Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)

[Orionid]

Japoński radioteleskop posłużył do opracowania dokładnej mapy Drogi Mlecznej
03.02.2018

Dzięki 45-metrowemu japońskiemu radioteleskopowi Nobeyama naukowcom udało się uzyskać dokładną mapę radiową sporej części Drogi Mlecznej - poinformowało Narodowe Obserwatorium Astronomiczne Japonii (NAOJ).

Gdy będąc w ciemnościach spojrzymy w niebo, dostrzeżemy jaśniejszy pas biegnący przez nieboskłon – Drogę Mleczną. Na zdjęciach można dostrzec w tym pasie dodatkowo ciemniejsze obszary z mniejszą ilością gwiazd. Są to rejony, w których gaz i pył przesłaniają gwiazdy. Zajrzeć w ukryte w ten sposób zakątki naszej galaktyki można jednak na falach radiowych.

Grupa badawcza, którą kierował prof. Tomofumi Umemoto z Obserwatorium Radioastronomicznego Nobeyama (NRO), wykorzystała radioteleskop o średnicy 45 metrów do przeprowadzenia rozległych i szczegółowych obserwacji Drogi Mlecznej w zakresie fal radiowych. Posłużyły one do opracowania najdokładniejszych jak dotąd map radiowych tej galaktyki. Obserwacje prowadzono od 2014 do 2017 roku. Opracowane mapy obejmują obszar równy 520 tarczom Księżyca w pełni, a rozdzielczość przestrzenna jest trzykrotnie lepsza niż w przypadku wcześniejszych map.

Dzięki nowym danym naukowcy będą mogli lepiej zbadać strukturę ośrodka międzygwiazdowego w różnych skalach, zarówno niewielkich (np. pojedynczy obłok materii), jak i bardzo dużych (w skali całej Drogi Mlecznej). Przy analizie danych odkryto różne struktury niewidoczne na wcześniejszych mapach.

Projekt nosi nazwę FUGIN. Opiera się na 45-metrowym radioteleskopie Nobeyama oraz zamontowanym na nim odbiorniku FOREST. Łączny czas obserwacji wyniósł 1100 godzin. Jak poinformowali naukowcy, udało się osiągnąć rozdzielczość kątową obserwacji na poziomie 20 sekund łuku, a rozdzielczość w pomiarach prędkości radialnych molekuł wyniosła 1,3 km/s (prędkość radialna to prędkość na linii widzenia obserwator – dany obłok materii). W badaniach uzyskano dane dla różnych izotopów cząsteczek tlenku węgla: 12CO, 13CO oraz C18O, co pozwoliło na analizę fizycznych parametrów gazu, takich jak temperatura i gęstość, a także rozmieszczenia gazu i jego ruchów.

Wstępne wyniki badań opublikowano w „Publications of the Astronomical Society of Japan”, natomiast pełna opracowana mapa radiowa zostanie upubliczniona w czerwcu 2018 r.

Więcej informacji na stronie: http://www.nro.nao.ac.jp/en/news/2018/0125-umemoto-e.html
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C28096%2Cjaponski-radioteleskop-posluzyl-do-opracowania-dokladnej-mapy-drogi-mlecznej

[Orionid]

Poszukiwania ciemnej materii: coraz mniej kryjówek dla aksjonów
15.02.2018


Rozmieszczenie ciemnej materii (w kolorze niebieskim) w sześciu gromadach galaktyk, odtworzone na podstawie zdjęć z kosmicznego teleskopu Hubble'a. (Źródło: NASA, ESA, STScI, and CXC)

Badania, w których brali udział Polacy, zawęziły zakres możliwych właściwości aksjonów - hipotetycznych cząstek tworzących ciemną materię. O nowych wynikach poinformował PAP Instytut Fizyki Jądrowej PAN w Krakowie.

Gdyby aksjony – jedne z kandydatów na cząstki zagadkowej ciemnej materii – istniały, mogłyby oddziaływać z materią tworzącą nasz świat, jednak musiałyby to robić znacznie, znacznie słabiej niż się dotychczas wydawało.

Jak informuje Instytut Fizyki Jądrowej PAN (IFJ PAN) w przesłanym PAP komunikacie prasowym, do zaskakujących wniosków doprowadziła najnowsza analiza pomiarów właściwości elektrycznych ultrazimnych neutronów, opublikowana w czasopiśmie naukowym "Physical Review X" (DOI: 10.1103/PhysRevX.7.041034).

Na podstawie danych zebranych w eksperymencie nEDM (Electric Dipole Moment of Neutron) międzynarodowa grupa fizyków – w tym naukowcy z IFJ PAN i Uniwersytetu Jagiellońskiego – wykazała, że aksjony, gdyby istniały, musiałyby spełniać znacznie bardziej rygorystyczne niż dotychczas sądzono ograniczenia dotyczące ich masy i sposobów oddziaływania ze zwykłą materią.

Zaprezentowane wyniki są pierwszymi danymi laboratoryjnymi narzucającymi limity na potencjalne oddziaływania aksjonów z nukleonami (czyli protonami bądź neutronami) i gluonami (cząstkami spajającymi kwarki w nukleonach).

"Pomiary elektrycznego momentu dipolowego neutronów są prowadzone przez naszą międzynarodową grupę od dobrych kilkunastu lat. Przez większość tego czasu nikt z nas nie przypuszczał, że w zgromadzonych danych mogłyby się kryć jakiekolwiek ślady związane z potencjalnymi cząstkami ciemnej materii. Dopiero niedawno teoretycy zasugerowali taką możliwość – a my skwapliwie skorzystaliśmy z okazji do zweryfikowania hipotez o właściwościach aksjonów" - opowiada cytowany w komunikacie prasowym dr hab. Adam Kozela z IFJ PAN, jeden z badaczy biorących udział w eksperymencie.

Na pierwsze ślady ciemnej materii natrafiono podczas analiz ruchów gwiazd w galaktykach i galaktyk w gromadach galaktyk. Pionierem statystycznych badań ruchów gwiazd był polski astronom Marian Kowalski. Już w 1859 roku zauważył on, że ruchów bliskich nam gwiazd nie da się wytłumaczyć samym ruchem Słońca. Była to pierwsza przesłanka obserwacyjna sugerującą obrót Drogi Mlecznej.

