27 maja 2019

Naukowcy odkrywają egzotyczną materię w atmosferze Słońca

Naukowcy ogłosili nowe poważne odkrycie dotyczące tego, jak zachowuje się materia w ekstremalnych warunkach atmosfery Słońca.


Astronomowie wykorzystali duże radioteleskopy i kamery ultrafioletowe znajdujące się na pokładzie Solar Dynamics Observatory, aby lepiej zrozumieć egzotyczny „czwarty stan materii”. Materia ta, znana jako plazma, może mieć kluczowe znaczenie dla rozwoju bezpiecznych, czystych i wydajnych generatorów energii jądrowej na Ziemi. 

Większość materii, z którą spotykamy się w naszym codziennym życiu, ma postać ciała stałego, cieczy lub gazu, ale większość Wszechświata składa się z plazmy – wysoce niestabilnego i elektrycznie naładowanego płynu. Słońce również składa się z tej plazmy.

Mimo, że jest to najpowszechniejsza forma materii we Wszechświecie, plazma pozostaje tajemnicą, głównie ze względu na jej niedostatek w naturalnych warunkach na Ziemi, co utrudnia badanie. Specjalne laboratoria na Ziemi odtwarzają w tym celu ekstremalne warunki przestrzeni kosmicznej, ale Słońce reprezentuje całkowicie naturalne laboratorium do badania zachowania plazmy w warunkach, które są często zbyt ekstremalne dla ręcznie skonstruowanych ziemskich laboratoriów.

„Atmosfera słoneczna jest siedliskiem ekstremalnej aktywności, w której temperatura plazmy przekracza 1 mln stopni Celsjusza, a cząsteczki poruszają się blisko prędkości światła, dzięki czemu świecą jasno na falach radiowych, więc jesteśmy w stanie dokładnie monitorować zachowanie plazmy przy pomocy dużych radioteleskopów.”

„Ściśle współpracowaliśmy z naukowcami z Obserwatorium Paryskiego i przeprowadziliśmy obserwacje Słońca za pomocą dużego radioteleskopu znajdującego się Nançay w centralnej Francji. Połączyliśmy obserwacje radiowe z ultrafioletowymi uzyskanymi dzięki kamerze zamontowanej na SDO, aby pokazać, że plazma na Słońcu często emituje promieniowanie radiowe, które pulsuje jak latarnia morska. Wiemy o tym działaniu od dziesięcioleci, ale wykorzystanie przez nas sprzętu kosmicznego i naziemnego pozwoliło nam po raz pierwszy zobrazować impulsy radiowe i dokładnie zobaczyć, jak plazma w atmosferze słonecznej staje się niestabilna” – mówi dr Eoin Carley z Trinity College Dublin and the Dublin Institute of Advanced Studies (DIAS).

Badanie zachowania plazmy na Słońcu pozwala na porównanie tego, jak zachowuje się na Ziemi, gdzie obecnie podejmuje się wiele wysiłku, aby zbudować reaktory termojądrowe z ograniczeniem magnetycznym. Są to generatory energii jądrowej, które są o wiele bezpieczniejsze, czystsze i bardziej wydajne niż reaktory jądrowe, których obecnie używamy do celów energetycznych.

Profesor na DIAS i współpracownik w projekcie, Peter Gallagher, powiedział: 
„Fuzja jądrowa jest innym rodzajem wytwarzania energii jądrowej, która łączy razem atomy plazmy, w przeciwieństwie do rozbijania ich, co ma miejsce w przypadku rozszczepienia. Fuzja jest bardziej stabilna i bezpieczna i nie wymaga wysoko radioaktywnego paliwa; w rzeczywistości większość odpadów pochodzących z syntezy jądrowej to obojętny hel.”

„Jedynym problemem jest to, że plazma pochodząca z syntezy jądrowej jest bardzo niestabilna. Gdy tylko zacznie generować energię, jakiś naturalny proces wyłącza reakcję. Chociaż jest jak przełącznik bezpieczeństwa – reaktory termojądrowe nie mogą tworzyć niekontrolowanych reakcji – oznacza to również, że plazma jest trudna do utrzymania w stabilnym stanie aby wytwarzać energię. Badając, w jaki sposób plazma staje się niestabilna na Słońcu, możemy dowiedzieć się, jak ją kontrolować na Ziemi.”

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

24 maja 2019

Trzy egzokomety krążące wokół Beta Pictoris

Odkryto trzy komety pozasłoneczne krążące wokół gwiazdy Beta Pictoris znajdującej się 63 lata świetlne od nas. Analiza danych z bieżącej misji TESS wykonana przez Sebastiana Ziębę i Konstanze Zwintz z Institute for Astro- and Particle Physics, wraz z kolegami z Leiden University i University of Warwick ujawniła te pozasłoneczne obiekty.


Zaledwie rok po rozpoczęciu misji TESS, w danych z teleskopu kosmicznego zostały odkryte pierwsze trzy komety krążące wokół pobliskiej gwiazdy Beta Pictoris, poza naszym Układem Słonecznym. Głównym celem TESS jest poszukiwanie egzoplanet – planet krążących wokół innych gwiazd. Rozpoznawanie sygnałów ze znacznie mniejszych w porównaniu do planet egzokomet, wymaga precyzyjnej analizy krzywej blasku, którą teraz można uzyskać za pomocą zaawansowanego technicznie nowego teleskopu kosmicznego. 

Sebastian Zięba z zespołu Konstanze Zwintz odkrył sygnał egzokomety, kiedy badał krzywą jasności Beta Pictoris w marcu bieżącego roku.

We współpracy z Matthew Kenworthy z  Leiden University i Grantem Kennedy z University of Warwick przeanalizowali i zinterpretowali sygnały egzokomet. Trzy podobne systemy egzokomet zostały ostatnio odkryte wokół trzech innych gwiazd podczas analizy danych z  misji Kepler. Naukowcy sugerują, że egzokomety są bardziej prawdopodobne przy młodych gwiazdach.

„Kosmiczny teleskop Keplera skoncentrował się na starszych gwiazdach, podobnych do Słońca, na stosunkowo niewielkim obszarze nieba. Z drugiej strony TESS obserwuje gwiazdy, w tym młode, na całym niebie. Dlatego oczekujemy dalszych tego typu odkryć w przyszłości” – mówi Konstanze Zwintz, która skupia się na młodych gwiazdach i jest uważana za znanego na całym świecie eksperta w dziedzinie asterosejsmologii.

Dr Grant Kennedy z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warwick asystował przy modelowaniu i interpretacji danych. Powiedział: „Odkrycie to jest naprawdę ważne dla nauki o kometach pozasłonecznych z kilku powodów. Beta Pictoris przez trzy dekady uważano za gospodarza egzokomet a dane z TESS dostarczają niezależnych dowodów na ich istnienie. Naszym następnym celem jest znalezienie podobnych sygnatur wokół innych gwiazd a to odkrycie pokazuje, że TESS spełni to zadanie.”

