31 stycznia 2018

Zaskakująco złożone cząstki organiczne w Wielkim Obłoku Magellana

Pobliska galaktyka karłowata – Wielki Obłok Magellana (LMC) jest chemicznie prymitywnym miejscem.


W przeciwieństwie do Drogi Mlecznej, ten pół spiralny zbiór kilkudziesięciu miliardów gwiazd pozbawiony jest ciężkich pierwiastków, takich jak węgiel, tlen i azot. Astronomowie przewidują, że przy tak małej ilości ciężkich pierwiastków LMC powinien zawierać względnie niewielką ilość związków opartych na węglu. Poprzednie obserwacje LMC wydają się potwierdzać ten pogląd.

Nowe obserwacje przy użyciu ALMA odkryły zaskakująco wyraźne ślady chemiczne złożonych związków organicznych: metanolu, eteru dimetylowego i mrówczanu metylu. Choć poprzednie obserwacje wykazały ślady metanolu w LMC, dwa ostatnie związki są niespotykanymi odkryciami i są najbardziej złożonymi związkami, jakie kiedykolwiek zostały ostatecznie wykryte poza Galaktyką.

Astronomowie odkryli delikatną poświatę tych związków na milimetrowej długości fali, emitowaną z dwóch gęstych zalążków gwiazdotwórczych LMC, w regionach znanych jako „gorące rdzenie”. Obserwacje te mogą dostarczyć nowych informacji na temat tworzenia się podobnie złożonych związków organicznych we wczesnym Wszechświecie.  

„Chociaż Wielki Obłok Magellana jest jednym z naszych najbliższych galaktycznych towarzyszy, spodziewamy się, że galaktyka powinna być podobna pod względem chemicznym do odległych, młodych galaktyk z wczesnego Wszechświata” – powiedziała Marta Sewiło, astronom z NASA Goddard Space Flight Center w Greenbelt, Maryland i główna autorka artykułu opublikowanego w Astrophysical Journal Letters.

Astronomowie nazywają taki brak pierwiastków ciężkich „niską metalicznością”. Potrzeba kilku generacji narodzin i śmierci gwiazd, aby galaktyka została wzbogacona w ciężkie pierwiastki, które zostaną przeniesione do kolejnego pokolenia gwiazd i staną się cegiełkami nowych planet.

„Młode, pierwotne galaktyki po prostu nie miały wystarczająco dużo czasu, aby się tak wzbogacić chemicznie. Galaktyki karłowate, takie jak LMC, prawdopodobnie zachowały tę samą młodzieńczą charakterystykę chemiczną z uwagi na ich stosunkowo niewielką masę, która znacznie spowalnia tempo formowania się gwiazd” – mówi Sewiło.

„Z uwagi na swoją niską metaliczność, LMC stanowi okno dla wczesnych, młodzieńczych galaktyk. Badania nad formowaniem się gwiazd w tej galaktyce są krokiem do zrozumienia powstawania gwiazd we wczesnym Wszechświecie” – mówi Remy Indebetouw, astronom z NRAO w Charlottesville, Virginia oraz współautor badania.

Astronomowie skupiali się na Obszarze Gwiazdotwórczym N113 w LMC, który jest jednym z najbardziej masywnych i bogatych w gaz regionów galaktyki. Wcześniejsze obserwacje tego regionu za pomocą kosmicznego teleskopu Spitzera i kosmicznego obserwatorium Herschela pokazały zaskakującą koncentrację młodych obiektów gwiazdowych – protogwiazd, które właśnie zaczęły podgrzewać swoje gwiezdne żłobki, powodując, że świecą jasno w podczerwieni. Co najmniej część tych procesów gwiazdotwórczych wynika z efektu domina, gdzie tworzenie się masywnych gwiazd wyzwala tworzenie się innych gwiazd w ich bezpośrednim otoczeniu.

Sewiło i jej koledzy wykorzystali ALMA do zbadania kilku młodych obiektów gwiazdowych w tym regionie, aby lepiej zrozumieć ich chemię i dynamikę. Dane z ALMA nieoczekiwanie ujawniły charakterystyczne sygnatury spektralne eteru dimetylowego i mrówczanu metylu, związki, które nigdy nie zostały wykryte tak daleko od Ziemi.

Złożone związki organiczne, które zawierają sześć lub więcej atomów, w tym węgiel, są jednymi z podstawowych składników cząsteczek niezbędnych do życia na Ziemi i prawdopodobnie w innych częściach Wszechświata. Chociaż metanol jest względnie prostym związkiem w porównaniu do innych związków organicznych, jest niezbędny do tworzenia bardziej złożonych związków, takich jak te ostatnio zaobserwowane przez ALMA.

Jeżeli złożone związki mogą łatwo tworzyć się wokół protogwiazd, prawdopodobnie przetrwają i staną się częścią dysków protoplanetarnych otaczających młode gwiazdy. Związki takie prawdopodobnie zostały dostarczone na prymitywną Ziemię przez komety i meteoryty, pomagając przyspieszyć rozwój życia na naszej planecie.

Astronomowie spekulują, że skoro skomplikowane związki organiczne mogą tworzyć się w prymitywnych chemicznie środowiskach, takich jak LMC, możliwe jest, że chemiczne ramy życia mogły pojawić się stosunkowo wcześnie w historii Wszechświata.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

30 stycznia 2018

Astrochemicy ujawniają magnetyczne sekrety metanolu

Zespół astronomów, kierowany przez Boya Lankhaara z Chalmers University of Technology, rozwiązał ważną zagadkę astrochemii: jak mierzyć pole magnetyczne w przestrzeni za pomocą metanolu, najprostszej formy alkoholu. Ich wyniki, opublikowane w dzienniku Nature Astronomy, pokazują astronomom nowy sposób zbadania, jak rodzą się masywne gwiazdy.


W ciągu ostatniego półwiecza odkryto wiele molekuł w przestrzeni kosmicznej. Korzystając z radioteleskopów, astronomowie mogli badać z pomocą tych cząsteczek, co dzieje się w ciemnych i gęstych obłokach, w których rodzą się nowe gwiazdy i planety.

Naukowcy mogą mierzyć temperaturę, ciśnienie i ruchy gazu, gdy badają sygnatury cząstek w wykrywanych przez nich sygnałach. Ale szczególnie tam, gdzie rodzą się najmasywniejsze gwiazdy, jest jeszcze jeden ważny gracz, trudniejszy do zmierzenia: pole magnetyczne.

„Kiedy rodzą się największe i najcięższe gwiazdy, wiemy, że pola magnetyczne odgrywają ważną rolę. Ale to, w jaki sposób pola magnetyczne wpływają na proces, jest przedmiotem dyskusji wśród badaczy. Potrzebujemy więc metod pomiaru pól magnetycznych, i to jest prawdziwe wyzwanie” – mówi Boy Lankhaar z Chalmers University of Technology, kierownik projektu.

Wykorzystanie pomiarów metanolu (CH3OH) w kosmosie do badania pól magnetycznych zasugerowano dekady temu. W gęstym gazie otaczającym wiele nowonarodzonych gwiazd  cząsteczki metanolu świecą jasno jak neutralne lasery mikrofalowe lub masery. Sygnały, które możemy mierzyć z maserów metanolu są silne oraz emitowane na bardzo specyficznych częstotliwościach.

„Sygnały masera pochodzą również z regionów, w których pola magnetyczne mają najwięcej do powiedzenia o tym, jak powstają gwiazdy. Dzięki naszej nowej wiedzy na temat wpływu metanolu na pola magnetyczne, możemy wreszcie zacząć interpretować to, co widzimy” – mówi członek zespołu Wouter Vlemmings, Chalmers.

Wcześniejsze próby pomiaru magnetycznych właściwości metanolu w warunkach laboratoryjnych napotykały na problemy. Zamiast tego, naukowcy postanowili zbudować model teoretyczny, upewniając się, że jest on zgodny zarówno z poprzednią teorią, jak i z pomiarami laboratoryjnymi.

„Zbudowaliśmy model zachowania metanolu w polach magnetycznych, wychodząc od zasad mechaniki kwantowej. Wkrótce znaleźliśmy dobrą zgodność między teoretycznymi obliczeniami a dostępnymi danymi eksperymentalnymi. To dało nam pewność ekstrapolacji do warunków, jakich oczekujemy w kosmosie” – wyjaśnia Boy Lankhaar.

Mimo to, zadanie okazało się zaskakująco trudne. Chemicy teoretyczni Ad van der Avoird i Gerrit Groenenboom, obaj z Radboud University w Holandii, musieli dokonać nowych obliczeń i skorygować poprzednie prace.

„Ponieważ metanol jest stosunkowo prostą cząstką, początkowo myśleliśmy, że projekt będzie łatwy. Jednak okazało się to bardzo skomplikowane, ponieważ musieliśmy bardzo szczegółowo obliczyć właściwości metanolu” – mówi Ad van der Avoird.

„Te wyniki otwierają nowe możliwości zrozumienia pól magnetycznych we Wszechświecie. Pokazują także, jak rozwiązywać problemy w astrochemii – gdzie spotykają się dyscypliny chemii i astronomii” – wyjaśnia Huib Jan van Langevelde, członek zespołu i astronom w Joint Institute dla VLBI ERIC oraz Leiden University.

„To zdumiewające, że wymagane są tak szczegółowe obliczenia, aby odkryć złożoność molekularną, której potrzebujemy do zinterpretowania bardzo dokładnych pomiarów, jakie wykonujemy przy użyciu dzisiejszych najlepszych radioteleskopów. Daje to ekspertom z dziedzin chemii i astrofizyki możliwość nowych odkryć w przyszłości, na temat cząstek, pól magnetycznych i tworzenia się gwiazd” – mówi Huib Jan van Langevelde.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

28 stycznia 2018

Propozycja nowej definicja planety

Naukowcy już rozumieją, gdzie kończą się duże planety i zaczynają brązowe karły – odkrycie, które na nowo może definiować termin „planeta”.