W 1933 roku Szwajcar Fritz Zwicky poszedł o krok dalej. Kilkoma metodami przeanalizował ruchy obiektów w gromadzie galaktyk Coma. Zauważył wtedy, że poruszają się one tak, jakby w ich otoczeniu znajdowała się znacznie większa ilość materii niż dostrzegana przez astronomów.

Mimo dekad poszukiwań, do dziś nie jest znana natura ciemnej materii, której we Wszechświecie powinno być niemal 5,5 razy więcej niż zwykłej materii. Teoretycy skonstruowali mnóstwo modeli przewidujących istnienie mniej lub bardziej egzotycznych cząstek mogących odpowiadać za istnienie ciemnej materii. Wśród kandydatów są m.in. aksjony. Gdyby istniały, te ekstremalnie lekkie cząstki oddziaływałyby ze zwykłą materią niemal wyłącznie grawitacyjnie.

Dotychczasowe modele przewidywały jednak dodatkowo, że w pewnych sytuacjach foton mógłby się zamienić w aksjon, a ten po pewnym czasie przekształcałby się z powrotem w foton.

To hipotetyczne zjawisko było i jest podstawą słynnych eksperymentów "świecenia przez ścianę". W ich trakcie naukowcy kierują intensywną wiązkę światła laserowego na grubą przeszkodę licząc, że przynajmniej nieliczne fotony zmienią się w aksjony, który przeniknęłyby przez ścianę bez większych problemów. Po przejściu przez ścianę niektóre aksjony mogłyby z powrotem stać się fotonami o cechach dokładnie takich jak fotony pierwotnie padające na ścianę.

Eksperymenty związane z mierzeniem elektrycznego momentu dipolowego neutronów, prowadzone przez grupę naukowców z Australii, Belgii, Francji, Niemiec, Polski, Szwajcarii i Wielkiej Brytanii, nie mają jednak nic wspólnego z fotonami. W prowadzonych od kilkunastu lat eksperymentach naukowcy mierzą zmiany częstotliwości magnetycznego rezonansu jądrowego (Nuclear Magnetic Resonanse, NMR) neutronów oraz atomów rtęci znajdujących się w komorze próżniowej, w obecności pól elektrycznego, magnetycznego i grawitacyjnego. Pomiary te pozwalają wyciągać wnioski o sposobach precesji neutronów i atomów rtęci, a w konsekwencji – o ich dipolowych momentach elektrycznych.

Ku zaskoczeniu wielu fizyków, w ostatnich latach pojawiły się prace teoretyczne przewidujące możliwość dodatkowego oddziaływania aksjonów: z gluonami i nukleonami. W zależności od masy aksjonów, oddziaływania te mogłyby skutkować mniejszymi lub większymi zaburzeniami o charakterze oscylacji dipolowych momentów elektrycznych nukleonów, a nawet całych atomów. Przewidywania te oznaczały, że eksperymenty prowadzone w ramach współpracy nEDM mogą zawierać wartościowe informacje dotyczące istnienia i właściwości potencjalnych cząstek ciemnej materii.

"W danych z eksperymentów w PSI nasi koledzy prowadzący analizę szukali zmian częstotliwości o okresach rzędu minut, a w wynikach z ILL – rzędu dni - tłumaczy dr Kozela. - Te ostatnie pojawiłyby się, gdyby istniał wiatr aksjonów, czyli gdyby aksjony w przestrzeni wokółziemskiej poruszały się w określonym kierunku. Skoro bowiem Ziemia wiruje, nasz sprzęt pomiarowy o różnych porach dnia zmieniałby swoją orientację względem wiatru aksjonów, a to powinno skutkować cyklicznymi, dobowymi zmianami w rejestrowanych przez nas oscylacjach."

W trakcie poszukiwań nie natrafiono jednak na żaden ślad istnienia aksjonów o masach między 10-24 a 10-17 elektronowolta (dla porównania: masa elektronu wynosi ponad pół miliona elektronowoltów).

Prócz tego naukowcom udało się 40-krotnie zaostrzyć ograniczenia narzucane przez teorię na oddziaływanie aksjonów z nukleonami. W przypadku potencjalnych oddziaływań z gluonami obostrzenia wzrosły jeszcze bardziej, ponad tysiąckrotnie. Jeśli więc aksjony istnieją - to w obecnych modelach teoretycznych mają coraz mniej miejsc, w których mogłyby się skrywać.

PAP - Nauka w Polsce
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C28281%2Cposzukiwania-ciemnej-materii-coraz-mniej-kryjowek-dla-aksjonow.html

[Orionid]

Narodziny supernowej SN 2016gkg
BY KRZYSZTOF KANAWKA ON 23 LUTEGO 2018

(...) Astronom amator Víctor Buso z Rosario w Argentynie we wrześniu 2016 postanowił przetestować nowo zakupioną kamerę do rejestracji obiektów głębokiego nieba. Kamerę podłączoną do teleskopu o średnicy 40 cm skierował na galaktykę NGC 613, znajdującą się w gwiazdozbiorze Rzeźbiarza. Víctor postanowił wykonać serię krótkich ekspozycji tej galaktyki w czasie nieco ponad jednej godziny. (...)

Dalsza analiza danych oraz porównanie z modelami teoretycznymi wykazała, że gwiazda z której powstała,  SN 2016gkg, przed “zapłonem” miała masę około pięciu mas naszego Słońca. Wcześniej ta gwiazda miała masę nawet dwadzieścia razy większą od naszego Słońca, jednak duża część materii została utracona, być może w formie transferu gazu (głównie wodoru) do towarzyszącej gwiazdy.

Było to pierwsze zarejestrowana i udokumentowana obserwacja “pierwszego światła” w zakresie widzialnym uzyskanym od supernowej. (...)
http://kosmonauta.net/2018/02/narodziny-supernowej-sn-2016gkg/
http://www.urania.edu.pl/tagi/sn-2016gkg
https://www.nature.com/articles/nature25151

Amateur astronomer captures rare first light from massive exploding star
By Robert Sanders, Media relations | FEBRUARY 21, 2018

Combining the data with theoretical models, the team estimated that the initial mass of the star was about 20 times the mass of our sun, though it lost most of its mass, probably to a companion star, and slimmed down to about 5 solar masses prior to exploding.