Młoda i bardzo jasna gwiazda Beta Pictoris jest „celebrytką” wśród astronomów z wielu powodów: „Już w latach 80. XX w. badania Beta Pictoris dostarczyły przekonujących dowodów na układy planetarne wokół gwiazd innych, niż Słońce – dekadę wcześniej odkryto pierwsze egzoplanety w historii. Ponadto istniały już pośrednie dowody na obecność komet w tym samym czasie, w oparciu o charakterystyczną sygnaturę wypływającego z nich gazu” – dodaje Konstanze Zwintz.

Odkrycie egzokomet wokół Beta Pictoris zostało przewidziane w 1999 r. w artykule astrofizyków Alaina Lecaveliera des Etangsa, Alfreda Vidal-Madjara i Rogera Ferleta. „Razem z naszymi kolegami z Leiden i Warwick cieszymy się, że ostatecznie potwierdziliśmy tę teorię” – mówią Zięba i Zwintz.

Naukowcy spodziewają się odkryć o wiele więcej komet i planetoid w tym obszarze, ponieważ jest to młoda gwiazda. „W przyszłości chcemy znaleźć odpowiedzi na pytania, jak często egzokomety występują i czy ich liczba na prawdę maleje wraz z wiekiem gwiazdy. Informacje na ten temat są ważne, ponieważ analizując komety wokół młodej gwiazdy, możemy również wyciągać wnioski o historii naszego Układu Słonecznego, ponieważ wiemy, że pokazywał on znacznie więcej komet w ‘młodzieńczych latach’” – wyjaśnia Zwintz.

W przyszłości naukowcy chcą zbadać skład egzokomet, na przykład pod względem zawartości wody. Same komety są mniejsze niż egzoplanety, ale mają bardzo duże warkocze, które mogą mieć do wielu milionów kilometrów długości.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

22 maja 2019

Gwiezdny walc z dramatycznym zakończeniem

Naukowcy zidentyfikowali niezwykle rzadkie połączenie dwóch białych karłów.

Astronomowie zidentyfikowali niezwykły obiekt niebieski. Prawdopodobnie jest to wynik połączenia dwóch gwiazd, które umarły dawno temu. Po miliardach lat, krążące wokół siebie dwa białe karły połączyły się i powstały z martwych. W niedalekiej przyszłości ich życie się skończy – z wielkim hukiem. 


Niezwykle rzadki produkt połączenia został odkryty przez naukowców z Uniwersytetu Moskiewskiego. Na zdjęciach wykonanych przez satelitę WISE znaleźli gazową mgławicę z jasną gwiazdą w środku. Co zaskakujące, mgławica emitowała prawie wyłącznie promieniowanie podczerwone i nie była widoczna w świetle widzialnym. To już sugerowało niezwykłe pochodzenie.

Na Uniwersytecie w Bonn przeanalizowano widmo promieniowania emitowanego przez mgławicę i jej gwiazdę centralną. W ten sposób naukowcy z Argelander Institute for Astronomy (AIfA) byli w stanie wykazać, że enigmatyczny obiekt niebieski nie zawiera ani wodoru, ani helu – cech charakterystycznych dla wnętrza białego karła. Gwiazdy takie jak nasze Słońce wytwarzają energię poprzez spalanie wodoru – fuzję jądrową wodoru. Gdy wodór zostanie zużyty, kontynuują one spalanie helu. Nie mogą nawet jednak stopić cięższych pierwiastków – ich masa jest niewystarczająca do wytworzenia niezbędnych wysokich temperatur. Gdy cały hel zostanie zużyty, procesy spalania ustają a gwiazdy ochładzają się i zmieniają w tzw. białe karły.

Zazwyczaj w tym momencie ich życie się kończy. Ale nie dla J005311 - tak naukowcy nazwali swoje znalezisko znajdujące się w konstelacji Kasjopei, 10 000 lat świetlnych stąd. „Zakładamy, że dwa białe karły powstały tam blisko siebie miliardy lat temu. Krążyły wokół siebie tworząc egzotyczne zaburzenia czasoprzestrzeni, zwane falami grawitacyjnymi” - wyjaśnia prof. dr Norbert Langer z AIfA. W procesie tym gwiazdy stopniowo traciły energię, a odległość między nimi coraz bardziej malała, aż w końcu się połączyły.

Teraz ich całkowita masa była wystarczająca do stopienia pierwiastków cięższych niż wodór i hel. Gwiezdny piec znów zaczął płonąć. „Takie wydarzenie jest niezwykle rzadkie. Prawdopodobnie w Drodze Mlecznej nie ma nawet pół tuzina takich obiektów a my odkryliśmy jeden z nich” - mówi Gräfener.

To niesamowite szczęście. Niemniej jednak naukowcy są przekonani, że mają rację w interpretacji. Po pierwsze gwiazda w mgławicy świeci 40 000 jaśniej niż Słońce i znacznie jaśniej, niż przeciętny biały karzeł. Ponadto widma wskazują, że J005311 emituje niezwykle silny wiatr gwiazdowy - strumień materii emitowany z powierzchni gwiazdy. Do napędzania wiatru służy promieniowanie generowane podczas procesu spalania. Przy prędkości 16 000 km/s wiatr emitowany przez J005311 jest tak szybki, że ten czynnik nie wystarczy, aby wyjaśnić takie prędkości. Jednak oczekuje się, że połączone białe karły będą miały bardzo silne rotujące pole magnetyczne. „Nasze symulacje pokazują, że pole to działa jak olbrzymia turbina, która dodatkowo przyspiesza wiatr gwiazdowy” - mówi Gräfener.

Niestety, nowe życie J005311 nie potrwa zbyt długo. W ciągu zaledwie kilku tysięcy lat gwiazda przekształci wszystkie pierwiastki w żelazo i ponownie zniknie. Ponieważ jego masa wzrosła powyżej granicy 1,4 masy Słońca, gwiazdę czeka wyjątkowy los. Zapadnie się ona pod wpływem własnej grawitacji. W tym samym czasie elektrony i protony tworzące jej masę połączą się w neutrony. Powstała w ten sposób gwiazda neutronowa będzie miała tylko ułamek swojego poprzedniego rozmiaru, zaledwie kilka kilometrów średnicy, jednocześnie ważąc więcej, niż cały Układ Słoneczny.  

J005311 nie odejdzie jednak po cichu. Jej śmierci będzie towarzyszyć ogromny huk, tzw. wybuch supernowej.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

21 maja 2019

Formowanie się gwiazd w młodych galaktykach, na które środowisko nie ma wpływu

Zespół astronomów użył Teleskopu Subaru do obserwacji protogromady galaktyk we wczesnym Wszechświecie i odkrył, że galaktyki w nim tworzą gwiazdy w taki sam sposób, jak izolowane galaktyki w tej samej epoce. Sugeruje to, że środowisko galaktyczne nie ma dużego wpływu na powstawanie gwiazd w młodych galaktykach.