Niewiele pojęć w astronomii dzieli tak, jak słowo „planeta”. Chociaż degradacja Plutona w 2006 r. od dawna jest w centrum uwagi, inne wielkie światy także wchodzą w grę. Rzeczywiście, naukowcy długo zastanawiali się, jak masywna może być planeta, zanim przestanie być uważana za planetę.

W artykule opublikowanym niedawno w The Astrophysical Journal, Kevin Schlaufman (Johns Hopkins University) wyznaczył górną granicę planety pomiędzy 4 a 10 masami Jowisza. Każdy bardziej masywny obiekt nie jest planetą a brązowym karłem – tak zwaną „nieudaną gwiazdą”.

Chociaż wyniki nie spowodują przeklasyfikowania żadnych planet w Układzie Słonecznym, mają one ogromne znaczenie dla tego, jak formują się olbrzymie egzoplanety i brązowe karły. 

Odkrycie linii podziału między dużymi planetami a brązowymi karłami – lub masy, przy której kończy się jedna a zaczyna druga – pomaga szukać fundamentalnych różnic między tymi dwoma obiektami. Chociaż ich rozmiar wydaje się podobny, wielu naukowców spekulowało, że formują się one zupełnie inaczej.

Planety podobne do Jowisza rozwijają się w procesie zwanym akrecją rdzenia. Najpierw ogromne ilości lodu i skał zderzają się i sklejają, tworząc skalisty zarodek, tak masywny jak Ziemia. Następnie ściąga on gaz z dysku protoplanetarnego na siebie, aż zostanie osłonięty masywną powłoką wodoru i helu. Jednak brązowe karły tworzą się odwrotnie, podobnie jak gwiazdy, zapadając się bezpośrednio z obłoku gazu.

Przynajmniej taka jest hipoteza. Jeżeli to prawda, planety podobne do Jowisza będą znacznie łatwiej powstawać w dyskach protoplanetarnych, które są bogate w pierwiastki ciężkie. To dlatego, że pierwiastki te są fundamentalne dla budowy skał, które formują jądra planetarne. Tak więc, jeżeli będzie więcej ciężkich pierwiastków, będzie więcej planet podobnych do Jowisza – i to jest coś, co astronomowie powinni wykryć.  

Już wcześniej były wskazówki w danych. Jednak astronomowie nie byli w stanie jeszcze stwierdzić, czy są one prawdziwe. „Ludzkie oko jest bardzo dobre w widzeniu wzorców nawet wtedy, gdy te nie istnieją, więc śledzenie ich z większą rygorystyką i solidną metodologią statystyczną jest zdecydowanie najlepszą drogą” – mówi Gregory Laughlin (Yale University), który nie uczestniczył w badaniu.

Dokładnie to robił Schlaufman. Odkrył, że w 146 wyselekcjonowanych układach planetarnych obiekty o masach poniżej 4-10 mas Jowisza mają tendencję do formowania się wokół gwiazd, więc bezpośredni kolaps jest prawdopodobnie odpowiedzialny za ich formowanie. Podział oznacza, że obiekt poniżej dziesięciu mas Jowisza jest prawdopodobnie planetą, a obiekt powyżej tej masy jest brązowym karłem.

Schlaufman oparł swoją definicję na fizyce tworzenia się planet. „Jeżeli to wyznacza granicę tego, jak duże rzeczy mogą rosnąć dzięki jednemu mechanizmowi w porównaniu z innymi, myślę, że jest to z natury interesujące. Powinno nam to pomóc wysunąć teorie dotyczące formowania się brązowych karłów oraz planet” – mówi Kaitlin Kratter (University of Arizona).

Jeżeli chodzi o nadrzędne implikacje, Schlaufman nie poprzestaje na tym. Twierdzi także, że jeżeli zna się największą możliwą masę dla planety, można pracować wstecz, aby określić wielkość dysku protoplanetarnego, w którym się ona uformowała. 

To może pomóc rozwiązać fundamentalną kwestię w modelach teoretycznych, które pokazują, że nowo narodzone planety będą wchodzić w interakcje z dyskiem protoplanetarnym, tracić moment pędu i gwałtownie skręcać na swoją gwiazdę macierzystą – wszystko to w ciągu 10 000 lat po swoim powstaniu. Nie zgadza się to z obserwacjami, biorąc pod uwagę, że widzimy wiele starych planet wielkości Jowisza. Oczywiście coś musi powstrzymywać tę wewnętrzną migrację.

Schlaufman uważa, że ma odpowiedź. Sugeruje, że dyski protoplanetarne, które mogą tworzyć planety jedynie o masach 4-10 mas Jowisza, będą miały wyjątkową właściwość: albo mają niską gęstość powierzchniową, albo są nieefektywne w przenoszeniu momentu pędu. W obu przypadkach dysk zatrzyma wewnętrzną spiralę planet podobnych do Jowisza, aby przetrwały wystarczająco długo, byśmy mogli je zobaczyć.

Zarówno Kratter jak i Laughlin nie są zdecydowani, aby od razu zastosować ustalenia Schlaufmana do modeli migracji. (Chociaż rozumowanie Laughlina wynika z faktu, że nie jest przekonany, że migracja ma miejsce w większości układów planetarnych). Zamiast tego, twierdzi on, że ważność badania jest nowym dowodem na to, że istnieje wyraźna separacja planet wielkości Jowisza od brązowych karłów. 

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

27 stycznia 2018

Mrugająca gwiazda może pochłaniać zniszczone planety

Zespół astronomów, w tym Benjamin Zuckerman z Uniwersytetu Kalifornijskiego (UCLA), znalazł dowody sugerujące, że dziwne, nieprzewidywalne ściemnianie gwiazdy oddalonej od nas o 550 lat świetlnych może być wywołane przez rozległe chmury gazu i pyłu.


Gwiazda, RZ Piscium, znajduje się w konstelacji Ryb, a ogromne chmury pyłu wydają się być pozostałościami jednej lub kilku zniszczonych planet. Podczas epizodów nieregularnego ściemniania, które mogą trwać nawet dwa dni, gwiazda staje się jaśniejsza o 0,1. 

Jak szacują astronomowie, gwiazda jest młoda – między 30 a 50 milionów lat. Ale zazwyczaj pył z „młodości” gwiazdy rozprasza się po kilku milionach lat, więc naukowcy nie spodziewali się, że „stara” gwiazda będzie otoczona tak dużą ilością pyłu i gazu.

„Przez 20 lat badałem młode gwiazdy w pobliżu Ziemi i nigdy nie widziałem czegoś podobnego. Większość gwiazd podobnych do Słońca straciło swoje dyski planetarne w ciągu kilku milionów lat od swoich narodzin. Fakt, że RZ Piscium ma tyle gazu i pyłu od dziesiątek milionów lat, oznacza, że prawdopodobnie niszczy, a nie buduje planety” – powiedział Zuckerman, profesor astronomii.

Naukowcy ustalili, że RZ Piscium jest otoczona dyskiem ciepłego pyłu, ponieważ gwiazda wytwarza znacznie więcej energii w podczerwieni, niż gwiazdy takie jak nasze Słońce. Około 8% jej całkowitego światła jest w podczerwieni.

„Nasze obserwacje pokazują masywne kleksy gazu i pyłu, które od czasu do czasu blokują światło gwiazdy i prawdopodobnie wpadaja w nią” – powiedziała Kristina Punzi, doktorantka w Rochester Institute of Technology i główny autor badań.

Astronomowie ustalili, że temperatura powierzchni gwiazdy wynosi ok. 5 300oC, tylko nieco mniej, niż Słońca. Wiek gwiazdy ocenili na podstawie ilości litu, który wykryli na jej powierzchni – dobrego przewodnika, ponieważ ilość litu maleje wraz z wiekiem gwiazdy.

Dane wskazują, że szczątki otaczające gwiazdę stanowią następstwo katastrofy o proporcjach planetarnych. Możliwe, że pływy gwiazdy pozbawiają materii pobliskiego towarzysza – prawdopodobnie brązowego karła lub olbrzymiej planety – która wytwarza okresowo strumienie gazu i pyłu, lub że towarzysz jest już całkowicie rozpuszczony. Inna możliwość jest taka, że jedna lub więcej masywnych planet w układzie, bogatych w gaz, przeszła katastroficzną kolizję w astronomicznie niedawnej przeszłości.

Zespół przeprowadził badania korzystając z kosmicznego teleskopu XMM-Newton, 3-metrowego teleskopu Shane w Lick Observatory w Kalifornii oraz 10-metrowego teleskopu Keck I na Hawajach. 

Obserwatoria naziemne także badają środowisko gwiazdy, wychwytując dowody na to, że pyłowi towarzyszy znaczna ilość gazu. Na podstawie temperatury pyłu, około 450oC, naukowcy uważają, że większość gazu krąży w odległości ok. 50 milionów km od gwiazdy.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

26 stycznia 2018

Egzokomety

Obecnie istnieje ponad 3500 potwierdzonych planet pozasłonecznych. Było to możliwe dzięki niezwykłej czułości sprzętu misji kosmicznej Kepler oraz postępowi technologicznemu w kosmosie i w metodach naziemnych, dokonanym w ciągu ostatnich kilkunastu lat. Stosunkowo niewiele wiadomo jednak o drobnych ciałach niebieskich, które mogą krążyć w tych układach, na przykład asteroidach czy kometach. Teorie planetarne przewidują, że takie mniejsze ciała powinny być powszechne, ale ich niskie masy i małe promienie stanowią poważne wyzwanie w zakresie wykrywania. Metody polegające na tranzytach ciał stałych lub zmianach prędkości, są zasadniczo o rząd wielkości za słabe, by wykryć tak małe obiekty. Najmniejsze ciało stałe, które zostało do tej pory wykryte metodą tranzytu, jest obiektem o rozmiarach około ¼ wielkości Ziemi.