Filippenko’s team continued to monitor the supernova’s changing brightness over two months with other Lick telescopes: the 0.76-meter Katzman Automatic Imaging Telescope and the 1-meter Nickel telescope.

“The Lick spectra, obtained with just a 3-meter telescope, are of outstanding quality in part because of a recent major upgrade to the Kast spectrograph, made possible by the Heising-Simons Foundation as well as William and Marina Kast,” Filippenko said.
http://news.berkeley.edu/2018/02/21/amateur-astronomer-captures-rare-first-light-from-massive-exploding-star/

[Orionid]

FRB i silne pola magnetyczne?
BY KRZYSZTOF KANAWKA ON 27 LUTEGO 2018

(...) Astronomów od dekad fascynują energetyczne zjawiska, takie jak rozbłyski naszego Słońca czy innych gwiazd, nowe, supernowe, emisje pulsarowe czy też rozbłyski promieniowania gamma. Do dziś każde z tych zjawisk kryje wiele tajemnic, które wciąż czekają na naukowe wyjaśnienia.

Do tej listy można również dopisać tzw. rozbłyski Lorimera, w których istnienie jeszcze kilka miesięcy temu powątpiewało wielu astronomów. Inna nazwa tych rozbłysków to “Fast Radio Bursts” (FRB). Cała historia rozpoczyna się w 2007 roku, kiedy to za pomocą radioteleskopu Parkes Radio Telescope (PRT) w Australii zarejestrowano pierwszy bardzo energetyczny i krótki rozbłysk. Sygnał trwał zaledwie 5 milisekund, ale spektrum tego rozbłysku było „rozciągnięte” na szeroki zakres częstotliwości. Sugerowało to interakcję z kosmiczną materią wyemitowanego promieniowania podczas podróży na przestrzeni milionów lub nawet miliardów lat świetlnych i jednocześnie bardzo energetyczną naturę zjawiska.

Do dziś zarejestrowano jedynie kilkadziesiąt FRB. Wciąż dość niewiele o nich wiadomo, a próby wyjaśnienia tych zjawisk nie przekonują jeszcze środowiska naukowego. (...)

http://kosmonauta.net/2018/02/frb-i-silne-pola-magnetyczne/

[Orionid]

Wykryto oznaki istnienia pierwszych gwiazd we Wszechświecie
05.03.2018

Astronomom udało się odebrać sygnały wskazujące na obecność pierwszych gwiazd, które uformowały się zaledwie około 180 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Wyniki badań opublikowano w środę w czasopiśmie „Nature”.

Do poszukiwań takiego sygnału, świadczącego pośrednio o obecności pierwszych gwiazd, naukowcy wykorzystali radioteleskop o nazwie Experiment to Detect the Global Epoch of Reionization Signature (EDGES), który znajduje się w Murchison Radio-astronomy Observatory w Australii. Obserwacje rozpoczęto w sierpniu 2015 r. Grupą badawczą kierował dr Judd Bowman z Arizona State University w USA.

Po odfiltrowaniu zakłóceń od naszej własnej Galaktyki, generowanych przez człowieka i różnych innych zaburzeń, dostrzeżono przewidywany teoretycznie sygnał. Było to bardzo niewielkie osłabienie promieniowania. Naukowcy potrzebowali aż dwóch lat, aby upewnić się, że to rzeczywisty sygnał, a nie np. zaburzenia od szumu instrumentów lub detektorów.

Uważa się, że około 13,8 miliarda lat temu miał miejsce tzw. Wielki Wybuch i Wszechświat zaczął się gwałtownie rozszerzać. Na skutek rozszerzania, zjonizowana plazma wypełniająca kosmos szybko ochłodziła się. Po około 370 tysiącach lat zaczęły tworzyć się neutralne atomy wodoru, które później pod wpływem grawitacji tworzyły zgęszczenia, z których powstały pierwsze gwiazdy. Światło było wtedy blokowane przez gaz wodorowy.

Zobaczenie światła tych pierwszych gwiazd jest praktycznie niemożliwe dla teleskopów naziemnych, ale możliwa jest ich detekcja w sposób pośredni. Gdy we wczesnym Wszechświecie powstawały pierwsze gwiazdy, ich ultrafioletowe promieniowanie oddziaływało na pierwotny gaz wodorowy i wzbudzało go do przejścia w inny stan, w którym absorbował fotony kosmicznego promieniowania tła. Teoretycznie więc można by było spróbować wykryć spowodowane tym niewielkie osłabienie tzw. kosmicznego promieniowania tła. I właśnie to udało się dokonać naukowcom z grupy dr Bowmana.

Przy czym o ile wodór neutralny absorbuje i emituje promieniowanie na fali o długości 21 cm (1420 MHz), to wskutek rozszerzania się Wszechświata, promieniowanie z odległych krańców kosmosu będziemy odbierali na niższych częstotliwościach. Opisywane osłabienie wykryto na częstotliwości 78 MHz, co na podstawie przesunięcia ku czerwieni oznacza, że sygnał pochodzi z okresu 180 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Dodatkowo ustalono, iż osłabienie w sygnale zaniknęło w ciągu kolejnych 100 milionów lat przypuszczalnie dlatego, że atomy wodoru zostały przez ten okres rozgrzane powyżej temperatury promieniowania.

Dzięki innym projektom, takim jak rozmieszczona w kilku krajach europejskich sieć radioteleskopów LOFAR pracująca na niskich częstotliwościach radiowych, astronomom być może uda się w przyszłości wykonać mapy zmian intensywności opisywanego sygnału na niebie.

Okazało się, że wykryty sygnał jest dwukrotnie silniejszy niż przewidywano teoretycznie. Możliwe są dwa wytłumaczenia: albo tło radiowe było w tamtej epoce Wszechświata silniejsze niż sądzą naukowcy, albo gaz wodorowy był znacznie chłodniejszy. Badacze z grupy Bowmana uważają, że bardziej prawdopodobne jest to drugie wyjaśnienie. Co prawda nie wiadomo, co mogłoby tak ochłodzić wodór, ale jest obiecujący kandydat do takiego zadania – to ciemna materia, tajemniczy składnik Wszechświata, którego jest znacznie więcej niż zwykłem materii. Ciemna materia nie świeci, ani nie absorbuje promieniowania, a o jej istnieniu wnioskujemy na podstawie oddziaływań grawitacyjnych na zwykłą materię. Jeśli dalsze badania potwierdziłyby przypuszczenie Bowmana, to dowiedzielibyśmy się czegoś więcej na temat własności ciemnej materii.