Galaktyki rosną, tworząc nowe gwiazdy. Patrząc, gdzie powstają nowe gwiazdy w młodych galaktykach we wczesnym Wszechświecie, astronomowie mogą modelować, jak będą one ewoluowały we współczesnych galaktykach. Zespół pod kierownictwem Tomoko Suzuki z Tohoku University, użył Teleskopu Subaru do obserwacji protogromady galaktyk sprzed 11 mld lat znajdującej się w konstelacji Węża. Wykorzystując system optyki adaptacyjnej (Adaptive Optics – AO) do skorygowania efektu rozmycia atmosfery ziemskiej, z powodzeniem zmapowali galaktyki z rozdzielczością 0,2 sekundy łuku. Regiony, w których tworzą się młode gwiazdy, mają inne barwy niż zwykłe gwiazdy, więc dzięki zastosowaniu specjalnych filtrów do separacji kolorów zespół był w stanie zaobserwować zarówno gwiezdną strukturę jak i obszary formowania się gwiazd.

Obserwacje pokazują, że średnio dla bardziej masywnych galaktyk tworzących gwiazdy w protogromadzie, obszary formowania się gwiazd są bardziej rozciągnięte niż istniejąca struktura gwiezdna. Oznacza to, że galaktyki rosną, dodając gwiazdy na swoje obrzeża, a nie do jąder. Ten sam wzorzec powstawania gwiazd zaobserwowano w izolowanych galaktykach w słabo zaludnionych regionach w tej samej epoce. Wynik ten sugeruje, że formowanie się gwiazd we wczesnym Wszechświecie jest w dużej mierze niezależne od galaktycznego środowiska.

„Rozkład obszaru formowania się gwiazd w galaktykach jest kluczową informacją dla zrozumienia procesów fizycznych zachodzących w galaktykach. Musimy zbadać nie tylko uśrednione struktury, ale także strukturę regionu gwiazdotwórczego w poszczególnych galaktykach, do bardziej szczegółowych badań. Instrument następnej generacji ULTIMATE-Subaru pozwoli nam prześledzić indywidualny wzrost strukturalny dużej liczby młodych galaktyk w różnych środowiskach” – mówi Suzuki.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

19 maja 2019

Masywna kolizja w przeszłości Drogi Mlecznej

Nasza galaktyka Drogi Mlecznej prawdopodobnie zderzyła się lub doświadczyła innych oddziaływań z innymi galaktykami podczas swojego życia. Takie interakcje są powszechnym kosmicznym zjawiskiem. Astronomowie mogą wydedukować historię akrecji masy w Drodze Mlecznej badając gruz w galaktycznym halo powstały jako pozostałości pływowe takich epizodów. Sprawdziło się to szczególnie dobrze w badaniach ostatnich zdarzeń, takich jak przypadek galaktyki karłowatej Strzelca kilka miliardów lat temu, który pozostawił strumienie pływowe gwiazd widoczne na mapach galaktyk. Szkodliwe skutki, jakie te spotkania mogą powodować dla Drogi Mlecznej, nie zostały jednak dobrze zbadane, a wydarzenia z jeszcze odleglejszej przeszłości są jeszcze mniej oczywiste, gdy stają się rozmyte przez naturalne ruchy i ewolucję galaktyki.


Niektóre epizody w historii Drogi Mlecznej były jednak tak katastrofalne, że trudno je ukryć. Naukowcy już od pewnego czasu wiedzą, że halo gwiazd Drogi Mlecznej dramatycznie zmienia postać wraz z odległością od centrum Galaktyki, co wykazuje skład gwiazd (ich „metaliczność”), ruch gwiazd i ich gęstość. Astronom CfA Federico Marinacci i jego koledzy przeanalizowali zestaw komputerowych symulacji kosmologicznych i galaktyk w nich oddziałujących. W szczególności przeanalizowali historię halo galaktyk, które ewoluowały w epizodzie łączenia się. Doszli do wniosku, że 6-10 mld lat temu Droga Mleczna połączyła się w zderzeniu czołowym z galaktyką karłowatą, i że ta kolizja może obecnie spowodować zmiany postaci w populacji gwiazdowej obecnie obserwowanej w halo Galaktyki.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

17 maja 2019

Hubble obserwuje twórcze zniszczenie zderzających się galaktyk

Kosmiczny Teleskop Hubble’a spojrzał na spektakularną nieregularną galaktykę NGC 4485, która została zawinięta przez jej większego galaktycznego sąsiada. Grawitacja drugiej galaktyki zakłóciła uporządkowany zbiór gwiazd, gazu i pyłu, dając początek nieregularnemu obszarowi nowonarodzonych, gorących, niebieskich gwiazd i chaotycznych skupisk i strumieni gazu i pyłu.


Galaktyka nieregularna NGC 4485 była uczestnikiem dramatycznej grawitacyjnej gry ze swoim większym galaktycznym sąsiadem NGC 4490. Znaleziony ok. 30 mln lat świetlnych stąd w konstelacji Psy Gończe (Canes Venatici) dziwny skutek tych oddziałujących galaktyk zaowocował wpisem w Atlasie Osobliwych Galaktyk: Arp 269.

Już będące blisko siebie, NGC 4485 i NGC 4490 zaczynają się od siebie oddalać, w znacznie zmienionych w stosunku do pierwotnych postaciach. Wciąż zaangażowana w destrukcyjny, ale twórczy taniec, siła grawitacji między nimi nadal wypacza każdą z nich nierozpoznawalnie, jednocześnie tworząc warunki dla ogromnych obszarów gwiazdotwórczych.

Te galaktyczne przeciągania liny spowodowały powstanie strumienia materii o długości około 25 000 lat świetlnych, który łączy obydwie galaktyki. Strumień składa się z jasnych węzłów i ogromnych kieszeni gazowych regionów, a także ogromnych obszarów gwiazdotwórczych, w których rodzą się młode, masywne, niebieskie gwiazdy. Jednak, te krótko żyjące gwiazdy szybko wyczerpują paliwo i kończą życie w dramatycznych eksplozjach. Podczas, gdy takie zdarzenie często wydaje się być destrukcyjne, wzbogaca ono także kosmiczne środowisko ciężkimi pierwiastkami i dostarcza nową materię, tworząc nową generację gwiazd.

W NGC 4485 są teraz widoczne dwa różne regiony; po lewej stronie są wskazówki dotyczące poprzedniej struktury spiralnej galaktyki, która w pewnej chwili uległa „normalnej” ewolucji galaktycznej. Z prawej strony obrazu widać rozerwany fragment galaktyki w kierunku większego sąsiada, wybuchający gorącymi, niebieskimi gwiazdami i strumieniami pyłu i gazu.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

15 maja 2019

Małe, odporne planety, które najprawdopodobniej przetrwają śmierć swoich gwiazd

Małe, odporne planety, mające jądro z gęsto upchanych pierwiastków, mają największe szanse na uniknięcie zmiażdżenia i połknięcia, gdy umiera ich gwiazda macierzysta. Badanie zostało opublikowane w dzienniku Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.