W analizie danych Keplera obejmujących 201 250 docelowych gwiazd, astronomowie CfA – Andrew Vanderburg, Dave Latham i Allyson Bieryla – dołączyli do ośmiu swoich kolegów w odkrywaniu i modelowaniu prawdopodobnego zestawu sześciu tranzytujących komet wokół jednej gwiazdy oraz innej przypuszczalnej komety orbitującej wokół drugiej gwiazdy. Charakterystyka fizyczna, która umożliwiła te detekcje była nieoczekiwana: komety mają duże, rozszerzone warkocze pyłowe, które mogą na tyle blokować światło gwiazdy, aby mogły być rozpoznawalne dzięki unikalnemu, asymetrycznie ukształtowanym spadkowi absorpcyjnemu w krzywych blasku ich tranzytów. Astronomowie rozważają inne wyjaśnienia spadków, w tym plamy gwiazdowe (podobne do plam słonecznych), a także ewentualne niespójności w modelu kometarnym, takie jak orbitalne zachowanie, ale odrzucają je.

Astronomowie mogą oszacować masę komet z obserwowanych właściwości tranzytowych i prostych założeń, i konkludują, że ciała te mają prawdopodobnie masę podobną do komety Halleya. Naukowcy stwierdzili również, że egzokomety przypuszczalnie nie są rzadkością, zważywszy na to, że te siedem zostało dostrzeżonych bez użycia zaawansowanych narzędzi komputerowych, chociaż trzeba będzie przeprowadzić głębsze poszukiwania, aby je znaleźć. Chociaż dwie gwiazdy w tych badaniach posiadające egzokomety są podobne, astronomowie wnioskują zastanawiając się, czy tranzyty komet zdarzają się tylko wokół pewnego rodzaju gwiazd, ale dlaczego tak się dzieje, tego na razie nie wiedzą.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

24 stycznia 2018

Naukowcy odkrywają silne wiatry na zewnątrz czarnych dziur

Badania rzucają nowe światło na to, w jaki sposób czarne dziury zużywają masę i wpływają na swoje środowisko.


Nowe badania pokazują pierwsze dowody silnych wiatrów wokół czarnych dziur podczas intensywnych wybuchów, w których te szybko zużywają masę. 

Badanie rzuca nowe światło na to, w jaki sposób masa jest przenoszona do czarnych dziur i jak mogą one wpływać na otaczające je środowisko.

„Wiatry muszą wydmuchnąć znaczną część materii, którą czarna dziura mogłaby zjeść. W jednym z naszych modeli wiatr usunął 80% potencjalnego posiłku czarnej dziury” – mówi Bailey Tetarenko, doktorantka z University of Alberta i główna autorka badania. 

Badanie zostało przeprowadzone przez zespół badaczy pod kierownictwem Tetarenko i naukowców z wydziału fizyki UA.

Analizując dane z trzech międzynarodowych agencji kosmicznych sięgające 20 lat, naukowcy wykorzystali nowe techniki statystyczne do badania wybuchów promieniowania X z układów podwójnych czarnych dziur o masach gwiazdowych. Widzieli dowody stałego i silnego wiatru otaczającego czarne dziury podczas wybuchów. Do tej pory silne wiatry były widoczne tylko w ograniczonej części tych wydarzeń.

Zauważyli również, że czarne dziury o masie gwiazdowej mogą konsumować wszystko wokół siebie w promieniu od trzech do 150 kilometrów, w zależności od ich wielkości.

„Nawet światło nie może się wydostać z miejsca tak bliskiego czarnej dziurze” – wyjaśnia Gregory Sivakoff, profesor fizyki i współautor pracy. Inne, znacznie większe czarne dziury, zwane supermasywnymi, wydają się mieć wpływ na tworzenie się całych galaktyk.

„Ale nawet supermasywne czarne dziury są mniejsze, niż nasz Układ Słoneczny. Chociaż czarne dziury są małe, mogą mieć zaskakująco duże efekty” – wyjaśnia Sivakoff.

Co dokładnie wywołuje te wiatry w kosmosie? Na razie pozostaje to tajemnicą.

„Uważam, że pola magnetyczne odgrywają kluczową rolę. Ale będziemy musieli przeprowadzić wiele dalszych badań, aby lepiej zrozumieć te wiatry” – powiedział Craig Heinke, profesor fizyki i współautor. 

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

23 stycznia 2018

‘Gorący Jowisz’ z niezwykłymi wiatrami

Intrygujące odkrycie rodzi nowe pytania dotyczące fizyki atmosfer planet olbrzymów.

Najgorętszy punkt na gazowej planecie krążącej w pobliżu odległej gwiazdy nie znajduje się tam, gdzie tego spodziewali się astrofizycy – odkrycie to kwestionuje wiedzę naukowców dotyczącą wielu planet tego typu znalezionych w innych układach słonecznych.


W przeciwieństwie do znanego nam Jowisza, tak zwane gorące Jowisze krążą zadziwiająco blisko swojej macierzystej gwiazdy – tak blisko, że rok na niej zwykle trwa mniej niż trzy dni. Planety takie są zwrócone w stronę gwiazdy zawsze tą samą stroną, podczas gdy druga strona zostaje skąpana w ciemności.

Nic dziwnego, że dzienna strona planety jest znacznie cieplejsza, niż ta nocna a najcieplejszym jej miejscem jest punkt znajdujący się najbliżej gwiazdy. Astrofizycy teoretyzują i obserwują, że na planetach tych występują również silne wiatry wiejące na wschód w pobliżu równików, przez co gorące plamy mogą czasem przesuwać się w kierunku wschodnim.

W tajemniczym przypadku egzoplanety CoRoT-2b, gorący punkt jest przesunięty na zachód od jej centrum. Zespół badaczy prowadzony przez astronomów z McGill Space Institute (MSI) oraz Institute for research on exoplanets (iREx) w Montrealu dokonał tego odkrycia za pomocą teleskopu Spitzera. Zostało to ogłoszone 22 stycznia w czasopiśmie Nature Astronomy.

„Wcześniej badaliśmy dziewięć innych gorących Jowiszów, planet orbitujących bardzo blisko swoich gwiazd. W każdym przypadku planety miały wiatry wiejące w kierunku wschodnim, zgodnie z teoretycznymi przewidywaniami. Jednak teraz natura rzuciła nam podkręconą piłkę. Na tej planecie wiatr wieje w złym kierunku. Ponieważ często są to wyjątki potwierdzające regułę, mamy nadzieję, że badanie tej planety pomoże nam dowiedzieć się więcej o gorącym Jowiszu” – mówi astronom McGill Nicolas Cowan, współautor badań oraz naukowiec z MSI i iREx.

CoRoT-2b, odkryta ponad dekadę temu przez francuską misję kosmiczną, znajduje się ponad 930 lat świetlnych od Ziemi. Podczas gdy w ostatnich latach wykryto wiele innych gorących Jowiszy, CoRoT-2b nadal intryguje astronomów z powodu dwóch czynników: jej ogromnych rozmiarów oraz zagadkowego widma emisji światła z powierzchni. 

„Obydwa te czynniki sugerują, że dzieje się coś niezwykłego w atmosferze tego gorącego Jowisza” – mówi Lisa Dang, doktorantka McGill i główny autor nowego badania. Używając kamery na podczerwień Spitzera do obserwacji planety podczas jej krążenia wokół gwiazdy macierzystej, naukowcy po raz pierwszy mogli odwzorować jej jasność powierzchniową, ukazując gorący punkt na zachodzie.

Badacze oferują trzy wyjaśnienia nieoczekiwanego odkrycia – każde z nich rodzi nowe pytania:

Planeta może wirować tak wolno, że jeden obrót wokół własnej osi trwa dłużej, niż jeden obieg wokół gwiazdy; mogłoby to spowodować wiatry wiejące raczej w kierunku zachodnim niż wschodnim – jednak podważyło by to też teorie oddziaływania grawitacyjnego gwiazda-planeta na tak ciasnych orbitach.
Atmosfera planety może oddziaływać z swoim polem magnetycznym zmieniając układ wiatrów; może to stanowić rzadką okazję do badania pola magnetycznego egzoplanety.
Duże chmury pokrywające wschodnią stronę planety mogą sprawiać wrażenie, że jest ona ciemniejsza niż byłaby, gdyby ich nie było – ale to podważyło by obecne modele cyrkulacji atmosfer na takich planetach.  

„Będziemy potrzebować lepszych danych, aby rzucić światło na pytania wynikające z naszych odkryć. Na szczęście Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, który ma wystartować w przyszłym roku, powinien być w stanie poradzić sobie z tym problemem. Będzie uzbrojony w lustro o 100-krotnie większej powierzchni zbierającej, niż Spitzer, co powinno dostarczyć nam znakomitych danych” – powiedziała Dang.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło

21 stycznia 2018

Gwiezdny pył meteorytowy ujawnia czas formowania się pyłu supernowych

Pył jest wszędzie. Nie tylko na strychu czy pod łóżkiem ale także w przestrzeni kosmicznej. Dla astronomów pył może być uciążliwy, blokując światło odległych gwiazd, ale może być także narzędziem do badania historii naszego Wszechświata, galaktyk i Układu Słonecznego.


Na przykład astronomowie próbowali wyjaśnić, dlaczego niektóre niedawno odkryte, ale młode galaktyki, zawierają ogromne ilości pyłu. Obserwacje te wskazują, że eksplozje supernowych typu II – eksplozje gwiazd o masach ponad dziesięciokrotnie masywniejszych niż Słońce – wytwarzają obfite ilości pyłu, ale jak i kiedy to robią, nie jest dobrze zrozumiane.

Nowe prace kosmochemików z Carnegie, opublikowane przez Science Advances donoszą o analizach bogatych w węgiel ziaren pyłu uzyskanych z meteorytów, które pokazują, że ziarna te powstały w wyniku wypływu z jednej lub więcej supernowych typu II ponad dwa lata po eksplozji gwiazd przodków. Pył następnie został wdmuchnięty w przestrzeń kosmiczną, aby ostatecznie zostać włączonym do nowych układów gwiezdnych, w tym przypadku także w nasz własny.