Więcej informacji: https://www.nature.com/articles/nature25792.epdf

https://www.nature.com/articles/d41586-018-02616-8 (PAP)
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C28520%2Cwykryto-oznaki-istnienia-pierwszych-gwiazd-we-wszechswiecie.html

[Slavin]

Wiele mniejszych czarnych dziur w centrum Drogi Mlecznej



Astrofizycy odkryli 12 układów podwójnych z małomasywnymi czarnymi dziurami, które krążą wokół radioźródła Sgr A* w centrum naszej Drogi Mlecznej. Ich istnienie sugeruje, że tych mniejszych czarnych dziur może być tam znacznie więcej - nawet 10 000!

Naukowcy z Columbia University jako pierwsi w historii zdołali jednoznacznie zidentyfikować kilkanaście czarnych dziur krążących wokół centrum naszej Galaktyki, odpowiadającemu lokalizacji zwartego radioźródła znanego już od lat jako Sagittarius A* (Sgr A*) i samego w sobie zawierającego galaktyczną, supermasywną czarną dziurę (ang. SMBH). To ciekawe odkrycie, które zdaje się obiecywać nowe możliwości w zakresie lepszego zrozumienia Wszechświata.

Tak naprawdę nie wiemy dziś zbyt wiele o tym, w jaki sposób wielkie i masywne czarne dziury wchodzą w interakcje z małymi czarnymi dziurami. Jak więc możemy się tego dowiedzieć? Badając Drogę Mleczną. Jest ona tak naprawdę jedyną galaktyką, w której możemy to w miarę bezpośrednio zaobserwować. Przy obecnych możliwościach technicznych nie jesteśmy po prostu w stanie zobaczyć takich oddziaływań w innych galaktykach.

Przez ponad dwie dekady naukowcy bezskutecznie poszukiwali dowodów potwierdzających teorię, że tysiące czarnych dziur mogą otaczają supermasywne czarne dziury rezydujące w centrach dużych galaktyk. Radioźródło Sgr A* jest otaczane przez halo z gazu i pyłu, które stanowią doskonałą pożywkę dla rodzących się, masywnych gwiazd. Największe z nich żyją tam, tam też umierają i, jeśli mają naprawdę duże masy początkowe, mogą ostatecznie zamienić się w czarne dziury. Dodatkowo czarne dziury spoza tego halo mogą znajdywać się na tyle blisko supermasywnej czarnej dziury w centrum Galaktyki, że podlegają jej silnym wpływom i w efekcie tracą swą energię, po czym opadają bliżej ku centrum i zostają również uwięzione w halo.

Choć większość tych uwięzionych czarnych dziur pozostaje zdaniem astronomów samotna, niektóre z nich przechwytują pobliskie gwiazdy i wiążą się z nimi w układy podwójne. Naukowcy są przekonani, że w galaktycznym centrum gęstość zarówno izolowanych, jak i będących składnikami takich układów dziur jest bardzo wyraźna - tym większa, im bliżej samego jego środka, czyli centralnej czarnej dziury. Poprzednie, nieudane próby znalezienia takiego maksimum gęstości skupiały się na poszukiwaniu jasnego rozbłysku promieniowania rentgenowskiego, który pojawia się, gdy czarne dziury łączą się z towarzyszącymi im gwiazdami. Jednak centrum Galaktyki leży na tyle daleko od nas, że te wybuchy są efektywnie bardzo rzadko na tyle jasne, byśmy byli w stanie je zaobserwować.

Zespół z Uniwersytetu w Columbii przyjął więc inną taktykę - poszukiwał słabszej, ale bardziej stabilnej w czasie emisji rentgenowskiej wypromieniowywanej już po początkowym wiązaniu się układów podwójnych złożonych z czarnej dziury i gwiazdy. Zwróćmy uwagę na to, że nie szukano samotnych czarnych dziur. Odizolowane czarne dziury są po prostu ...czarne. Gdy są do tego niewielkie, bardzo trudno jest je wykryć. Ale gdy podobne obiekty łączą się z gwiazdą, ma miejsce emisja promieniowania rentgenowskiego, które jest już dość łatwo wykrywalne.

Naukowcy zajrzeli do danych archiwalnych z Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra, aby przetestować tę nowo opracowaną technikę. Poszukiwali śladów emisji rentgenowskiej typowej dla układów podwójnych z czarną dziurą o niskiej masie, będących w tak zwanycm w stanie nieaktywnym. W promieniu trzech lat świetlnych od Sgr A* znaleźli ich jak dotąd dwanaście. Przeanalizowali następnie właściwości i rozmieszczenie przestrzenne zidentyfikowanych układów, a na ich podstawie zdołali ocenić, że w samym centrum naszej Galaktyki może znadować się nawet 300 do 500 czarnych dziur będących składnikami układów podwójnych, a także około 10 000 czarnych dziur ewoluujących samotnie.

Wnioski te mają też ważne implikacje dla dalszych badań fal grawitacyjnych - znajomość nawet tylko szacunkowej liczby czarnych dziur w centrum typowej galaktyki może nam pomóc w lepszym przewidywaniu, ilu zdarzeń związanych z emisją tych fal należy oczekiwać.

http://news.columbia.edu/content/1904

https://www.nature.com/articles/nature25029

http://www.urania.edu.pl/wiadomosci/wiele-mniejszych-czarnych-dziur-centrum-drogi-mlecznej-4264.html

[Orionid]

Hubble dostrzegł najdalszą gwiazdę
05.04.2018


Fot. NASA, ESA, P. Kelly (University of Minnesota)

Korzystając z Kosmicznego Teleskopu Hubble`a i tzw. soczewkowania grawitacyjnego, astronomowie zaobserwowali najdalszą gwiazdę, oddaloną od Ziemi aż o 9 mld lat świetlnych. Jej światło może zdradzić niektóre tajemnice ciemnej materii, budowy gromad galaktyk i ewolucji gwiazd.

