Przejdź do głównej zawartości

Wietrzny dzień w Drodze Mlecznej

Turbulencje, czyli chaotyczne zmiany ciśnienia i prędkości pyłu, to jedna z największych tajemnic fizyki klasycznej. Wiadomo, że duża część gazu w galaktykach jest burzliwa, ale mechanizmy, które rozwinęły i utrzymują tę turbulencję, nadal są poznawane. Chociaż nadal nie znamy wszystkich fizycznych szczegółów stojących za turbulencjami, dużo czasu i wysiłku poświęcono na zidentyfikowanie statystyk, które mogą nam powiedzieć, czy gaz jest burzliwy czy nie. Innymi słowy, wiemy, jak wyglądają turbulencje, nawet jeżeli nie znamy wszystkich szczegółów ich działania. W nowej pracy naukowcy badają, w jaki sposób wiatry gwiazdowe z gromad gwiazd mogą wywoływać takie turbulencje.


Wiatry gwiazdowe, szczególnie te pochodzące od masywnych gwiazd np. typu O lub B, wydmuchują bąble w otaczający go zimny gaz, wypychając go na zewnątrz i pozostawiając pustkę. Są one podobne do bąbli, które obserwujemy na Ziemi, stworzone przez powietrze wepchnięte do innego ośrodka. W przypadku pęcherzy wiatru gwiazdowego „powietrze” jest materią gorącego wiatru gwiazdowego. Gdy w gromadzie gwiazd znajdują się masywne gwiazdy, ich bąble mają tendencję do nakładania się na siebie i tworzenia „superbąbla”. Jednym z niesamowitych jego przykładów jest Gromada Mgławicy w Orionie. Autorzy artykułu przeprowadzają symulacje, które z grubsza naśladują gwiezdny profil Gromady Mgławicy w Orionie i oni także odkrywają, że powstał duży superbąbel.

W tych symulacjach najmasywniejsze gwiazdy z dużą prędkością wyrzucają gorący gaz, który wypełnia superbąbel, i wypychają go na zewnątrz do chłodniejszego gazu. Ta ekspansja tworzy grubą powłokę o średniej temperaturze. Ponieważ powłoka ta jest gęstsza niż centralny gorący gaz, jest w stanie ochłodzić się szybciej i pozostać znacznie chłodniejsza niż wnętrze superbąbla. W miarę jak symulacja postępuje, w gorącym gazie wewnątrz powłoki pojawiają się turbulentne niestabilności.

Ciekawym wynikiem tych symulacji jest różnorodność prędkości, z jakimi porusza się gaz. Okazuje się, że powłoka bąbla porusza się z prędkością większą niż jeden Mach jako szok naddźwiękowy, który wciska się w otaczającą materię. Jednak gaz wewnętrzny jest praktycznie całkowicie poddźwiękowy i podlega silnym fluktuacjom prędkości w całym bąblu. Innymi słowy, chociaż wiatry wywołują naddźwiękowy szok, powodują poddźwiękowe turbulencje wewnątrz bąbla.

Aby upewnić się, że gorący gaz wewnątrz bąbla jest rzeczywiście burzliwy, autorzy wybrali statystykę znaną jako widmo mocy, która pozwala im zobaczyć, jak energia przechodzi od dużych do małych skal w symulacjach. Typowe oczekiwane widmo mocy dla turbulencji poddźwiękowych to prawo mocy o nachyleniu -5/3 (znane jako turbulencja Kołmogorowa). Autorzy odkryli, że w miarę upływu czasu ich symulacja z grubsza zbliża się do tego, co wskazuje, że w rzeczywistości wiatry gwiazdowe powodują głównie turbulencje poddźwiękowe.

Jest to ekscytujący wynik, który wskazuje, że gromady gwiazd mogą odgrywać znaczącą rolę w napędzaniu i utrzymywaniu turbulencji w galaktykach. Modelowanie turbulencji ma kluczowe znaczenie dla zrozumienia wielu procesów w ewolucji galaktyk, takich jak np. powstawanie gwiazd. Dzięki takim symulacjom astronomowie mogą lepiej zrozumieć, dlaczego gaz w galaktykach zachowuje się tak, jak się zachowuje i jak może tworzyć nowe gwiazdy, układy słoneczne, a nawet nas samych.

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.

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 naukowc

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 przeds