Naukowcy – kierowani przez Nan Liu, wraz z Larrym Nittlerem, Conelem Alexandrem i Jianhua Wang z Department of Terrestrial Magnetism Carnegie – nie doszli do swoich wniosków przez badanie supernowych przy użyciu teleskopów. Zamiast tego przeanalizowali mikroskopijne węgliki krzemu, SiC, ziarna pyłu, które utworzyły się w supernowych ponad 4,6 miliarda lat temu i zostały uwięzione w meteorytach, kiedy nasz Układ Słoneczny powstał z popiołów poprzedniej generacji gwiazd galaktyki.

Wiadomo od dziesięcioleci niektóre meteoryty znane są z tego, że zawierają zapis oryginalnych budulców Układu Słonecznego, w tym ziaren pyłu gwiezdnego, które powstały w poprzednich generacjach gwiazd.

„Ponieważ te protołoneczne ziarna są dosłownie gwiezdnym pyłem, który można szczegółowo zbadać w laboratorium, są one doskonałymi próbkami dla szeregu procesów astrofizycznych” – wyjaśnia Nittler.

W ramach tego badania zespół postanowił zbadać czas powstawania pyłu supernowej, mierząc izotopy – wersje pierwiastków o tej samej liczbie protonów, ale o różnej liczbie neutronów – w rzadkich protołonecznych ziarnach pyłu SiC z kompozycjami wskazującymi, że powstały one w supernowych typu II.

Niektóre izotopy umożliwiają naukowcom ustalenie ram czasowych dla kosmicznych wydarzeń, ponieważ są one radioaktywne. W takim przypadku liczba neutronów obecnych w izotopie powoduje, że jest on niestabilny. Aby uzyskać stabilność, uwalnia on cząstki energetyczne w sposób, który zmienia liczbę protonów i neutronów, przekształcając go w inny pierwiastek.

Zespół Carnegie skupił się na rzadkim izotopie tytanu, tytan-49, ponieważ jest on produktem radioaktywnego rozpadu wanadu-49, który jest wytwarzany podczas wybuchów supernowych i przekształca się w tytan-49 z okresem wynoszącym 330 dni. Jak bardzo tytan-49 dostaje się do ziaren pyłu supernowej, zależy od tego, kiedy po eksplozji się ono formuje. 

Korzystając z najnowocześniejszego spektrometru masowego do pomiaru izotopów tytanu w ziarnach SiC supernowych o znacznie lepszej precyzji, niż można było uzyskać w poprzednich badaniach, zespół odkrył, że ziarna musiały powstać co najmniej dwa lata po eksplozjach ich masywnych gwiazd progenitorów.

Ze względu na to, że ziarna grafitu protołonecznej supernowej są pod wieloma względami podobne izotopowo do ziaren SiC, zespół argumentował także, że opóźniony czas formowania odnosi się ogólnie do pyłu supernowej bogatego w węgiel, zgodnie z niektórymi niedawnym obliczeniami teoretycznymi.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

20 stycznia 2018

Łączenie się gwiazd neutronowych skutkuje nowymi niewiadomymi dla astrofizyków

Poświata z odległego połączenia się gwiazd neutronowych wykryta w sierpniu ubiegłego roku wciąż się rozjaśnia – ku zaskoczeniu astrofizyków badających następstwa masowej kolizji, która miała miejsce około 138 milionów lat świetlnych stąd i wysyła fale grawitacyjne, które mkną przez Wszechświat.


Nowe obserwacje z obserwatorium rentgenowskiego Chandra, opublikowane w Astrophysical Journal Letters, wskazują, że rozbłysk gamma uwolniony podczas kolizji jest bardziej złożony, niż naukowcy początkowo to sobie wyobrażali.

„Zwykle, gdy widzimy krótki rozbłysk gamma, generowana przez strumień emisja staje się jasna na krótki czas, gdy rozbija się w otaczającym medium – następnie znika, gdy system przestaje wstrzykiwać energię do wypływów. Ten jest inny” – mówi astrofizyk Uniwersytetu McGill, Daryl Haggard, której grupa badawcza prowadziła te nowe badania.

Nowe dane mogą być wyjaśnione za pomocą bardziej skomplikowanych modeli pozostałości po połączeniu gwiazd neutronowych. Jedna z możliwości jest taka: fuzja uruchomiła strumień, który wstrząsnął otaczającymi gazowymi odpadami, tworząc gorący kokon wokół strumienia, a ten świecił w promieniach rentgenowskich i na falach radiowych przez wiele miesięcy.

Obserwacje rentgenowskie są zgodne z danymi fal radiowych przekazanymi w zeszłym miesiącu przez inny zespół naukowców, który stwierdził, że emisje z kolizji także nieprzerwanie jaśnieją na przestrzeni czasu.

Podczas gdy teleskopy radiowe były w stanie monitorować poświatę przez całą jesień, obserwatoria rentgenowskie i optyczne nie mogły jej oglądać przez trzy miesiące, ponieważ ten punkt na niebie był wówczas zbyt blisko Słońca.

„Gdy źródło wyłoniło się z tego martwego punktu na niebie na początku grudnia, nasz zespół Chandra skorzystał z okazji, aby zobaczyć, co się dzieje. Rzeczywiście, poświata okazała się jaśniejsza w falach rentgenowskich, tak samo jak w radiowych” – mówi John Ruan, dr hab. w McGill Space Institute i główny autor artykułu.

Ów nieoczekiwany wzorzec zainicjował wśród astronomów próbę zrozumienia, co fizycznie napędza tę emisję. „To połączenie gwiazd neutronowych nie przypomina niczego, co widzieliśmy wcześniej. Dla astrofizyków to dar, który wydaje się nadal dawać” – mówi Melania Nynka, inna badaczka z McGill a także współautorka artykułu wraz z astronomami z Uniwersytetu Northwestern i Uniwersytetu Leicester. 

Połączenie się gwiazd neutronowych zostało wykryte po raz pierwszy 17 sierpnia 2017 r. amerykański detektor przez LIGO. Europejski detektor Virgo i około 70 obserwatoriów naziemnych i kosmicznych pomogły potwierdzić to odkrycie.

To odkrycie otworzyło nową erę w astronomii. Po raz pierwszy naukowcy byli w stanie zaobserwować kosmiczne wydarzenie zarówno w świetle widzialnym – podstawa tradycyjnej astronomii, jak i fale grawitacyjne, zmarszczki w czasoprzestrzeni przewidziane sto lat temu przez ogólną teorię względności Einsteina. Uważa się, że łączenie się gwiazd neutronowych, najgęstszych spośród obiektów we Wszechświecie, jest odpowiedzialne za wytwarzanie ciężkich pierwiastków, takich jak złoto, platyna i srebro.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

19 stycznia 2018

Powtarzający się szybki rozbłysk radiowy z ekstremalnego środowiska

Nowa detekcja fal radiowych z powtarzającego się szybkiego rozbłysku radiowego ujawniła zdumiewająco silne pole magnetyczne w środowisku źródła, co wskazuje, że znajduje się ono w pobliżu masywnej czarnej dziury lub w mgławicy o niespotykanej sile.


Wyniki międzynarodowego zespołu astronomów pojawiły się w Nature z 11 stycznia i są wyróżnione na okładce czasopisma.

Rok temu astronomowie wskazali lokalizację enigmatycznego źródła szybkiego błysku radiowego (ang. fast radio burst - FRB) o nazwie FRB 121102 i poinformowali, że leży ono w regionie formowania się gwiazd galaktyki karłowatej oddalonej o 3 miliardy lat świetlnych od Ziemi. Ogromna odległość źródła oznacza, że uwalnia ogromną ilość energii w każdej serii – mniej więcej tyle energii w ciągu jednej milisekundy, ile Słońce uwalnia w ciągu całego dnia.

Teraz, korzystając z danych z Obserwatorium Arecibo w Puerto Rico i Teleskopu Green Bank w Zachodniej Wirginii, naukowcy wykazali, że fale radiowe z FRB 121102 są wysoko spolaryzowane. Zachowanie tej spolaryzowanej emisji umożliwia naukowcom zbadanie środowiska źródła w nowy sposób.

Kiedy spolaryzowane fale radiowe przechodzą przez obszar z polem magnetycznym, polaryzacja zostaje „skręcona” przez efekt znany jako efekt Faradaya: im silniejsze pole magnetyczne, tym większe skręcenie. Ilość skręceń obserwowana w rozbłyskach radiowych FRB 121102 jest jedną z największych, jakie kiedykolwiek zmierzono w źródle radiowym, co doprowadziło naukowców do wniosku, że wybuchy przechodzą przez wyjątkowo silne pole magnetyczne w gęstej plazmie. 

„Nie mogłem uwierzyć własnym oczom, gdy koledzy wysłali mi e-mail z wynikami. Ten rodzaj olbrzymiej rotacji Faradaya jest niezwykle rzadki. Zdaliśmy sobie sprawę, że to ogromna wskazówka, gdzie znajduje się to dziwne źródło” – mówi Kaspi, profesor fizyki w McGill i dyrektor w McGill Space Institute.

Jednym z możliwych wyjaśnień niezwykle namagnesowanego otoczenia jest to, że FRB 121102 znajduje się blisko masywnej czarnej dziury w swojej galaktyce macierzystej. Takie wysoce namagnesowane plazmy były dotychczas widziane tylko w pobliżu centrum Drogi Mlecznej, która ma swoją własną czarną dziurę. Ale autorzy spekulują także, że skręcenie rozbłysków radiowych można wyjaśnić, jeżeli FRB 121102 znajduje się w potężnej mgławicy (międzygwiazdowa chmura gazu i pyłu) lub wśród pozostałości martwej gwiazdy.