Międzynarodowy zespół kierowany przez specjalistów z University of Minnesota, na łamach pisma „Nature Astronomy” doniósł o odkryciu leżącej w spiralnej galaktyce gwiazdy tak odległej, że jej światło biegło do Ziemi aż 9 mld lat.

Zostało więc ono wyemitowane, kiedy Wszechświat liczył sobie zaledwie 4,4 mld lat, czyli osiągnął ok. 30 proc. obecnego wieku.

Badacze dostrzegli ją przypadkiem, podczas obserwacji wybuchu odległej supernowej nazwanej Refsdal. Stało się to wykonalne dzięki tzw. soczewkowaniu grawitacyjnemu.

W zjawisku tym, masywny obiekt stojący na drodze promieni światła zakrzywia je i skupia. Efekt ten pozwolił na wzmocnienie odbieranego przez teleskop światła aż 2 tys. razy.

„Podobnie jak w przypadku wybuchu supernowej Refsdal, światło odległej gwiazdy uległo wzmocnieniu, dzięki czemu stała się widoczna dla Hubble`a” - mówi kierujący pracami prof. Patrick Kelly. „Ta gwiazda znajduje co najmniej 100 razy dalej niż następna, pojedyncza gwiazda, którą możemy badać, nie licząc eksplozji supernowych” - dodaje astronom.

W jej przypadku nałożyły się jednak dwa różne, sprzyjające badaczom efekty. Jeden to soczewkowanie spowodowane przez odległą o 5 mld lat świetlnych od Ziemi gromadę galaktyk MACS J1149+2223. Drugi to tzw. mikrosoczewkowanie, wywołane w tym wypadku przez leżący w tej gromadzie stosunkowo niewielki obiekt o masie trzykrotnie większej od Słońca.

Światło nowo odkrytej gwiazdy nazwanej Icarus (lub MACS J1149+2223 Lensed Star 1, w skrócie LS1) niesie mnóstwo cennych informacji.

„Odkrycie LS1 pozwala na nowy wgląd w skład gromady galaktyk. Wiemy, że mikrosoczewkowanie było wywołane przez gwiazdę, gwiazdę neutronową lub czarną dziurę o masie gwiazdy” - wyjaśnia jeden z badaczy prof. Steven Rodney z University of South Carolina.

Icarus może więc pomóc astronomom w badaniach niewidocznych innymi sposobami gwiazd neutronowych i czarnych dziur. Dzięki odkryciu łatwiejsze może być m.in. oszacowanie, ile takich obiektów kryje się we wzmacniającej światło gromadzie.

Gromady galaktyk należą tymczasem do największych i najbardziej masywnych struktur we Wszechświecie, więc poznanie ich składu dostarczyć może też nowych informacji o kompozycji Wszechświata. Dotyczy to także tajemniczej, ciemnej materii.

„Jeśli ciemna materia przynajmniej częściowo składa się ze stosunkowo lekkich czarnych dziur, jak niedawno zaproponowano, powinniśmy to dostrzec w spektrum światła LS1” - mówi prof. Kelly.

Po wykryciu gwiazdy, badacze przeprowadzili jej dokładniejsze obserwacje. Wykazały one, że gwiazda należy do grupy olbrzymich gwiazd typu B. Jak wyjaśniają autorzy odkrycia, to ekstremalnie jasne, niebieskie obiekty ponad dwa razy gorętsze od Słońca.

Icarus może zwiastować początek nowej ery badania dalekich gwiazd. To dlatego, że niedługo ma zostać wystrzelony Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, który będzie w stanie dostrzec dużo więcej takich ciał.

Więcej informacji:

https://www.spacetelescope.org/news/heic1807/
https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/hubble-uncovers-the-farthest-star-ever-seen (PAP)
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C28945%2Chubble-dostrzegl-najdalsza-gwiazde.html

[Orionid]

Teleskop Hubble’a zmierzył dokładnie dystans do gromady kulistej
10.04.2018 aktualizacja 10.04.2018 ©


Gromada kulista NGC 6397. Źródło: NASA, ESA, T. Brown, S. Casertano (STScI); Acknowledgement: NASA, ESA, J. Anderson (STScI).

Astronomom udało się po raz pierwszy wyznaczyć odległość do gromady kulistej gwiazd z dokładnością do 3 procent. Wcześniej niepewności pomiarów były sporo większe. Udało się tego dokonać dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Hubble’a – poinformowała NASA.

Gromada kulista NGC 6397 jest jedną z najbliższych względem Ziemi. Najnowsze pomiary dokonane przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Hubble’a pozwoliły wyznaczyć dystans do niej z dokładnością do 3 procent. Wcześniej błędy wynosiły w zależności od metody określania odległości od 10 do nawet 20 procent. Teraz wiemy, że od gromady kulistej NGC 6397 dzieli nas 7800 lat świetlnych.

Dokładna znajomość odległości do gromady kulistej jest istotna, bowiem takie gromady są wykorzystywane do sprawdzania modeli gwiazdowych opisujących własności młodych i starych populacji gwiazd. Jeżeli model zgadza się z pomiarami, daje to naukowcom większość pewność, że uzyskiwane wyniki będą poprawne także dla dalszych obiektów. Do tej pory astronomowie znali dokładne odległości do znacznie młodszych gromad otwartych, ponieważ znajdują się one bliżej Układu Słonecznego.

Gromady kuliste to zgrupowania zawierające zwykle setki tysięcy gwiazd skupionych w sferycznym kształcie (stąd nazwa). Rozmieszczone są zwykle wokół głównego dysku galaktyki, w tzw. halo galaktycznym. W przypadku naszej galaktyki – Drogi Mlecznej – znamy około 150 gromad kulistych.