Astrofizycy z Warwick Astronomy and Astrophysics Group modelowali szanse, jak różne planety zostaną zniszczone przez siły pływowe, gdy ich gwiazdy macierzyste staną się białymi karłami, i określili najważniejsze czynniki decydujące o tym, czy unikną zniszczenia.

Ich „przewodnik przetrwania” dla planet pozasłonecznych może pomóc astronomom zlokalizować potencjalne egzoplanety wokół białych karłów, ponieważ opracowywana jest nowa generacja jeszcze potężniejszych teleskopów w celu ich poszukiwania.

Większości gwiazd, takich jak nasze Słońce skończy się paliwo i kurczą się, stając się białymi karłami. Warstwy zewnętrzne gwiazdy zostaną poddane siłom pływowym, gdy gwiazda zapadnie się i stanie się bardzo gęsta. Siły grawitacyjne wywierane na dowolne okrążające je planety byłyby ogromne i potencjalnie przeciągałyby je na nowe orbity, wypychając nawet niektóre dalej w ich układy słoneczne.

Modelując efekty zmian grawitacyjnych białego karła na orbitujące ciała skaliste, naukowcy określili najbardziej prawdopodobne czynniki, które spowodują, że planeta przeniesie się w „promień zniszczenia” gwiazdy; odległość od gwiazdy, na jakiej obiekt trzymany tylko dzięki własnej grawitacji, rozpadnie się z powodu sił pływowych. W promieniu zniszczenia utworzy się dysk ze szczątków zniszczonych planet. 

Chociaż to, czy planeta przetrwa zależy od wielu czynników, modele pokazują, że im bardziej masywna jest planeta, tym większe jest prawdopodobieństwo, że zostanie zniszczona przez oddziaływania pływowe.

Ale zniszczenie nie jest zależne tylko od samej masy ale częściowo też od lepkości, czyli miary odporności na odkształcenia: egzoplanety typu ziemskiego o niskiej lepkości mogą łatwo zostać pochłonięte, nawet jeżeli znajdują się w odległości pięciokrotnie większej, niż odległość od centrum białego karła do jego promienia zniszczenia. Księżyc Saturna, Enceladus – często określany jako „brudna kula śniegowa” – jest dobrym przykładem jednorodnej planety o bardzo niskiej lepkości.

Egzo-ziemie o wysokiej lepkości mogą być łatwo pochłonięte tylko wtedy, gdy znajdują się w odległości dwa razy większej, niż odległość od centrum białego karła do jego promienia zniszczenia. Planety te składałyby się w całości z gęstego rdzenia ciężkich pierwiastków o podobnym składzie do planety „heavy metal” odkrytej przez inny zespół astronomów z University of Warwick. Planeta ta uniknęła pochłonięcia, gdyż jest tak mała, jak planetoida.

Dr Dimitri Veras z Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warwick powiedział: „Artykuł jest jednym z pierwszych w historii poświęconych badaniom efektów pływowych między białymi karłami i planetami. Ten typ modelowania będzie miał coraz większe znaczenie w nadchodzących latach, kiedy prawdopodobnie zostaną odkryte kolejne skaliste obiekty w pobliżu białych karłów.”

Odległość od gwiazdy, podobnie jak masa planety, ma silny związek z przetrwaniem lub pochłonięciem. Zawsze będzie bezpieczna odległość od gwiazdy, która zależy od wielu parametrów. Ogólnie rzecz biorąc, jednorodna skalista planeta, która znajduje się w odległości od białego karła wynoszącej ok. ⅓ dystansu dzielącego Merkurego od Słońca, gwarantuje, że nie zostanie pochłonięta przez siły pływowe.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

14 maja 2019

Pierwsze supermasywne czarne dziury we Wszechświecie

Uważa się, że powstawanie i wzrost większości galaktyk w historii Wszechświata był napędzany przez czarne dziury zagnieżdżone w ich sercach. Rosną one wraz ze swoimi galaktykami macierzystymi, kiedy gromadzą materię by osiągnąć miliony mas Słońca. Ściganie wczesnych etapów tych ekstremalnych obiektów należy do misji przyszłych potężnych teleskopów, ale jaka będzie nagroda w polowaniu?


W badaniu przeprowadzonym przez naukowców z Astrofísica e Ciências do Espaço (IA) zostało przedstawione nowe i wyczerpujące oszacowanie. Badania przewidują liczbę bardzo młodych galaktyk z aktywną supermasywną czarną dziurą w jądrze, które powinny istnieć, gdy Wszechświat miał mniej, niż 7% obecnego wieku, i które są w zasięgu przyszłych radioteleskopów i teleskopów promieniowania X.

Wyniki mogą wskazywać najskuteczniejsze plany obserwacyjne dla przyszłego radioteleskopu Square Kilometre Array (SKA) i obserwatorium kosmicznego promieniowania X – Athena. Obydwa obserwatoria zostaną wykorzystane do zagłębienia się w ten sam okres w historii Wszechświata studiowanego w tym badaniu.

Autorzy rozszerzają wcześniejszą pracę wykonaną przez innych, która dotyczyła promieniowania rentgenowskiego i części widzialnej, dodając prognozy dla obserwacji radiowych i rentgenowskich oraz dla bardziej odległego Wszechświata. W tym kontekście promieniowanie X jest wytwarzane przez bardzo gorącą materię, która porusza się niezwykle szybko, gdy opada na czarną dziurę, a sygnały galaktyczne są skierowane w stronę Ziemi. Z drugiej strony emisja radiowa często zwielokrotnia sygnały galaktyki obserwowanej na krawędzi, i jest produkowana przez potężne strumienie cząstek wyrzucane z dala od czarnej dziury i oddziałuje z gazem poza galaktyką.

Korzystając z ośmiu modeli obliczeniowych opracowanych przez inne zespoły i stosując to, co wiemy obecnie o ewolucji galaktyk, naukowcy przewidzieli na przykład, że na obszarze nieba wielkości Księżyca w pełni, Athena będzie w stanie wykryć promieniowanie X z około 2500 supermasywnych czarnych dziur w jądrach bardzo młodych galaktyk we wczesnym Wszechświecie. Wyniki sugerują, że emisja radiowa będzie mniej obfita w tych wczesnych wiekach, ale potężne teleskopy, takie jak SKA, nadal będą w stanie zidentyfikować dziesiątki tych źródeł na tych samym obszarze nieba.