FRB to niedawno odkryta klasa przejściowych zdarzeń astrofizycznych, wywodzących się z głębi przestrzeni pozagalaktycznej. Ich fizyczna natura pozostaje tajemnicą. FRB 121102 jest jedynym znanym powtarzającym się FRB, co również podniosło kwestię, czy ma ono inne pochodzenie w porównaniu do pozornie nie powtarzających się FRB. „FRB 121102 był już wyjątkowy ze względu na jego powtórzenie; teraz obserwowana przez nas olbrzymia rotacja Faradaya po raz kolejny go wyróżniła. Jesteśmy ciekawi, czy te dwa unikalne aspekty są ze sobą powiązane” – mówi Daniele Michilli, doktorantka na Uniwersytecie w Amsterdamie i ASTRON (Holenderski Instytut Radioastronomii).

W związku z tym, że coraz więcej radioteleskopów szerokopasmowych jest już dostępnych online, więcej takich źródeł powinno zostać odkrytych w nadchodzącym roku, a astronomowie są gotowi odpowiedzieć na bardziej fundamentalne pytania dotyczące FRB.

„Teleskop CHIME w Penticton, w Kolumbii Brytyjskiej powinien być doskonałym narzędziem do wykrywania szybkich błysków fal radiowych i badania ich właściwości polaryzacyjnych. Kiedy będzie dostępny online w 2018 roku, powinien być zdolny codziennie wykrywać od kilku do kilkudziesięciu FRB dziennie” – mówi Shriharsh Tendulkar, dr hablilitowany w McGill Space Institute.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

17 stycznia 2018

Jak masywne mogą być gwiazdy neutronowe?

Od czasu ich odkrycia w latach ‘60 ubiegłego stulecia, naukowcy próbowali odpowiedzieć na ważne pytanie: jak masywne mogą być gwiazdy neutronowe? W przeciwieństwie do czarnych dziur gwiazdy te nie mogą zyskać masy samoistnie. Po przekroczeniu pewnej granicy, nie ma w przyrodzie siły fizycznej, która mogłaby przeciwstawić się ich ogromnej sile grawitacyjnej. Po raz pierwszy astrofizykom z Uniwersytetu Goethego we Frankfurcie udało się wyliczyć ścisłą górną granicę maksymalnej masy gwiazd neutronowych.


Przy promieniu około dwunastu kilometrów i masie, która może być dwa razy większa od Słońca, gwiazdy neutronowe należą do najgęstszych obiektów we Wszechświecie, tworząc pola grawitacyjne porównywalne z czarnymi dziurami. Podczas gdy większość gwiazd neutronowych ma masę 1,4 razy większą od Słońca, cięższe przypadki także są znane, takie jak na przykład pulsar PSR J0348+0432 z 2,01 masy Słońca.

Gęstość tych gwiazd jest ogromna, tak jakby całe Himalaje zostały ściśnięte w kuflu piwa. Są jednak wskazania, że gwiazda neutronowa o maksymalnej masie zapadłaby się w czarną dziurę, gdyby dodano nawet pojedynczy atom.

Razem ze swoimi uczniami Eliasem Most i Lukasem Weih, profesor Luciano Rezzolla, fizyk, starszy członek we Frankfurckim Instytucie Badań Zaawansowanych (FIAS) oraz profesor astrofizyki teoretycznej na Uniwersytecie Goethego we Frankfurcie, rozwiązał problem, który pozostawał bez odpowiedzi przez 40 lat: z dokładnością do kilku procent, maksymalna masa nierotujących gwiazd neutronowych nie może przekroczyć 2,16 masy Słońca.

Podstawą tego wyniku było „uniwersalne relacje” opracowane we Frankfurcie kilka lat temu. Istnienie „uniwersalnych relacji” oznacza, że praktycznie wszystkie gwiazdy neutronowe „wyglądają podobnie”, co oznacza, że ich właściwości można wyrazić w kategoriach wartości bezwymiarowych. Badacze połączyli te „uniwersalne relacje” z danymi dotyczącymi sygnałów fal grawitacyjnych i następującego po nich promieniowania elektromagnetycznego (kilonowa) uzyskanych podczas obserwacji w zeszłym roku dwóch łączących się gwiazd neutronowych w ramach eksperymentu LIGO. Upraszcza to ogromnie obliczenia, ponieważ uzależnia je od równania stanu. Równanie to jest modelem teoretycznym opisującym gęstą materię wewnątrz gwiazdy, która dostarcza informacji o jej składzie na różnych gęstościach. Taka uniwersalna relacja odgrywa więc istotną rolę w definiowaniu nowej masy maksymalnej.

Wynik jest dobrym przykładem interakcji między badaniami teoretycznymi i eksperymentalnymi. „Piękno badań teoretycznych polega na tym, że można je przewidywać. Teoria jednak desperacko potrzebuje eksperymentów, aby zawęzić niektóre z jej niepewności. Z tego powodu niezwykłe jest to, że obserwacja pojedynczego połączenia się dwóch gwiazd neutronowych, które nastąpiło w ciągu milionów lat świetlnych, w powiązaniu z uniwersalnymi relacjami odkrytymi dzięki naszej pracy teoretycznej, pozwoliła nam rozwiązać zagadkę, która dostarczała tylu spekulacji w przeszłości” – mówi profesor Rezzolla.

Wyniki opublikowano w The Astrophysical Journal. Zaledwie kilka dni później grupy badawcze z USA i Japonii potwierdziły wyniki, mimo że do tej pory stosowały różne i niezależne podejścia.

Oczekuje się, że astronomia fal grawitacyjnych zaobserwuje więcej takich zdarzeń w niedalekiej przyszłości, zarówno pod względem sygnałów fal grawitacyjnych, jak i w bardziej tradycyjnych zakresach częstotliwości. To jeszcze bardziej zmniejszy niepewność dotyczącą maksymalnej masy i doprowadzi do lepszego zrozumienia tego, co dzieje się w ekstremalnych warunkach. Będzie to symulowane w nowoczesnych akceleratorach cząstek, na przykład CERN w Szwajcarii lub w zakładzie FAIR w Niemczech. 

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Więcej:

16 stycznia 2018

Przegląd słabych obiektów w mgławicy w Orionie

Wykorzystując Kosmiczny Teleskop Hubble’a do zagłębienia się w rozległy gwiezdny żłobek zwany mgławicą Oriona, astronomowie poszukiwali małych, słabych obiektów. To, co odkryli to największa jak dotąd populacja brązowych karłów – obiektów, które są bardziej masywne niż planety ale nie świecą tak jak gwiazdy. Naukowcy zidentyfikowali 17 par brązowy karzeł – czerwony karzeł, jedną parę brązowych karłów oraz jednego brązowego karła z planetą. Znaleźli także trzy olbrzymie planety, w tym układ podwójny, w którym dwie planety krążą wokół siebie bez obecności gwiazdy macierzystej.  


Brązowe karły są dziwną klasą ciał niebieskich, których masa jest tak mała, że jądro nigdy nie staje się wystarczająco gorące, aby podtrzymać syntezę jądrową, która zasila gwiazdy. Zamiast tego brązowe karły z wiekiem ochładzają się i blakną. Pomimo swojej małej masy, brązowe karły są ważnymi wskazówkami do zrozumienia, w jaki sposób tworzą się gwiazdy i planety a także mogą być jednymi z najczęściej występujących obiektów w Galaktyce.

Mgławica w Orionie znajduje się 1350 lat świetlnych stąd i jest stosunkowo bliskim laboratorium do badania procesu powstawania gwiazd w szerokim zakresie, od obfitych gwiazd olbrzymów po maleńkie czerwone karły i nieuchwytne brązowe karły.

Ponieważ brązowe karły są zimniejsze niż gwiazdy, astronomowie użyli HST do ich identyfikacji, kierując się obecnością wody w ich atmosferach. Im masa obiektu jest mniejsza, tym gwiazda staje się coraz bardziej czerwona i słabsza. Trzeba ją zatem obserwować w podczerwieni, a w świetle podczerwonym najbardziej widoczną właściwością jest woda.

Jednak gorąca para wodna w atmosferze brązowego karła nie może być łatwo widoczna z Ziemi, ze względu na absorbujące działanie pary wodnej w naszej atmosferze. Na szczęście Hubble znajduje się ponad ziemską atmosferą i widzi w bliskiej podczerwieni, która w łatwy sposób może wykrywać wodę na odległych światach.

Zespół Hubble’a zidentyfikował 1200 kandydatek na czerwonawe gwiazdy. Okazało się, że podzieliły się one na dwie populacje: te z wodą oraz te bez niej. Jasne gwiazdy zawierające wodę zostały potwierdzone jako słabe, czerwone karły. Mnóstwo słabszych, bogatych w wodę, swobodnie unoszących się brązowych karłów i planet w mgławicy Oriona to nowe odkrycie. Znaleziono również wiele gwiazd bez wody, które są gwiazdami tła w Drodze Mlecznej. Ich światło było poczerwienione przejściem przez pył międzygwiezdny, a zatem nie miało związku z badaniem zespołu.

Astronomowie poszukiwali także słabszych towarzyszy tych 1200 czerwonawych gwiazd. Ponieważ znajdują się tak blisko swoich gwiazd głównych, są niemożliwe do wykrycia przy użyciu standardowych metod obserwacji. Ale dzięki zastosowaniu unikalnej techniki  obrazowania wysokokontrastowego, opracowanej przez Laurenta Pueyo ze Space Telescope Science Institute, astronomowie byli w stanie analizować słabsze obrazy dużej liczby kandydatów na towarzyszy. 

Pierwsza analiza nie pozwoliła astronomom stwierdzić, czy te obiekty krążą wokół jaśniejszej gwiazdy, czy też ich bliskość na zdjęciu z Hubble’a jest wynikiem przypadkowego wyrównania. W konsekwencji są teraz analizowane jako kandydaci. Jednak obecność wody w ich atmosferach wskazuje, że większość z nich nie może być gwiazdami na galaktycznym tle, a zatem muszą być brązowymi karłami lub towarzyszącymi egzoplanetami.

