Przejdź do głównej zawartości

Gwiazdy zanieczyszczają, galaktyki recyklingują

Galaktyki były kiedyś uważane za samotne wyspy we Wszechświecie: grupy materii unoszące się w pustej przestrzeni. Teraz wiemy już, że są otoczone znacznie większym, ale prawie niewidocznym obłokiem pyłu i gazu. Astronomowie nazywają to ośrodkiem okołogalaktycznym (ang. circumgalactic medium – CGM). CGM działa jak olbrzymi zakład recyklingu, absorbując materię wyrzucaną przez galaktykę, a następnie wpychają ją tam z powrotem.


Misja NASA FORTIS będzie badać ten proces recyklingu, aby pomóc rozwikłać kilka nierozwiązanych tajemnic. FORTIS będzie obserwować pobliską galaktykę, aby zmierzyć gazy, które jej gwiazdy i supernowe pompują do otaczającego CGM. Obserwacje te rzucą światło na to, w jaki sposób materia krąży do i z galaktyk, napędzając powstawanie gwiazd i ewolucję galaktyczną. 

Sprawa brakującej materii

Astronomowie badający cykl życia galaktyk zmagali się z dwiema głównymi tajemnicami.

Po pierwsze, do budowy nowych gwiazd galaktyki potrzebują paliwa – gazów, takich jak wodór, hel a czasem i cięższe pierwiastki. Ale wiele galaktyk nadal tworzy gwiazdy długo po tym, jak, według astronomów, paliwo powinno zostać wyczerpane. Skąd pochodzi dodatkowy gaz?

Po drugie wydawało się, że brakuje produktów ubocznych istniejących gwiazd. „Gdy gwiazdy się starzeją, zanieczyszczają swoje otoczenie. Zbierają materię wokół siebie i wysadzają ją” – powiedział Stephan McCandliss, astrofizyk z Johns Hopkins University i główny badacz FORTIS.

Ale naukowcy odkryli, że wypełnione gwiazdami galaktyki nie były aż tak zanieczyszczone metalami – ciężkimi pierwiastkami powstałymi podczas procesu spalania gwiazd – jak powinny. Gaz bogaty w metal wchodzi do galaktyki i ją opuszcza, ale nikt nie wiedział, jak to się dzieje.

Galaktyczne centrum recyklingu

Astronomowie wiedzieli o istnieniu CGM, ale większość z nich była zbyt słaba lub zbyt rozproszona, by mogli je badać szczegółowo. Od 2009 r. dzięki kosmicznemu spektrografowi FORTIS rozpoczęły się badania nad CGM.

Dwa lata po rozpoczęciu obserwacji, badanie CGM 42 galaktyk wykazało, że są one pełne metali. Był to brakujący wcześniej zapas metali.

„CGM ma zasadnicze znaczenie dla zrozumienia ewolucji galaktyk, ponieważ jest magazynem znacznej części paliwa potrzebnego do formowania się gwiazd” – powiedział Scott Porter, astrofizyk z NASA Goddard Space Flight Center.

Grawitacja, ciągnąc gazy z CGM w kierunku centrum galaktyki, wstrzykuje do galaktyk świeże paliwo potrzebne do tworzenia gwiazd. Jednocześnie wiatry gwiazdowe i supernowe wystrzeliwują metale z powrotem do CGM, uzupełniając zapasy.

Jak gwiazdy i supernowe zanieczyszczają

Misja FORTIS określi, ile gazu jest wpompowywane do CGM w ramach tego procesu recyklingu. W szczególności teleskop zmierzy wiatr gwiazd i supernowych, aby dowiedzieć się, ile gazu jest wdmuchiwane do CGM – i ile przelatuje tuż obok niego.

„Jeżeli gaz zostanie wyrzucony z dużą prędkością, całkowicie ucieknie z galaktyki. Ale jeżeli zostanie wyrzucony z małą prędkością, będzie krążyć wokół i pomoże wzbogacić galaktykę” – powiedział McCandliss. Metale szlachetne mogą być wystrzeliwane przez CGM aż do przestrzeni międzygalaktycznej, omijając proces recyklingu.

FORTIS skieruje swoje instrumenty na galaktykę Trójkąt, znaną również jako M33, znajdującą się w odległości 2,7 mln lat świetlnych stąd. Trójkąt jest jasną galaktyką, a wiele niedawno powstałych gwiazd posiada silne wiatry gwiazdowe.

Po około minucie obserwacji M33, FORTIS skupi się na jej najjaśniejszych gromadach gwiazd i supernowych, aby zmierzyć prędkość i skład ich wiatrów. „To wszystko da nam wyobrażenie o tym, w jaki sposób ta materia krąży i jak wiele z niej jest przenoszonej” – powiedział McCandliss.

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…