Modele obliczeniowe zostały opracowane i dopracowane wykorzystując to, co obserwujemy w środowiskach, w których galaktyki ewoluują w pobliskim Wszechświecie. Jednym z ograniczeń modeli, o którym świadczy to badanie, jest ich słaba zdolność do przewidywania kilku, bardzo jasnych, aktywnych jąder galaktycznych, o których wiadomo, że istnieją w odległych epokach. Zwiększenie rozmiaru symulacji – i zasobów obliczeniowych – jest konieczne, aby przezwyciężyć to ograniczenie i właściwie zrozumieć, jak pojawiły się i ewoluowały pierwsze galaktyki i supermasywne czarne dziury.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

12 maja 2019

Stłumiony proces formowania się gwiazd we wczesnym Wszechświecie

Masywne gromady galaktyk, niektóre o masie większej, niż sto galaktyk Drogi Mlecznej, zostały wykryte w kosmicznych epokach już około 3 mld lat po Wielkim Wybuchu. Ich ciągłe procesy gwiazdotwórcze czynią je wystarczająco jasnymi, by mogły być wykryte na tak dużych odległościach. Tego rodzaju gromady były przewidywane w symulacjach ewolucji kosmologicznej, ale ich właściwości są bardzo niepewne. Astronomowie zajmujący się ewolucją gwiazd we Wszechświecie są szczególnie zainteresowani tymi gromadami ze względu na obfitość gwiazd znajdujących się w nich oraz na ich aktywność.


Wbrew pozorom tworzenie się gwiazd w galaktykach nie jest procesem stałym. Nie tylko może w nich dochodzić do aktywności wybuchowej, może pobudzanej zderzeniami w sąsiednich galaktykach, ale może także nastąpić odwrotna sytuacja. Tworzenie gwiazd może samo się ograniczać, ponieważ młode  masywne gwiazdy wytwarzają wiatry i supernowe, które mogą rozrywać rodzime obłoki molekularne, uniemożliwiający tym samym przyszłe formowanie się gwiazd. W połączeniu z zakłóceniami wywołanymi przez dżety z aktywnego jądra supermasywnej czarnej dziury, ten destrukcyjny proces nazywa się wygaszaniem i uważa się, że jest w stanie zatrzymać proces formowania się gwiazd. Czy miało to miejsce we wczesnym Wszechświecie oraz kiedy i jak postępuje, jest kluczowym obszarem kosmicznych badań.

Astronomowie CfA Matt Ashby i Esra Bulbul są członkami zespołu South Pole Telescope (SPT), który odkrył i bada masywne gromady galaktyk we wczesnym Wszechświecie. Niedawno ukończyli dalsze badania nad formowaniem się gwiazd i populacjami gwiazdowymi w najbardziej odległych gromadach znalezionych w badaniach SPT. Korzystając z kamery IRAC zamontowanej na teleskopie Spitzera oraz kamery szerokopasmowej na teleskopie Hubble’a, badali pięć gromad z epoki około 4,5 mld lat po Wielkim Wybuchu, w czasie, w którym galaktyki ogólnie były szczególnie aktywne w tworzenie nowych gwiazd. Gromady tej wielkości są niezwykle rzadkie na takich odległościach i jest to pierwsze tego typu badanie, jakie kiedykolwiek wykonano. Wykorzystując podczerwoną barwę galaktyk w wybranych gromadach SPT, naukowcy byli w stanie scharakteryzować gwiazdy i aktywność gwiazdotwórczą. Co ciekawe, naukowcy odkryli, że w tej epoce masywne gromady mają tendencję do przyjmowania mieszanki typów galaktyk z dość powszechnymi nieaktywnymi galaktykami. Najwyraźniej w tych spokojnych członkach gromady nastąpiło już wygaszanie procesu formowania się gwiazd. Astronomowie dochodzą do wniosku, że tworzenie się gwiazd może być skutecznie tłumione w centralnych regionach najbardziej masywnych gromad, nawet w tych wczesnych epokach kosmicznych, kiedy zachodzi najbardziej intensywne formowanie się gwiazd. 

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

11 maja 2019

Metale ziem rzadkich w rozżarzonej atmosferze egzoplanety

KELT-9b to najgorętsza znana nam egzoplaneta. Latem 2018 r. zespół astronomów znalazł sygnatury pary żelaza i tytanu w jej atmosferze. Teraz badacze byli w stanie również wykryć ślady pary sodu, magnezu, chromu oraz metale ziem rzadkich skandu i itru.


Egzoplanety są planetami spoza Układu Słonecznego, które krążą wokół gwiazd innych, niż Słońce. Od czasu odkrycia pierwszych egzoplanet w połowie lat 90. Znamy ich już ponad 3000. Wiele z tych planet jest ekstremalnych w porównaniu z planetami w Układzie Słonecznym: gorące gazowe olbrzymy, które krążą bardzo blisko swoich gwiazd macierzystych, nieraz w czasie krótszym, niż kilka dni. Takie planety nie występują w naszym Układzie Słonecznym a ich istnienie było niezgodne z przewidywaniami dotyczącymi tego, jak i dlaczego tworzą się planety. Przez ostatnie 20 lat astronomowie z całego świata starali się zrozumieć, skąd pochodzą te planety, z czego są zbudowane i jak wygląda ich klimat.

Niezwykle gorący gazowy olbrzym

KELT-9 to gwiazda znajdująca się 650 lat świetlnych od Ziemi w konstelacji Łabędzia. Jej egzoplaneta – KELT-9b – stanowi przykład najbardziej ekstremalnej z tych tak zwanych gorących Jowiszów, ponieważ krąży bardzo blisko swojej gwiazdy, która jest prawie dwukrotnie gorętsza od Słońca. Dlatego temperatura jej atmosfery sięga 4000 oC. W takim cieple wszystkie pierwiastki są prawie całkowicie w postaci pary a cząsteczki są rozbijane na atomy – podobnie jak ma to miejsce w przypadku warstw zewnętrznych gwiazd. Oznacza to, że atmosfera nie zawiera chmur ani aerozoli, a niebo jest czyste, przeważnie przezroczyste dla światła swojej gwiazdy.

Atomy, które tworzą gaz atmosfery, pochłaniają światło w bardzo specyficznych kolorach spektrum, a każdy atom ma unikalny „odcisk palca” barwy, którą absorbuje. Te odciski palców można zmierzyć za pomocą czułego spektrografu zamontowanego na dużym teleskopie, co pozwala astronomom określić skład chemiczny atmosfer planet odległych o wiele lat świetlnych od nas.

Egzoplaneta jak skarbnica

Zespół naukowców wykorzystał tę technikę i dokonał interesującego odkrycia: „Korzystając ze spektrografu HARPS-North zamontowanego na Italian National Telescope znajdującym się na wyspie La Palma, znaleźliśmy atomy żelaza i tytanu w gorącej atmosferze KELT-9b” – wyjaśnia Kevin Heng, dyrektor i profesor w Centre for Space and Habitabilty (CSH) na Uniwersytecie w Bernie i członek National Centre of Competence in Research PlanetS. Zespół obserwował układ KELT-9 drugi raz zeszłego lata, mając na celu potwierdzenie wcześniejszych detekcji, ale także kontynuowanie wyszukiwania dodatkowych pierwiastków, które również mogą być obecne w danych. Ich badanie obejmowało 73 atomy, w tym niektóre tzw. metale ziem rzadkich. Substancje te są mniej popularne na Ziemi, ale są stosowane w zaawansowanych materiałach i urządzeniach. Jens Hoeijmakers z CSH w Bernie i Obserwatorium Genewskiego, mówi: „Nasz zespół przewidział, że widmo tej planety może być skarbnicą, w której można wykryć wiele gatunków, których wcześniej nie zaobserwowano w atmosferze żadnej innej planety.”