„Eksperymentowaliśmy z metodą przetwarzania obrazu o wysokim kontraście, którą astronomowie wykorzystują od lat – zwykle używamy jej do wyszukiwania bardzo słabych planet w sąsiedztwie pobliskich gwiazd. Tym razem postanowiliśmy połączyć nasze algorytmy ze stabilnością Hubble’a, aby zbadać otoczenie setek bardzo młodych gwiazd w każdym pojedynczym naświetlaniu uzyskanym w przeglądzie Oriona. Okazuje się, że nawet jeżeli nie osiągniemy głębokiej czułości dla pojedynczej gwiazdy, sama ilość próbki pozwoliła nam uzyskać niespotykany statystyczny obraz młodych egzoplanet i towarzyszy brązowych karłów w Orionie” – mówi Pueyo.

Łącząc dwie unikalne techniki, przegląd dostarczył obiektywnej próbki nowo uformowanych źródeł o małej masie, zarówno rozproszonych w polu, jak i towarzyszy innych obiektów o małej masie. 

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

14 stycznia 2018

Wolontariusze odkrywają układ złożony z pięciu planet

W poszukiwaniu planet pozasłonecznych kosmiczny teleskop Keplera krąży po orbicie Ziemi, mierząc jasność gwiazd, które mogą posiadać planety. Instrument identyfikuje potencjalne planety wokół innych gwiazd, szukając spadków w ich jasności, do których dochodzi gdy planety przechodzą na ich tle. Programy komputerowe oznaczają te gwiazdy, których spadek jasności zanotowały a następnie astronomowie przyglądają się każdej z nich i decydują, czy może być za to odpowiedzialna planeta.


W ciągu trzech lat misji K2 zaobserwowano 287 309 gwiazd i dziesiątki tysięcy więcej co kilka miesięcy. W jaki sposób astronomowie przeglądają wszystkie te dane?

Exoplanet Explorers to projekt nauk obywatelskich opracowany przez astronoma z UC Santa Cruz, Iana Crossfielda oraz pracownika naukowego Caltech, Jessie Christiansen. Exoplanet Explorers znajduje się na Zooniverse, internetowej platformie do badań crowdsourcingowych.

„Ludzie gdziekolwiek mogą się zarejestrować i poznać, jak wyglądają prawdziwe sygnały z egzoplanet, a następnie przejrzeć rzeczywiste dane zebrane z teleskopu Keplera aby zagłosować, czy zaklasyfikować dany sygnał jako tranzyt, czy po prostu szum. Każdy potencjalny sygnał tranzytowy analizowany jest przez co najmniej 10 osób, a każdy z nich potrzebuje przynajmniej 90% głosów na ‘tak’, aby można go było uwzględnić w dalszej charakterystyce” – mówi Christiansen.

Na początku kwietnia, zaledwie dwa tygodnie po utworzeniu wstępnego prototypu Exoplanet Explorers na Zooniverse, pojawił się na trzydniowym wydarzeniu w serialu telewizji ABC Australia – Stargazing Live. W ciągu pierwszych 48 godzin od wprowadzenia projektu eksperci Exoplanet Explorers otrzymali ponad 2 miliony klasyfikacji od ponad 10 000 użytkowników. W tym poszukiwaniu zawarte było zupełnie nowe zestawienie danych z misji K2 (reinkarnacja misji Kepler, która zakończyła się 3 lata temu). K2 ma całkowicie nowe pole widzenia i zbiór gwiazd, wokół których można szukać planet. Żaden zawodowy astronom nie obejrzał jeszcze tego zbioru danych, nazwanego C12.

Crossfield i Christiansen dołączyli do astronoma z NASA, Geerta Barentsena i jego badań wyników w miarę ich pojawiania się. Wykorzystując głębokość krzywej tranzytu i częstotliwość, z jaką się pojawiał, oszacowali jak duża jest potencjalna planeta i jak blisko swojej gwiazdy krąży. Drugiej nocy programu naukowcy omówili demografię dotychczas odkrytych planet – 44 planety wielkości Jowisza, 72 wielkości Neptuna, 44 wielkości Ziemi i 53 tak zwane superziemie, które są większe od Ziemi ale mniejsze od Neptuna.

„Chcieliśmy znaleźć nową klasyfikację, która byłaby sensacyjną do ogłoszenia w ostatnią noc, więc początkowo przeczesywaliśmy kandydatki na planety, aby znaleźć tę krążącą w strefie nadającej się do zamieszkania – rejon wokół gwiazdy, w którym może znajdować się woda w stanie ciekłym. Ale może zająć trochę czasu sprawdzenie, czy rzeczywiście jest to prawdziwa planeta, a nie fałszywy alarm. Dlatego postanowiliśmy poszukać układu złożonego z kilku planet, gdyż bardzo trudno jest uzyskać fałszywy sygnał kilku planet” – mówi Christiansen.

Christiansen posortowała zgromadzone dane, aby znaleźć gwiazdę z wieloma tranzytami i odkryła taką, wokół której krążą cztery planety. Trzy z miały miały 100% głosów na „tak” od ponad 10 osób a czwarta miała ich 92%. Jest to pierwszy wieloplanetarny układ odkryty w całości przez crowdsourcing.

Po ogłoszeniu odkrycia w Stargazing Live, Christiansen i jej koledzy kontynuowali badania i charakterystykę układu, nazwanego K2-138. Statystycznie potwierdzili zestaw sygnałów planet jako „bardzo prawdopodobne”, że są sygnałami z prawdziwych planet. Naukowcy odkryli także, że planety orbitują w interesującej relacji matematycznej, zwanej rezonansem, w którym każda planeta potrzebuje prawie dokładnie 50% dłuższego czasu, aby okrążyć gwiazdę, niż następna planeta. Znaleźli także piątą planetę w tym samym łańcuchu rezonansu oraz wskazówki na istnienie szóstej.

Jest to jedyny układ planetarny z szeregiem nieprzerwanych rezonansów w tej konfiguracji i może dostarczyć wskazówek teoretykom, którzy chcą odkryć tajemnice formowania się i wędrówki planet.

„Mechaniczna architektura orbitalna tego układu planetarnego bardzo przypomina galileuszowe księżyce Jowisza. Współrzędne orbitalne planet są zasadniczo delikatne, więc dzisiejsza konfiguracja planet K2-138 wyraźnie wskazuje na dość łagodne środowisko formowania tych odległych światów” – mówi Konstantin Batygin, adiunkt nauk planetarnych i Van Nuys Page Scholar, który nie był zaangażowany w badania.

„Niektóre obecne teorie sugerują, że planety powstają w wyniku chaotycznego rozpraszania się skał i gazów oraz innej materii we wczesnych stadiach życia układu planetarnego, ale teorie te raczej nie doprowadzą do tak ścisłego, uporządkowanego systemu, jakim jest K2-138. To ekscytujące, że znaleźliśmy niecodzienny układ z pomocą ogółu społeczeństwa” – mówi Christiansen. 

Gwiazda centralna jest nieco mniejsza i chłodniejsza, niż Słońce. Pięć znanych planet ma rozmiary Ziemi i Neptuna. Planeta b może być skalista, ale planety c, d, e i f prawdopodobnie zawierają duże ilości lodu i gazu. Wszystkie pięć planet ma okresy orbitalne krótsze, niż 13 dni i wszystkie są niesamowicie gorące, od 430 - 980 stopni.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

13 stycznia 2018

Wykryto ruch wirowy we wczesnych galaktykach

Astronomowie spojrzeli wstecz do czasu wkrótce po Wielkim Wybuchu i odkryli w niektórych najwcześniej powstałych galaktykach wirujący gaz. Te „noworodki” – obserwowane, gdy się pojawiły blisko 13 miliardów lat temu – kręciły się jak wir, podobnie do naszej Drogi Mlecznej.


Międzynarodowy zespół pod kierownictwem Renske Smit z Kavli Institute of Cosmology na Uniwersytecie Cambridge, użył ALMA, aby otworzyć nowe okno na odległy Wszechświat, i zidentyfikowali normalne, gwiazdotwórcze galaktyki na bardzo wczesnym etapie historii kosmosu. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Nature i zostaną przedstawione na 231 spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego.

Światło z odległych obiektów potrzebuje czasu, aby dotrzeć do Ziemi, więc obserwowanie tych oddalonych o miliardy lat świetlnych pozwala spojrzeć wstecz w czasie i bezpośrednio obserwować powstawanie najwcześniejszych galaktyk. Jednak Wszechświat w tym czasie był wypełniony ukrytą „mgiełką” neutralnego wodoru, co utrudnia zobaczenie procesu formowania się pierwszych galaktyk za pomocą teleskopów optycznych.

Smit i jej koledzy wykorzystali ALMA do obserwacji dwóch nowonarodzonych galaktyk, które istniały zaledwie 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Analizując spektralny „odcisk palca” światła w dalekiej podczerwieni zebrany przez ALMA, byli w stanie ustalić odległość do galaktyki i po raz pierwszy zobaczyć wewnętrzny ruch gazu, który napędzał ich wzrost.

„Przed ALMA nigdy nie byliśmy w stanie zobaczyć formowania się galaktyk w tak dokładny sposób i nigdy nie byliśmy w stanie zmierzyć przepływu gazu w galaktykach tak wcześnie w historii Wszechświata” – powiedział współautor, Stefano Carniani, z Cambridge’s Cavendish Laboratory i Kavli Institute of Cosmology.

Naukowcy odkryli, że gaz w tych nowonarodzonych galaktykach rotował w ruchu wirowym, podobnie do naszej galaktyki oraz innych, bardziej dojrzałych galaktyk znacznie później w historii Wszechświata. Pomimo ich stosunkowo niewielkich rozmiarów – około pięć razy mniejsze, niż Droga Mleczna – galaktyki te tworzyły gwiazdy w większym tempie, lecz naukowcy byli zaskoczeni odkryciem, że nie były one tak chaotyczne, jak oczekiwano.

