Przejdź do głównej zawartości

Duchy starożytnych eksplozji żyją dzisiaj w gwiazdach

Skład chemiczny niektórych gwiazd daje wskazówki dotyczące ich poprzedników, gwiazd, które już dawno wybuchły i wyblakły.


Kiedy wybuchają małe, gęste gwiazdy zwane białymi karłami, wytwarzają jasne, krótkotrwałe rozbłyski – supernowe typu Ia. Te supernowe są pouczającymi kosmologicznymi markerami dla astronomów – na przykład zostały wykorzystane do udowodnienia, że Wszechświat przyspiesza w swojej ekspansji. 

Białe karły nie są takie same. Wahają się od połowy masy Słońca do rozmiarów 50% większych od naszej dziennej gwiazdy. Niektóre wybuchają w postaci supernowych typu Ia, inne po prostu umierają w ciszy. Teraz, badając „skamieliny” długo eksplodujących białych karłów, astronomowie z Caltech odkryli, że we wczesnym Wszechświecie białe karły często eksplodowały przy mniejszych masach niż obecnie. Odkrycie to wskazuje, że biały karzeł może eksplodować z różnych przyczyn i niekoniecznie musi osiągnąć masę krytyczną przed wybuchem.

Pod koniec swojego życia większość gwiazd takich jak nasze Słońce zmniejsza się do postaci ciemnych, gęstych białych karłów, a ich masa jest upakowana w przestrzeni rozmiarów Ziemi. Czasami białe karły wybuchają w postaci tzw. supernowej typu Ia.

Nie jest pewne, dlaczego niektóre białe karły wybuchają, a inne nie. Na początku XX wieku astrofizyk o nazwisku Subrahmanyan Chandrasekhar obliczył, że jeżeli biały karzeł miałby masę większą, niż 1,4 masy Słońca, wybuchłby jako supernowa typu Ia. Masę tę nazwano masą Chandrasekhara. Chociaż obliczenia Chandrasekhara dały jedno wyjaśnienie, dlaczego eksplodują niektóre bardziej masywne białe karły, nie wyjaśniły jednak, dlaczego eksplodują również inne białe karły, mniej masywne niż 1,4 masy Słońca.

Badanie supernowych typu Ia jest procesem wrażliwym czasowo; zaczynają istnieć i znikają w ciemności w ciągu kilku miesięcy. Aby zbadać dawno minione supernowe i białe karły, które je wytworzyły, Evan Kirby, adiunkt astronomii i prowadzący zespół badawczy, wraz ze swoim zespołem używają techniki zwanej potocznie archeologią galaktyczną.

Archeologia galaktyczna to proces poszukiwania chemicznych sygnatur dawnych wybuchów w innych gwiazdach. Kiedy biały karzeł eksploduje jako supernowa typu Ia, zanieczyszcza swoje galaktyczne środowisko pierwiastkami wykutymi w wybuchu – pierwiastkami ciężkimi, takimi jak nikiel i żelazo. Im bardziej masywna jest gwiazda podczas wybuchu, tym więcej ciężkich pierwiastków powstanie w supernowej. Następnie pierwiastki te zostają włączone do wszystkich nowo tworzących się gwiazd w tym regionie. Tak jak dzisiaj skamieliny dają wskazówki na temat zwierząt, które już dawno przestały istnieć, tak ilość niklu w gwiazdach pokazuje, jak masywne były ich poprzedniczki.

Korzystając z teleskopu Keck II, Kirby i jego zespół najpierw przyjrzeli się pewnym starożytnym galaktykom, którym zabrakło materii, by uformowały  gwiazdy w pierwszych miliardach lat życia Wszechświata. Zespół odkrył, że większość gwiazd w tych galaktykach ma stosunkowo niską zawartość niklu. Oznaczało to, że eksplodujące białe karły, które dały im nikiel, musiały mieć stosunkowo małą masę – mniej więcej taką, jak Słońce, niższą, niż masa Chandrasekhara.

Jednak naukowcy odkryli, że zawartość niklu była wyższa w nowo powstałych galaktykach, co oznacza, że wraz z upływem czasu od Wielkiego Wybuchu białe karły zaczęły wybuchać przy wyższych masach.

Zrozumienie procesów, w wyniku których powstają supernowe typu Ia, jest ważne, ponieważ same eksplozje są przydatnymi narzędziami do dokonywania pomiarów Wszechświata. Niezależnie od tego, jak wybuchły, większość supernowych typu Ia zachowuje dobrze scharakteryzowany związek między swoją jasnością a czasem potrzebnym do zniknięcia.

Następnym krokiem będzie badanie pierwiastków innych niż nikiel, w szczególności mangan. Produkcja manganu jest bardzo czuła na masę supernowej, która ją wytwarza, i dlatego daje precyzyjny sposób na zweryfikowanie wniosków wyciągniętych z zawartości niklu.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło: 

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…