W celu ustalenia dystansu do gromady kulistej NGC 6397 zespół, którym kierował Tom Brown ze Space Telescope Science Institute (STScI) w Baltimore (Maryland, USA), użył metody paralaksy trygonometrycznej. Mierzy się w niej niewielkie, pozorne zmiany pozycji obiektu na niebie spowodowane zmianą pozycji obserwatora, wykorzystując fakt, iż Ziemia krąży po orbicie wokół Słońca. Obserwując w różnym okresie roku możemy patrzeć na dany obiekt z miejsc oddalonych od siebie o miliony kilometrów. Znając odległość pomiędzy miejscami, z których dokonywaliśmy pomiaru oraz kąt, o jaki przesunęła się pozorna pozycja obiektu na niebie, możemy z trygonometrii obliczyć dystans do obiektu.

Badacze przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Hubble’a zmierzyli paralaksy do 40 gwiazd w gromadzie NGC 6397, dokonując pomiarów, co 6 miesięcy przez dwa lata. Ponieważ analizowano kilkadziesiąt gwiazd, uzyskano dokładniejsze wyniki, niż gdyby zajmowano się tylko pojedynczą gwiazdą.

Niewielkie ruchy gwiazd gromady na niebie były na poziomie 1/100 piksela w kamerze teleskopu. Mierzono je z dokładnością do 1/3000 piksela. Odpowiada to mierzeniu rozmiaru opony samochodowej leżącej na Księżycu z dokładnością do pojedynczych centymetrów.

Naukowcy mają nadzieję na uzyskanie jeszcze lepszej precyzji. Dokładność wyznaczenia odległości do gromady może osiągnąć 1 procent, gdy połączy się dane z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a z wynikami misji Gaia prowadzonej przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). Gaia jest obecnie w trakcie mierzenia pozycji bardzo wielu gwiazd metodą paralaksy trygonometrycznej.

Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie naukowym „The Astrophysical Journal Letters”. (PAP)
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C28978%2Cteleskop-hubblea-zmierzyl-dokladnie-dystans-do-gromady-kulistej.html

[Orionid]

Znaleziono osamotnioną gwiazdę neutronową poza naszą galaktyką
11.04.2018


Pozostałość po supernowej 1E 0102.2-7219 po wybuchu sprzed 2000 lat. Nałożono obrazy z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (czerwone tło i kolor zielony w mgławicy), z instrumentu MUSE na teleskopie VLT (czerwony pierścień wewnątrz mgławicy) oraz Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra (barwy niebieska i różowa). Niebieska kropka wewnątrz pierścienia to gwiazda neutronowa. Źródło: ESO/NASA, ESA and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)/F. Vogt et al.

Dzięki nowym zdjęciom wykonanym m.in. przez teleskop VLT, astronomom udało się zidentyfikować trudno wykrywalną martwą gwiazdę w galaktyce sąsiadującej z Drogą Mleczną – poinformowało Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO).

W szczególności w badaniach wykorzystano naziemny Bardzo Duży Teleskop (VLT) pracujący w Chile i należący do ESO oraz funkcjonujące w kosmosie Obserwatorium Rentgenowskie Chandra, które należy do NASA.

Znaleziony obiekt – gwiazda neutronowa – jest schowany w gazowych pasmach mgławicy w Małym Obłoku Magellana, sąsiedniej galaktyce odległej od nas o około 200 tysięcy lat świetlnych. Mgławica, wewnątrz której znajduje się gwiazda neutronowa, jest pozostałością po wybuchu supernowej sprzed 2000 lat. Samej gwiazdy neutronowej, która również pozostaje po takiej eksplozji, nie udawało się jednak do tej pory odnaleźć wewnątrz tej mgławicy.

Dopiero najnowsze dane z instrumentu MUSE na VLT ujawniły istnienie pierścienia gazu w systemie oznaczonym jako 1E 0102.2-7219. Pierścień ten powoli ekspanduje w otoczeniu innych szybko poruszających się włókien gazu i pyłu pozostawionych po wybuchu supernowej.

Okazało się, że zawierający neon oraz tlen pierścień jest wyśrodkowany na źródle promieniowania rentgenowskiego oznaczonego jako p1 – perfekcyjnie otacza to źródło. Tak jakby natura zaznaczyła astronomom okręgiem miejsce „szukajcie tutaj”.

Gwiazdy neutronowe to pozostałości po wybuchach gwiazd masywnych jako supernowe. Taka gwiazda neutronowa ma masę większą niż nasze Słońce, ale rozmiary rzędu 10 lub 20 km. Jeżeli jest pulsarem, czyli możemy od niej wykryć regularne radiowe impulsy, wtedy jest względnie łatwa do odnalezienia. Jednak teoria wskazuje, że we Wszechświecie powinny powszechnie występować także izolowane gwiazdy neutronowe o względnie słabych polach magnetycznych, które nie promieniują jako pulsary.

Ponieważ koincydencja pomiędzy pozycją wspomnianego pierścienia gazu, a źródłem rentgenowskim jest bardzo duża, jest to argument za tym, że obiekt faktycznie znajduje się wewnątrz mgławicy – pozostałości po supernowej, a nie znalazł się na niebie na tej samej linii widzenia przypadkowo. Fakt ten i dalsze analizy obserwacji rentgenowskich pozwoliły wykazać, że astronomowie mają do czynienia właśnie z gwiazdą neutronową.

„To pierwszy obiekt tego rodzaju, który udało się potwierdzić poza Drogą Mleczną. Było to możliwe dzięki użyciu MUSE. Sądzimy, że może to otworzyć nowe kanały odkryć i badań tych nieuchwytnych gwiezdnych pozostałości” - skomentowała Liz Bartlett, stażystka w ESO, która jest współautorką badań.

Badaniami zespołu kierował Frédéric Vogt, również odbywający staż naukowy w ESO w Chile. Publikacja opisująca wyniki ukazała się w „Nature Astronomy” (http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1810/eso1810a.pdf).
(PAP)
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C29010%2Cznaleziono-osamotniona-gwiazde-neutronowa-poza-nasza-galaktyka.html

[Orionid]

Fizycy rozpoczęli poszukiwania aksjonów mogących wyjaśnić ciemną materię
17.04.2018


Hala laboratoryjna eksperymentu ADMX w University of Washington. Sam detector ADMX znajduje się pod spodem, otoczony polem magnetycznym. Źródło: Mark Stone/University of Washington.