„We wczesnym Wszechświecie grawitacja powodowała szybki przepływ gazu do galaktyk, mieszanie go i tworzenie wielu nowych gwiazd – gwałtowne eksplozje supernowych również powodowały turbulencje. Spodziewaliśmy się, że młode galaktyki będą dynamicznie ‘nieuporządkowane’ ze względu na spustoszenie spowodowane wybuchem młodych gwiazd, ale te mini-galaktyki pokazują zdolność zachowania porządku i wyglądają na dobrze uregulowane. Pomimo niewielkich rozmiarów rosną szybko, aby stać się jednymi z ‘dorosłych’ galaktyk, takich, w jakiej obecnie żyjemy” – mówi Smit.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

12 stycznia 2018

Dwukrotna czkawka czarnej dziury

Badana galaktyka, zwana SDSS J1354+1327 (w skrócie J1354), znajduje się w odległości około 800 milionów lat świetlnych od Ziemi. Do tego celu zespół astronomów wykorzystał obserwacje z kosmicznych obserwatoriów Chandra i Hubble a także z naziemnych obserwatoriów – Keck na Hawajach i Apache Point Observatory (APO) w pobliżu Sunspot w stanie Nowy Meksyk. 


Chandra wykryła jasne, punktowe źródło emisji promieniowania rentgenowskiego z J1354, znak ostrzegawczy obecności supermasywnej czarnej dziury, miliony lub miliardy razy masywniejszej niż Słońce. Promienie rentgenowskie są wytwarzane przez gaz podgrzewany do milionów stopni ogromnymi siłami grawitacyjnymi i magnetycznymi w pobliżu czarnej dziury. Część tego gazu wpadnie potem do czarnej dziury, podczas gdy część zostanie wydalona w potężnym wycieku wysokoenergetycznych cząstek. 

Porównując obrazy z Chandra i HST, zespół ustalił, że czarna dziura znajduje się w centrum galaktyki, czego można było się spodziewać. Dane rentgenowskie pokazują również, że supermasywna czarna dziura jest osadzona w ciężkiej zasłonie gazu.

Dane optyczne wskazują, że w przeszłości supermasywna czarna dziura strawiła duże ilości gazu podczas wycieku wysokoenergetycznych cząstek. Wyciek ostatecznie wyłączył się, a następnie powrócił około 100 000 lat później. Jest to mocny dowód, że akrecja czarnych dziur może zmieniać ich moc wyjściową wielokrotnie w skali czasowej, która jest dość krótka w porównaniu do 13,8 miliarda lat Wszechświata.

„Obserwujemy ucztujący obiekt, czkawkę i drzemkę a następnie znowu ucztę i czkawkę kolejny raz, co przewidziała teoria. Na szczęście zdarzyło nam się obserwować tę galaktykę w czasie, gdy mogliśmy dostrzec dowody na obydwa wydarzenia” – powiedziała Julie Comerford z Uniwersytetu Kolorado, z Wydziału Nauk Astrofizycznych i Kosmicznych Bouldera, która kierowała badaniem.

Dlaczego zatem czarna dziura miała dwa oddzielne posiłki? Odpowiedź leży w galaktyce towarzyszącej, która jest powiązana z J1354 strumieniami gwiazd i gazu wytwarzanym przez zderzenia pomiędzy dwiema galaktykami. Zespół doszedł do wniosku, że kępki materii z galaktyki towarzyszącej wirowały w kierunku środka J1354 a następnie zostały pochłonięte przez supermasywną czarną dziurę.

Zespół wykorzystał dane optyczne z HST, APO i Keck, aby pokazać, że atomy zostały pozbawione elektronów w stożku gazu rozciągającym się około 30 000 lat świetlnych na południe od centrum galaktyki. To odizolowanie spowodowane było prawdopodobnie wybuchem promieniowania z okolic czarnej dziury, wskazując, że uczta miała właśnie miejsce. Na północy znaleźli dowody na falę uderzeniową znajdującą się 3000 lat świetlnych od czarnej dziury. Sugeruje to, że czkawka nastąpiła po tym, jak inna kępka gazu została skonsumowana około 100 000 lat później.

„Ta galaktyka naprawdę nas zaskoczyła. Udało nam się pokazać, że gaz z północnej części galaktyki był zgodny z obecną falą uderzeniową, a gaz z południa był zgodny ze starszym wyciekiem z czarnej dziury” – powiedziała doktorantka Rebecca Nevin, współautorka badania, która wykorzystała dane z APO aby przyjrzeć się prędkościom i natężeniu światła z gazu i gwiazd w J1354.

Supermasywna czarna dziura w Galaktyce prawdopodobnie miała co najmniej jedną czkawkę w ciągu ostatnich kilku milionów lat. W 2010 roku inny zespół badaczy odkrył, za pomocą obserwacji z obserwatorium gamma Fermi, dowody na zderzenie Drogi Mlecznej, które miało za zadanie przyjrzeć się krawędzi galaktyki. Astronomowie widzieli wypływy gazu zwane „bąblami Fermiego”, które świecą w promieniach gamma, promieniach rentgenowskich i na falach radiowych widma elektromagnetycznego. Czkawka miałaby inną przyczynę, niż ta z J1354, ponieważ Droga Mleczna nie współdziała z pobliską galaktyką.

„Są to rodzaje bąbli, które widzimy po skończonym posiłku czarnej dziury. Supermasywna czarna dziura w naszej galaktyce drzemie po dużym posiłku, podobnie jak w przeszłości czarna dziura w J1354, więc oczekujemy, że także nasza masywna czarna dziura ponownie będzie świętować” – powiedział Scott Barrows, pracownik naukowy Uniwersytetu Kolorado.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

11 stycznia 2018

Gwiazdy bogate w żelazo mają planety z krótkim okresem orbitalnym

Astronomowie z SDSS dowiedzieli się, że skład chemiczny gwiazdy może wywierać nieoczekiwany wpływ na jej układ planetarny. Odkrycie to było możliwe dzięki nieustannemu przeglądowi SDSS gwiazd widzianych przez sondę Kepler, a który zapewni poszerzenie naszej wiedzy o tym, w jaki sposób tworzą się i ewoluują planety pozasłoneczne.


Zespół astronomów zaprezentował swoje wyniki na ostatnim spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego (AAS) w National Harbor w stanie Maryland. Korzystając z danych SDSS, odkryli, że gwiazdy o wyższym stężeniu żelaza mają tendencję do posiadania planet, które krążą dość blisko gwiazdy macierzystej – często z okresem orbitalnym krótszym, niż około osiem dni – podczas, gdy gwiazdy z mniejszą zawartością żelaza mają tendencję do posiadania planet o dłuższych okresach orbitalnych i krążą znacznie dalej od swoich gwiazd. Dalsze badanie tego efektu może pomóc astronomom w zrozumieniu całej różnorodności pozasłonecznych układów planetarnych w naszej galaktyce i rzucić światło na to, dlaczego planety znajdują się tam, gdzie się znajdują.

Historia planet krążących wokół gwiazd podobnych do Słońca rozpoczęła się w 1995 roku. Wtedy to zespół astronomów odkrył pojedynczą planetę krążącą wokół gwiazdy podobnej do Słońca, w odległości 50 lat świetlnych od Ziemi. Tempo odkryć wzrosło w 2009 roku, gdy NASA wystrzeliła sondę Kepler, kosmiczny teleskop zaprojektowany do poszukiwania planet pozasłonecznych. Podczas swojej głównej misji, trwającej cztery lata, Kepler monitorował tysiące gwiazd naraz, obserwując słabe pociemnienia ich światła, które może wskazywać planetę przechodzącą przed gwiazdą macierzystą. Ponieważ Kepler obserwował te same gwiazdy przez wiele lat, widział wciąż te planety i był w stanie zmierzyć czas, w jakim okrąża ona swoją gwiazdę. Na podstawie tych informacji wyznaczono odległość planety od gwiazdy oraz to, że planeta krążąca bliżej gwiazdy ma większą prędkość obiegu niż krążąca dalej. Dzięki nieustannemu monitoringowi Keplera liczba egzoplanet ze znanymi okresami orbitalnymi wzrosła znacząco od około 400 w 2009 roku do ponad 3000 dzisiaj.

Chociaż Kepler był doskonale zaprojektowany do wykrywania planet pozasłonecznych, nie został zaprojektowany, aby badać skład chemiczny gwiazd, wokół których krążą te planety. Wiedza ta pochodzi z Apache Point Observatory Galactic Evolution Experiment (APOGEE) SDSS, który zbadał setki tysięcy gwiazd w całej Drodze Mlecznej. APOGEE działa zbierając widma każdej gwiazdy – pomiar ilości światła emitowanego przez gwiazdę przy różnych długościach fali (kolorach) światła. Ponieważ atomy każdego pierwiastka oddziałują ze światłem w charakterystyczny sposób, spektrum pozwala astronomom określić nie tylko to, które pierwiastki zawiera gwiazda, ale także ile – dla wszystkich pierwiastków, łącznie z kluczowym żelazem.

„Wszystkie gwiazdy podobne do Słońca są w większości wodorowe, ale niektóre zawierają więcej żelaza, niż inne. Ilość żelaza, jaką zawiera gwiazda, jest ważną wskazówką, jak powstała i jak będzie ewoluować przez całe swoje życie” – mówi Johanna Teske z Carnegie Institution for Science, członek zespołu badawczego.

Łącząc dane z obydwu źródeł – orbit planet z Keplera oraz składu chemicznego gwiazd z APOGEE – astronomowie dowiedzieli się o związkach między gwiazdami bogatymi w żelazo a układami planetarnymi, które posiadają.

„Wiedzieliśmy, że wzbogacenie pierwiastkami gwiazdy ma znaczenie dla jej własnej ewolucji, ale byliśmy zaskoczeni, gdy dowiedzieliśmy się, że ma to również znaczenie dla ewolucji jej układu planetarnego” – mówi Taske.