Po wnikliwej analizie naukowcy rzeczywiście znaleźli w widmie planety sygnały pary sodu, magnezu, chromu i metali ziem rzadkich – skandu i itru. Ostatnie trzy z nich nigdy nie zostały wykryte w atmosferze egzoplanety. „Zespół rozwinął również interpretację tych danych i był w stanie wykorzystać te sygnały do oszacowania, na jakiej wysokości w atmosferze planety atomy te są absorbowane” – mówi Jens Hoeijmakers. Co więcej, naukowcy wiedzą również więcej o silnych globalnych wzorcach wiatru wysoko w atmosferze, które wydmuchują materię z jednej półkuli na drugą.

„Z dalszymi obserwacjami w przyszłości może zostać odkrytych wiele innych pierwiastków dzięki zastosowaniu tej samej techniki dla atmosfery tej planety, a być może także na innych planetach ogrzewanych do podobnych temperatur” – wyjaśnia Jens Hoeijmakers. Są duże szanse, że pewnego dnia znajdziemy tak zwane biosygnatury, czyli oznaki życia, na egzoplanecie, wykorzystując te same techniki, które stosujemy dzisiaj. Ostatecznie, chcemy wykorzystać nasze badania do zrozumienia pochodzenia i rozwoju Układu Słonecznego, a także pochodzenie życia” – dodaje Kevin Heng.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

10 maja 2019

Eksplozje pierwszych gwiazd we Wszechświecie wypluwały potężne dżety materii

W przeciwieństwie do tego, co kiedyś sądzono, wczesne supernowe nie wybuchły w postaci sferycznej ale wyrzuciły dżety materii, która mogła zasiać nowe gwiazdy.


Kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu pierwsze gwiazdy zapłonęły w postaci ogromnie jasnych nagromadzeń wodoru i helu. W jądrach tych pierwszych gwiazd ekstremalne reakcje termojądrowe wykuły pierwsze ciężkie pierwiastki, w tym węgiel, żelazo i cynk.

Owe pierwsze gwiazdy były prawdopodobnie ogromnymi, krótko żyjącymi kulami ognia, a naukowcy założyli, że eksplodowały jako jednakowo sferyczne supernowe.  

Ale teraz astronomowie odkryli, że te pierwsze gwiazdy mogły rozerwać się w potężniejszy, asymetryczny sposób, wyrzucając strumienie, które były wystarczająco gwałtowne, aby wypchnąć ciężkie pierwiastki do sąsiednich galaktyk. Pierwiastki te ostatecznie posłużyły jako budulec gwiazd drugiej generacji, spośród których do dzisiaj można niektóre obserwować.

W artykule opublikowanym w Astrophysical Journal naukowcy donoszą o dużej obfitości cynku w HE 1327-2326, starożytnej gwieździe, która przetrwała i należy do drugiej generacji gwiazd. Wierzą, że mogła nabyć tak dużą ilość cynku po asymetrycznej eksplozji jednej z pierwszych gwiazd, która wzbogaciła gaz jej narodzin.

„Kiedy gwiazda eksploduje, pewna jej część zostaje wessana do czarnej dziury. Tylko wtedy, gdy mamy jakiś mechanizm, taki jak dżet, który może wyrwać materię, możemy zaobserwować tę materię później w gwieździe następnej generacji. I wierzymy, że to właśnie mogło mieć tutaj miejsce” – mówi Anna Ferbel, prof. fizyki na MIT.

„Są to pierwsze dowody obserwacyjne na to, że taka asymetryczna supernowa miała miejsce we wczesnym Wszechświecie. To zmienia nasze rozumienie na temat tego, jak wybuchały pierwsze gwiazdy” – dodaje Rana Ezzeddine z MIT i główna autorka badania.

HE 1327-2326 została odkryta przez Annę Ferbel w 2005 r. Gwiazda była wówczas najbardziej ubogą w metale gwiazdą, jaką kiedykolwiek zaobserwowano, co oznacza, że miała niezwykle niskie stężenie pierwiastków cięższych, niż wodór i hel – co świadczyło o tym, że powstała jako część gwiazd drugiej generacji.

„Pierwsze gwiazdy były tak masywne, że musiały wybuchnąć niemal natychmiast. Mniejsze gwiazdy, które uformowały się w drugiej generacji, nadal istnieją i zachowują wczesną materię pozostawioną przez pierwsze gwiazdy. Nasza dzienna gwiazda ma zaledwie kroplę pierwiastków cięższych, niż wodór i hel, więc wiemy, że musiała powstać jako gwiazda drugiej generacji” – mówi Anna Ferbel.

W maju 2016 r. zespół był w stanie zaobserwować gwiazdę, która orbituje blisko Ziemi, w odległości zaledwie 5000 lat świetlnych. Naukowcy uzyskali czas na Kosmicznym Teleskopie Hubble’a i przez dwa tygodnie rejestrowali światło gwiazd. Użyli instrumentu znajdującego się na pokładzie teleskopu – Cosmic Origins Spectrograph – aby zmierzyć obfitość różnych pierwiastków w gwieździe.

Spektrograf został zaprojektowany z dużą precyzją, aby wychwytywać słabe światło ultrafioletowe. Niektóre z tych długości fal są pochłaniane przez pewne pierwiastki, jak np. cynk. Naukowcy sporządzili listę ciężkich pierwiastków, które, jak podejrzewali, mogą znajdować się w tak antycznej gwieździe, które planowali szukać w danych UV, w tym krzem, żelazo, fosfor i cynk.

Następnie Frebel i Ezzeddine skontaktowały się ze swoimi współpracownikami w Japonii, którzy specjalizują się w opracowywaniu symulacji supernowych i gwiazd powstających w ich następstwie. Naukowcy przeprowadzili ponad 10 000 symulacji supernowych, z których każda miała inną energię wybuchu, konfigurację i inne parametry. Odkryli, że podczas gdy większość symulowanych sferycznych supernowych była w stanie wytworzyć gwiazdę wtórną zawierającą pierwiastki obserwowane w HE 1327-2326, żadna z nich nie stworzyła cynku.

Jak się okazuje, jedyną symulacją, która mogłaby wyjaśnić charakteryzację gwiazdy, w tym jej dużą obfitość cynku, była asferyczna, wyrzucająca dżety supernowa pierwszej gwiazdy. Taka supernowa byłaby niezwykle wybuchowa, z mocą odpowiadającą około kwintylionowi (10 z trzydziestoma zerami) bomb wodorowych.