Dzięki nowym niskoszumowym nadprzewodzącym wzmacniaczom kwantowym fizycy mogą rozpocząć eksperymentalne poszukiwania aksjonów - hipotetycznych cząstek rozważanych jako jedna z możliwości wyjaśniających istnienie ciemnej materii – poinformowały amerykańskie ośrodki naukowe.

Informację przekazały University of California w Berkeley oraz University of Washington w Seattle.

Eksperymentalne poszukiwania aksjonów będą prowadzone w ramach projektu Axion Dark Matter Experiment (ADMX) w laboratoriach University of Washington w Seattle, który w ostatnich dniach zaprezentował wyniki świadczące o tym, że uzyskał na tyle dużą czułość, by "usłyszeć" potencjalne oznaki istnienia aksjonów ciemnej materii.

Ciemna materia to tajemniczy składnik Wszechświata, którego jest wielokrotnie więcej, niż zwykłej materii. Ciemnej materii nie widzimy; o jej istnieniu wnioskujemy na podstawie oddziaływań grawitacyjnych, jakie wywiera ona na zwykłą materię w kosmosie, a także na podstawie jej wpływu na ruch obiektów i normalnej materii we Wszechświecie. Od wielu lat trwają poszukiwania wyjaśnienia, co może stanowić ciemną materię. Rozważano np. masywne obiekty w halo galaktyk (tzw. MACHO), albo słabo oddziałujące masywne cząstki (tzw. WIMP), ale także właśnie aksjony.

Gdyby udało się potwierdzić istnienie aksjonów - miałoby to wpływ nie tylko na badania ciemnej materii, ale także rozwiązałoby problemy, z którymi boryka się tzw. model standardowy cząstek elementarnych. Chodzi m.in. o problem, że neutrony powinny mieć dipolowy moment elektryczny, a go nie posiadają. Aksjony zostały zaproponowane w 1977 właśnie po to, aby wyjaśnić brak obserwacji tej cechy u neutronów.

Aksjony - jeśli istnieją - oddziałują ze zwykłą materią niezwykle rzadko, więc bardzo trudno je wykryć. Mogą przelecieć nawet przez całą Ziemię bez "dotknięcia" cząstki zwykłej materii. Fizycy próbuję wykryć aksjony w eksperymencie ADMX poprzez wytworzenie silnego pola magnetycznego i użycie specjalnej tuby odbijającej, aby zmusić aksjony do zmiany na fotony o częstotliwości mikrofalowej, a następnie przy pomocy wzmacniaczy kwantowych "usłyszeć" je. Wszystko to musi się odbywać w najniższej możliwej temperaturze, aby obniżyć szumy tła.

O ile obniżenie szumu termicznego jest względnie proste (wystarczy obniżyć temperaturę detektora do 0,1 kelwina), o tyle eliminacja szumu od standardowych wzmacniaczy z tranzystorów półprzewodnikowych wciąż napotyka trudności. I właśnie tutaj zastosowanie znalazły specjalne detektory magnetyczne: nadprzewodzące urządzenia kwantowej interferencji (ang. SQUIDs – superconducting quantum interference devices). Wzmacniacz stosujący tę technologię opracował dwie dekady lat temu John Clarke, profesor na University of California w Berkeley. Początkowo wzmacniacze SQUID pracowały z częstotliwościami do 100 MHz, ale potrzebne były urządzenia o większych częstotliwościach, które w kolejnych latach udało się opracować.

Teraz udało się zastosować nowe urządzenia do aparatury eksperymentu ADMX i wykazać, że działają one prawidłowo. Nowa technologia pozwala zredukować szum o czynnik 30 na częstotliwości 600 MHz. Jeśli wystąpi sygnał od aksjonów, będzie go można wyraźnie wykryć. Fizycy planują starannie sprawdzić miliony częstotliwości w nadziei na detekcję sygnału od fotonów wyprodukowanych przy rozpadzie aksjonów. (PAP)
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C29136%2Cfizycy-rozpoczeli-poszukiwania-aksjonow-mogacych-wyjasnic-ciemna-materie

[Orionid]

Powstaje nowa mapa Drogi Mlecznej; w projekcie biorą udział Polacy
25.04.2018

Największa i najdokładniejsza z dotychczasowych map naszej Galaktyki – Drogi Mlecznej – powstanie dzięki danym zebranym przez kosmiczne obserwatorium Gaia, należące do Europejskiej Agencji Kosmicznej. Istotną rolę w projekcie odgrywają polscy astronomowie.

Nowy katalog (Gaia DR2) zawierający cenne informacje o pozycji, odległości od Ziemi oraz prędkości ponad miliarda gwiazd Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) przedstawiła w środę.

„Ogłoszony dzisiaj katalog obserwatorium Gaia zrewolucjonizuje astronomię. Dziesiątki prac naukowych czeka już na publikację, a to wszystko jest możliwe dzięki precyzyjnym i tak obszernym danym” – mówi zaangażowany w projekt dr hab. Łukasz Wyrzykowski z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego.

Gaia to bezzałogowa sonda Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) przeznaczona do precyzyjnych pomiarów astrometrycznych. Wystrzelona 19 grudnia 2013 roku z kosmodromu w Gujanie Francuskiej, rozpoczęła swoje pięcioletnie obserwacje w czerwcu 2014 roku.

Głównym celem prac obserwatorium Gaia jest wykonanie precyzyjnej, trójwymiarowej mapy Drogi Mlecznej. Poznanie dokładnej struktury galaktycznego dysku, w którym znajduje się Układ Słoneczny będzie stanowić układ odniesienia dla wszystkich przyszłych obserwacji nieba. Dane dostarczone przez Gaia pozwolą ponadto badać grupy gwiazd w tej samej odległości od Ziemi, gromady gwiazd, a także układy podwójne gwiazd – również takie, gdzie ze względu na odległość między obiektami oddziaływanie grawitacyjne jest już bardzo słabe - podano w komunikacie przesłanym PAP przez Obserwatorium Astronomiczne UW.

Jak poinformowano, w prace nad konwersją danych telemetrycznych na informację użyteczną pod względem naukowym jest zaangażowanych niemal pół tysiąca naukowców i inżynierów oprogramowania zrzeszonych w ramach Konsorcjum Przetwarzania i Analizy Danych (ang. Gaia DPAC – Gaia Data Processing and Analysis Consortium). Członkowie DPAC pochodzą z 20 europejskich państw, w tym Polski, jak również z Algierii, Brazylii, Izraela i USA.

