się pierwszych, prymitywnych ramion spiralnych galaktyki. Badanie najstarszych spiralnych galaktyk, takich jak A1689B11 jest kluczem do odkrycia tajemnicy, jak i kiedy pojawia się sekwencja Hubble’a.

Galaktyki spiralne są dość rzadkim zjawiskiem we wczesnym Wszechświecie. Odkrycie to otwiera drzwi do zbadania, w jaki sposób galaktyki przechodzą od wysoce chaotycznych, niespokojnych dysków do spokojnych, cienkich dysków podobnych do naszej Drogi Mlecznej. Galaktyka A1689B11 formuje gwiazdy 20 razy szybciej, niż czynią to galaktyki obecnie. Tak szybko, jak inne młode galaktyki o podobnych masach we wczesnym Wszechświecie. Jednak w przeciwieństwie do innych galaktyk z tamtej epoki, A1689B11 ma bardzo chłodny i cienki dysk rotujący spokojnie, z zaskakująco małymi turbulencjami. Ten rodzaj galaktyki spiralnej nie był nigdy widziany w tak wczesnej epoce Wszechświata.

Badanie to jest międzynarodową współpracą pomiędzy astrofizykami z Uniwersytetu Lyon we Francji, Uniwersytetu Princeton w USA oraz Uniwersytetu Hebrajskiego w Izraelu i zostało przyjęte do publikacji w The Astrophysical Journal.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:
Gemini Observatory Confirms Spiral Nature of Extremely Distant Lensed Galaxy

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...