Wyniki zespołu mogą zmienić rozumienie naukowców dotyczące rejonizacji, kluczowego okresu, w którym gaz we Wszechświecie przekształcił się z całkowicie neutralnego w zjonizowany – stan, który umożliwił kształtowanie się galaktyk.

Te pierwsze supernowe mogły być również wystarczająco potężne, aby wystrzelić ciężkie pierwiastki do sąsiednich „dziewiczych galaktyk”, które jeszcze nie stworzyły własnych gwiazd.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

8 maja 2019

Czy rzadki rodzaj supernowej może pomóc rozstrzygnąć wieloletnią debatę na temat ich pochodzenia?

Odkrycie przez zespół astronomów supernowej o niezwykłej sygnaturze chemicznej może być kluczem do rozwiązania tajemnicy, która stoi za tym gwałtownym wybuchem. Odkrycia dokonane przy użyciu teleskopów Magellana w Obserwatorium Las Campanas w Chile były istotne dla wykrycia emisji wodoru, która sprawiła, że supernowa o nazwie ASASSN-18tb jest tak charakterystyczna.


Supernowe typu Ia odgrywają istotną rolę w pomaganiu astronomom w zrozumieniu Wszechświata. Dzięki ich ogromnej jasności są widoczne na dużych odległościach i dzięki temu są wykorzystywane jako kosmiczne znaczniki. Co więcej, ich gwałtowne wybuchy tworzą wiele pierwiastków składających się na otaczający nas świat, które są wyrzucane do galaktyki aby budować przyszłe gwiazdy i układy gwiazd.

Chociaż wodór jest najbardziej powszechnym pierwiastkiem we Wszechświecie, prawie nigdy nie był widoczny podczas wybuchu supernowej typu Ia. W rzeczywistości brak wodoru jest jedną z cech definiujących tę kategorię supernowych, i jest uważany za kluczową wskazówkę do zrozumienia tego, co się działo tuż przed wybuchem. Dlatego właśnie obserwacja emisji wodoru z tej supernowej była tak zaskakująca.

Supernowe typu Ia pochodzą z termojądrowej eksplozji białego karła, który jest częścią układu podwójnego. Ale to, co dokładnie wywołuje eksplozję białego karła – martwego jądra pozostałego po tym, jak gwiazda podobna do Słońca wyczerpała swoje paliwo – jest wielką zagadką. Dominujący pomysł jest taki, że biały karzeł zdobywa materię od swojego gwiezdnego towarzysza, co może ostatecznie wywołać eksplozję, ale czy jest  to właściwa teoria, było przedmiotem gorących dyskusji przez dziesięciolecia.

To doprowadziło zespół badawczy do zapoczątkowania ważnego badania na temat supernowych typu Ia – zwanego 100IAS – które rozpoczęło się, gdy Juna Kollmeier z Carnegie omawiała pochodzenie tych supernowych ze współautorami badania Subo Dong z Peking University i Doron Kushnir z Weizmann Institute of Science, który wraz z kolegą Boazem Katzem, przedstawił nową teorię eksplozji typu Ia obejmującą gwałtowne zderzenie dwóch białych karłów.

Astronomowie chętnie badają sygnatury chemiczne materii wyrzucanej podczas tych eksplozji, aby zrozumieć mechanizm zaangażowany w tworzenie supernowych typu Ia.

W ostatnich latach astronomowie odkryli niewielką liczbę supernowych typu Ia, które są schowane za dużą ilością wodoru – może nawet taką, co masa Słońca. Ale pod wieloma względami ASASSN-18tb różni się od poprzednich tego typu zdarzeń.

Po pierwsze, we wszystkich poprzednich przypadkach te supernowe typu Ia osłonięte przez wodór znaleziono w młodych galaktykach tworzących gwiazdy, w których może znajdować się dużo gazu bogatego w wodór. Ale ASASSN-18tb miała miejsce w galaktyce składającej się ze starych gwiazd. Po drugie, ilość wodoru wyrzucanego przez ASASSN-18tb jest znacznie mniejsza niż ta obserwowana wokół innych supernowych typu Ia. Prawdopodobnie stanowi około 1/100 masy Słońca.

Nidia Morrell, także z Carnegie, obserwowała w tę noc, i natychmiast zredukowała dane pochodzące z teleskopu i rozesłała je do zespołu. Ping Chen jako pierwszy zauważył, że nie było to typowe widmo. Astronomowie byli zaskoczeni tym, co widzieli w widmie ASASSN-18tb.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

5 maja 2019

Zderzenie gwiazd neutronowych w pobliżu Układu Słonecznego miliardy lat temu

Astrofizycy znaleźli oznaki kosmicznego zdarzenia, które dostarczyło na Ziemię złoto i srebro.


Astrofizycy Szabolcs Márka z Uniwersytetu Columbia i Imre Bartos (GSAS'12) z Uniwersytetu Florydy zidentyfikowali gwałtowne zderzenie dwóch gwiazd neutronowych, do którego doszło 4,6 mld lat temu, jako prawdopodobne źródło niektórych z najbardziej pożądanych rzeczy na Ziemi.

To pojedyncze kosmiczne zdarzenie, blisko naszego Układu Słonecznego, dostarczyło 0,3% najcięższych pierwiastków Ziemi, w tym złoto, platynę i uran.

Meteoroidy kute we wczesnym Układzie Słonecznym noszą ślady radioaktywnych izotopów. Gdy te izotopy się rozpadają, działają jak „zegary”, które można wykorzystać do odtworzenia czasu, w którym powstały.

Aby dojść do takiego wniosku, Bartos i Márka porównali skład meteorytów do symulacji numerycznych Drogi Mlecznej. Odkryli, że pojedyncza kolizja gwiazd neutronowych mogła nastąpić około 100 mln lat przed powstaniem Ziemi w naszym sąsiedztwie, ok. 1000 lat świetlnych od obłoku gazu, który ostatecznie uformował Układ Słoneczny.

Galaktyka Drogi Mlecznej ma średnicę 100 000 lat świetlnych, czyli 100 razy więcej, niż kosmiczne zdarzenie od Ziemi. „Jeżeli podobne zdarzenie miałoby miejsce dzisiaj, w podobnej odległości od Układu Słonecznego, jego promieniowanie mogłoby przyćmić całe nocne niebo” – powiedział Márka.