Prezentowana praca opiera się na wcześniejszych, prowadzonych przez Gijsa Muldersa z University of Arizona, przy użyciu większej, ale mniej dokładnej próbki widm z projektu LAMOST-Kepler. Mulders i współpracownicy odkryli podobny trend – bliższe planety krążą wokół bogatych w żelazo gwiazd – ale nie określili krytycznego okresu ośmiu dni.

Co jest szczególnie zaskakujące w nowym wyniku to to, że gwiazdy wzbogacone w żelazo mają tylko o 25% więcej żelaza niż inne próbki. To pokazuje, że nawet niewielkie różnice w składzie chemicznym gwiazdy mogą mieć głęboki wpływ na systemy planetarne.

Ale nawet po tym nowym odkryciu astronomom pozostaje wiele pytań bez odpowiedzi, na przykład w jaki sposób tworzą się i ewoluują planety pozasłoneczne, zwłaszcza te o rozmiarach Ziemi lub nieco większe (tzw. superziemie). Czy gwiazdy bogate w żelazo samoistnie formują planety o krótszych orbitach? Czy też planety krążące wokół gwiazd bogatych w żelazo mogą z większym prawdopodobieństwem tworzyć się dalej, a następnie migrować na bliższe orbity, skracając tym samym swój okres orbitalny? Wilson i współpracownicy mają nadzieję na współpracę z innymi astronomami aby stworzyć nowe modele dysków protoplanetarnych w celu przetestowania obu tych wyjaśnień.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

10 stycznia 2018

Dlaczego galaktyki przestają tworzyć nowe gwiazdy?

Astronomowie z Sloan Digital Sky Survey (SDSS) przedstawiają zaskakującą nową odpowiedź na to ważne pytanie: informacje zwrotne od supermasywnych czarnych dziur wyjaśniają blokowanie tworzenia gwiazd, nawet w najmniejszych galaktykach.


Wyniki przedstawione na czwartkowym spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego (AAS) w National Harbor w stanie Maryland, a wkrótce opublikowane w miesięczniku Royal Astronomical Society, stanowią duży krok naprzód w zrozumieniu tego, w jaki sposób galaktyki karłowate – jedne z najmniejszych we Wszechświecie – zapobiegają tworzeniu się gwiazd.

„Galaktyki karłowate przewyższają swoją liczebnością galaktyki, takie jak na przykład Droga Mleczna, w stosunku pięćdziesiąt do jednego. Jeżeli chcemy więc opowiedzieć całą historię galaktyk, musimy zrozumieć, jak działają galaktyki karłowate” – mówi Samantha Penny z Instytut Kosmologii i Grawitacji Uniwersytetu Portsmouth oraz główny autor badania.

W każdej galaktyce gwiazdy powstają, gdy obłoki gazu zapadają się pod wpływem siły grawitacji. Jednak nie dzieje się to wiecznie – w pewnym momencie formacja gwiazd w galaktyce zostaje zakończona. Powody tego mogą być różne w różnych galaktykach. Czasami galaktyka po prostu wyczerpuje się z gazu, zużywając swoje paliwo do wytwarzania gwiazd. Czasami gaz nagrzewa się tak bardzo, że wzbudzony zapada się w nowe gwiazdy. Czasami gaz jest wyciągany z galaktyki poprzez oddziaływanie grawitacyjne z pobliską galaktyką.

Czasami sprawcą jest czarna dziura. Większość galaktyk posiada supermasywną czarną dziurę w swoim centrum, a zrozumienie połączeń między nią a resztą galaktyki było od lat ważnym obszarem badań astronomów. Osiemnaście miesięcy temu astronomowie SDSS odkryli nowy sposób, w jaki galaktyczne czarne dziury mogą wyłączać tworzenie się gwiazd, który nazwali "czerwonym gejzerem”.

To odkrycie stało się możliwe dzięki przeglądowi SDSS Mapping Nearby Galaxies (MaNGA) w Apache Point Observatory. Podczas, gdy większość poprzednich przeglądów postrzegało każdą galaktykę jako pojedynczy byt, MaNGA tworzy szczegółowe mapy siedemnastu galaktyk jednocześnie, oglądając szczegółowo każdą galaktykę od jej centrum aż po brzegi. Taka strategia obserwacji umożliwia odkrycia, które łączą centralną czarną dziurę z resztą galaktyki.

Czerwony gejzer powstaje w wyniku opadania gazu do galaktycznej centralnej czarnej dziury. Gdy gaz opada, nagrzewa się do milionów stopni i jasno świeci. Gaz napędza również potężne wiatry, rozdmuchiwane wewnątrz reszty galaktyki z prędkością 1600 km/s. Kevin Bundy, główny badacz MaNGA z University of California Santa Cruz, wyjaśnia pochodzenie tego terminu: „nazwaliśmy te właściwości ‘czerwonymi gejzerami’, ponieważ sporadyczne wybuchy wiatru przypominają nam gejzer i dlatego, że koniec formowania się gwiazd pozostawił galaktykę tylko z czerwonymi gwiazdami”.

„Kiedy po raz pierwszy odkryliśmy czerwone gejzery, myśleliśmy, że można je znaleźć jedynie w większych galaktykach. Już wcześniej widzieliśmy aktywne czarne dziury w galaktykach karłowatych, ale nigdy nie byliśmy w stanie zobaczyć ich w akcji. Dzięki MaNGA możemy teraz zobaczyć ich efekty w całej galaktyce. I możemy to zrobić dla bardzo wielu galaktyk jednocześnie” – mówi Penny.

W ciągu prawie trzech lat działalności MaNGA widział galaktyki wszelkiego rodzaju, od karłowatych po olbrzymie, w tym ponad 300 galaktyk karłowatych. Ku wielkiemu zaskoczeniu, Penny i jej zespół znaleźli czerwone gejzery w około dziesięciu procentach galaktyk karłowatych.

Jak wyjaśnia Karen Masters, członek zespołu University of Portsmouth i Haverford College – odkrycie to pokazuje, że nawet pojedyncze galaktyki karłowate mogą przestać tworzyć gwiazdy, jeżeli zawierają aktywną supermasywną czarną dziurę.

Odkrycie to nie byłoby możliwe bez danych z przeglądu MaNGA, zarówno dzięki jego niewiarygodnym szczegółom jak i zdolności widzenia tak wielu galaktyk w tak krótkim czasie. Projekt MaNGA zaobserwował już więcej galaktyk karłowatych, niż jakikolwiek inny wcześniejszy przegląd z takim samym poziomem szczegółowości, i będzie kontynuowany przez następne dwa lata. Przegląd może ujawnić wiele więcej niespodzianek dotyczących naszego Wszechświata. 

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

9 stycznia 2018

Badanie złożonej morfologii dysku protoplanetarnego wokół MWC 758

Korzystając z anten ALMA w Chile, międzynarodowy zespół naukowców zbadał dysk otaczający gwiazdę MWC 758. Nowe obserwacje pokazują dalszy wgląd w złożoną morfologię dysku. 


MWC 758 (zwana również HD 36112) to oddalona o około 500 lat świetlnych od Ziemi młoda gwiazda typu Herbig Ae, o której wiemy, że ma otaczający ją dysk. Jej wiek szacuje się na około 3,5 miliona lat i ma współczynnik akrecji około 0,0001 masy Słońca rocznie. 

To, co wyróżnia dysk MWC 758, to jego morfologia. Ma dużą wnękę o promieniu kilkudziesięciu jednostek astronomicznych, asymetrie w emisji pyłu oraz dwa ramiona spiralne widziane w bliskiej podczerwieni w rozproszonym świetle, które mogą być falami spirali gęstości wyrzucanymi z planet o masach kilku mas Jowisza.

Obecnie zespół astronomów pod kierownictwem Yanna Boehlera z Rice University w Houston w Teksasie przedstawia wyniki obserwacji ALMA przeprowadzone w celu uzyskania bardziej szczegółowych informacji o morfologii dysku MWC 758. Obserwacje te były przeprowadzone we wrześniu 2015 r, w rozdzielczości kątowej od 0,1” do 0,2”, co dostarczyło nowych informacji na ten temat.

„Nasze nowe obserwacje obrazują układ MWC 758 zarówno w emisji pyłowej, o długości fali około 0,88 milimetra, jaki i w liniach emisyjnych 13CO and C18O J = 3-2. Obserwacje były wykonane z rozdzielczością 0,1”-0,2”, lub 15-30 jednostek astronomicznych, w zależności od odległości układu, co odpowiada poprawie o współczynnik 4 w stosunku do poprzednich obserwacji na falach milimetrowych i pokazują niespotykane szczegóły morfologii dysku” – napisali naukowcy w artykule, który ukazał się 23 grudnia 2017 r. na arXiv.org.

Zgodnie z badaniem, wnęka dysku, która może zawierać lekko odkształcony wewnętrzny dysk, ma promień około 40 au. Naukowcy wykryli emisję pyłu na milimetrowej długości fali, co sugeruje obecność wewnętrznego dysku. Zauważyli także skręcenie w krzywych prędkości we wnęce oraz także oznakę cienia rzucanego w kierunku zachodniego zewnętrznego obszaru, co wskazuje, że wewnętrzny dysk mógł zostać lekko odkształcony.

Poza tą wnęką, wewnętrzny dysk posiada dwie duże grupy pyłu na 47 i 82 au, które tworzą strukturę podwójnego pierścienia. Grupy pyłu są związane z wydłużonymi strukturami, które jakby kopiują strukturę podwójnego pierścienia.

Co więcej, obserwacje ALMA ukazały dwie spirale, wykryte wcześniej w bliskiej podczerwieni oraz dwie łukowate struktury, które również znaleziono w poprzednich badaniach w bliskiej podczerwieni.

Naukowcy doszli do wniosku, że złożoną morfologię dysku MWC 758 można wytłumaczyć istnieniem dwóch masywnych planet okrążających gwiazdę. 

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

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...