Naukowcy uważają, że ich badanie daje wgląd w wyjątkowe wydarzenie w naszej planetarnej historii. „Rzuci światło na procesy związane z pochodzeniem i składem naszego Układu Słonecznego i zainicjuje nowy rodzaj w dyscyplinach, takich jak chemia, biologia i geologia, aby rozwiązać kosmiczną zagadkę” – powiedział Bartos.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

4 maja 2019

Astronomowie odkrywają pozostałość po nowej sprzed 2000 lat

Po raz pierwszy europejski zespół badaczy z Uniwersytetu w Getyndze odkrył pozostałości po wybuchu nowej w galaktycznej gromadzie kulistej. Nowa jest eksplozją wodoru na powierzchni gwiazdy, która wywołuje znaczny wzrost jej jasności. Pozostałości po tej eksplozji stworzyły świecącą mgławicę. Znalezisko to znajduje się w pobliżu centrum gromady kulistej Messier 22 (M22) i niedawno obserwowano je za pomocą nowoczesnych instrumentów.


„Lokalizacja i jasność pozostałości odpowiadają wpisowi z 48 r. p.n.e. w starożytnym zbiorze obserwacji chińskich astronomów. Prawdopodobnie Chińczycy widzieli oryginalną nową w tym samym miejscu” – mówi autor badania autor Fabian Göttgens z Instytutu Astrofizyki Uniwersytetu w Getyndze. Oznacza to, że nowoczesne pomiary potwierdzają jedną z najstarszych obserwacji zdarzenia, do którego doszło poza Układem Słonecznym.

Gromady kuliste są sferycznymi skupiskami kilkuset tysięcy bardzo starych gwiazd krążących wokół ich macierzystej galaktyki. Wokół naszej galaktyki krąży 150 znanych gromad kulistych. M22 jest jedną z tych gromad i znajduje się w konstelacji Strzelca w kierunku centrum Drogi Mlecznej. Zaobserwowano ją razem z tuzinem innych gromad kulistych za pomocą instrumentu MUSE zainstalowanego na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w Chile. Instrument ten nie tylko tworzy obrazy, ale także dzieli światło gwiazdy na barwy, mierząc jasność gwiazd w funkcji barwy. Dzięki temu jest szczególnie odpowiedni do znajdowania mgławic, które często świecą tylko w określonej barwie – zazwyczaj czerwonej.

Nowo odkryte pozostałości po eksplozji nowej tworzą czerwoną, lśniącą mgławicę gazowego wodoru oraz innych gazów, która ma średnicę ok. 8000 jednostek astronomicznych. Pomimo swojej wielkości mgławica jest stosunkowo lekka – jej masa stanowi ok. 30 mas Ziemi.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

3 maja 2019

Rotująca czarna dziura powoduje wyrzuty plazmy w swoim otoczeniu

Dane z obserwatorium INTEGRAL pomogły rzucić światło na działanie tajemniczej czarnej dziury rozsiewającej „kule” plazmy podczas jej wirowania w przestrzeni.


Czarna dziura jest częścią układu podwójnego znanego jako V404 Cygni i pochłania materię ze swojego gwiezdnego towarzysza. Znajduje się w naszej Drodze Mlecznej w odległości ok. 8000 lat świetlnych od Ziemi. Po raz pierwszy została zidentyfikowana w 1989 roku, kiedy spowodowała ogromny wybuch materii i wysokoenergetycznego promieniowania.

Po 26 latach uśpienia, ponownie obudziła się w 2015 roku, stając się na krótko najjaśniejszym obiektem na niebie obserwowanym w promieniowaniu rentgenowskim o wysokiej energii.

Astronomowie na całym świecie skierowali naziemne teleskopy w jej stronę i odkryli, że czarna dziura zachowuje się nieco dziwnie.

Nowe badanie, oparte na danych zebranych podczas zdarzenia w 2015 r. ujawniło wewnętrzne działanie tego kosmicznego potwora. Wyniki zostały przedstawione w czasopiśmie Nature.

„Podczas wybuchu zaobserwowaliśmy szczegóły wypuszczenia dżetu, gdy materia jest wyrzucana z bardzo dużą prędkością z okolic czarnej dziury. Widzimy strumienie wystrzeliwujące w różnych kierunkach w czasie krótszym, niż godzina, co oznacza, że wewnętrzne obszary układu rotują dość szybko” – mówi Simone Migliari, astrofizyk z ESA, który jest współautorem artykułu.

Zwykle astronomowie widzą dżety strzelające prosto z biegunów czarnych dziur, prostopadle do otaczającego je dysku materii, która jest pobierana od gwiezdnego towarzysza.

Wcześniej obserwowano tylko jedną czarną dziurę z rotującym strumieniem. Wirował jednak znacznie wolniej, z okresem około 6 miesięcy.

Astronomowie mogli obserwować dżety V404 Cygni na falach radiowych za pomocą teleskopów takich jak np. Very Long Baseline Array w USA.

Tymczasem, dane z INTEGRAL i innych kosmicznych obserwatoriów pomogły im rozszyfrować to, co działo się w tym samym czasie w wewnętrznym obszarze dysku akrecyjnego szerokiego na 10 mln km. Było to ważne, ponieważ to mechanika dysku powoduje dziwne zachowanie dżetu.

Podczas wybuchu duża ilość otaczającej materii od razu wpada do czarnej dziury, chwilowo zwiększając szybkość akrecji materii dysku w kierunku czarnej dziury i wywołując nagły przypływ energii. Było to zaobserwowane przez INTEGRAL jako nagły wzrost emisji promieniowania rentgenowskiego.

Obserwacje INTEGRAL zostały wykorzystane do oszacowania energii i geometrii akrecji na czarnej dziurze, co z kolei miało kluczowe znaczenie dla zrozumienia związku między narastającą i odpływającą materią, aby stworzyć pełen obraz sytuacji.

Dzięki INTEGRAL astronomowie mogli badać nieprzerwanie V404 Cygni przez cztery tygodnie. 

„Dane rentgenowskie wspierają model, w którym wewnętrzna część dysku akrecyjnego jest przechylona w stosunku do reszty układu, najprawdopodobniej z powodu wirowania czarnej dziury nachylonej względem orbity gwiazdy towarzyszącej” – wyjaśnia Simone.

Naukowcy badali, co spowodowało to dziwne odchylenie. Jedna z możliwości jest taka, że oś rotacji czarnej dziury mogła zostać przechylona przez „kopnięcie” otrzymane podczas wybuchu supernowej, który ją wywołał.

„Wyniki pasowałyby do symulacji komputerowych, w których przepływ akrecyjny w pobliżu czarnej dziury i dżetów mogą wirować razem” – mówi Erik Kuulkers, INTEGRAL Project Scientist w ESA.

„Powinniśmy spodziewać się podobnej dynamiki w każdej silnie akreującej czarnej dziurze, w której spin nie jest dopasowany do napływającego gazu, i będziemy musieli wziąć pod uwagę różne kąty nachylenia dżetu podczas interpretacji obserwacji czarnych dziur w całym Wszechświecie.”

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Obserwowanie procesów gwiazdotwórczych w kosmiczne południe

Tworzenie się gwiazd w galaktykach wydaje się być mocno regulowane przez przepływ gazu do i z galaktyk. Naukowcom nadal nie udało się ustal...