Wkład strony polskiej w projekt to przede wszystkim prace dr. hab. Łukasza Wyrzykowskiego z Obserwatorium Astronomicznego UW, zajmującego się poszukiwaniem supernowych i soczewkujących czarnych dziur, dr. Arkadiusza Hypkiego tworzącego narzędzia do analizy danych i dr. Toniego Santana-Ross z Uniwersytetu im. A. Mickiewicza prowadzącego badania nad planetoidami.

„Katalog Gaia już ma ogromne rozmiary. W ciągu kilku lat powiększy się o kolejne obserwacje i docelowo zajmować będzie około 1 petabajt danych. To sprawia, że astroinformatyka staje się coraz bardziej istotną dziedziną astronomii” – skomentował dr Arkadiusz Hypki z Obserwatorium Astronomicznego UAM, cytowany w komunikacie.

Według dr. Wyrzykowskiego stan wiedzy o Galaktyce sprzed Gaia DR2 można porównać do sytuacji, gdy próbujemy chodzić po lesie z jednym zasłoniętym okiem.

„Chociaż widzimy wszystkie drzewa, to nie potrafimy powiedzieć, które są bliżej, a które dalej – co grozi również wpadnięciem na któreś z nich. Katalog Gaia DR2 to brakujące drugie oko, dzięki któremu zaczynamy +widzieć+ odległości do gwiazd. Zresztą Gaia do mierzenia odległości używa dokładnie takiego samego efektu jak nasze oczy – zjawiska paralaksy – tyle, że robi to znacznie dokładniej” - opisał w komunikacie astronom z UW.

Wyjaśnił, że w pracy nad poszukiwaniami zjawisk krótkotrwałych, dzięki znajomości odległości astronomowie będą mogli łatwiej odróżnić rozbłysk w odległej galaktyce od małej flary w naszej Galaktyce. „Precyzyjne pomiary odległości i ruchów gwiazd pozwolą łatwiej znajdować sygnał od samotnych czarnych dziur, działających jak soczewki grawitacyjne” – dodał dr hab. Łukasz Wyrzykowski.

Dr hab. Łukasz Wyrzykowski jest zaangażowany w misję Gaia od 2008 roku. W latach 2008-2015 pracował na Uniwersytecie w Cambridge nad przygotowaniem systemu do wykrywania zjawisk tymczasowych, np. supernowych. Jest również odpowiedzialny za organizację sieci naziemnych teleskopów, które dostarczają uzupełniające obserwacje zjawisk astrofizycznych wykrytych przez satelitę Gaia. Prace te prowadzone są w obrębie czteroletniego pan-europejskiego programu OPTICON, wspierającego rozwój europejskiej astronomii w ramach programu ramowego Horyzont 2020 Komisji Europejskiej. Badania naukowe w ramach misji Gaia są wsparte również grantami Ministerstwa Nauki i Szkolnictwa Wyższego oraz Narodowego Centrum Nauki.

Dr Arkadiusz Hypki jest adiunktem na Uniwersytecie im. A. Mickiewicza w Poznaniu. W swojej pracy zajmuje się badaniem ewolucji dynamicznej oraz gwiazdowej gromad kulistych. W ramach misji Gaia zaangażowany jest w tworzenie oprogramowania do analizy dużych zbiorów danych. Jest autorem programu BEANS, który ułatwia pracę nad danymi z katalogu Gaia, aby móc je porównywać z symulacjami numerycznymi. Prace te są współfinansowane przez Narodowe Centrum Nauki.

PAP - Nauka w Polsce
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C29264%2Cpowstaje-nowa-mapa-drogi-mlecznej-w-projekcie-biora-udzial-polacy.html

[Orionid]

Astronomowie sfotografowali różnorodne dyski wokół młodych gwiazd
17.04.2018


Przykłady dysków wokół młodych gwiazd, sfotografowanych przy pomocy instrumentu SPHERE na teleskopie VLT. ŹródŁo: ESO/H. Avenhaus et al./E. Sissa et al./DARTT-S and SHINE collaborations

Astronomowie uzyskali obrazy dysków wokół młodych gwiazd w dużej różnorodności kształtów i rozmiarów. W części z nich widać efekty pochodzące od formujących się planet. Zdjęcia zaprezentowało Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO).

Naukowcy prowadzili obserwacje przy pomocy instrumentu SPHERE, zamontowanego na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w Obserwatorium Paranal w Chile, które należy do Europejskiego Obserwatorium Południowego. SPHERE pozwala na stłumienie światła gwiazdy, tak aby można było uzyskiwać lepsze obrazy obszarów w bezpośredniej ich bliskości, które inaczej ginęłyby w blasku gwiazdy.

Podstawowym zadaniem SPHERE jest odkrywanie i badanie planet pozasłonecznych (egzoplanet) krążących wokół pobliskich gwiazdy. Robi to metodą bezpośredniego obrazowania takich obiektów. Ale można go wykorzystać także do szczegółowego badania dysków materii wokół młodych gwiazd, czyli miejsc, w których powstają planety.

Większość zdjęć, które zaprezentowano, została uzyskana w ramach przeglądu o nazwie DARTTS-S (Discs ARound T Tauri Stars with SPHERE). Obejmuje on gwiazdy znajdujące się względnie blisko Układu Słonecznego. Odległości do zbadanych obiektów mieszczą się w przedziale od 230 do 550 lat świetlnych, co przy rozmiarach całej naszej galaktyki (rzędu 100 tysięcy lat świetlnych) oznacza nasze najbliższe sąsiedztwo.

Wiele zbadanych w tym przypadku dysków jest związanych z gwiazdami typu T Tauri. Jest to klasa bardzo młodych gwiazd o wieku poniżej 10 milionów lat i zmiennej jasności. Dyski wokół nich zawierają gaz, pył i planetozymale, czyli składniki, z których powstają planety. Podobnie mógł wyglądać kiedyś Układ Słoneczny w okresie swojego formowania się.

Dyski wokół młodych gwiazd widzimy w dużej różnorodności kształtów i rozmiarów. W niektórych występują np. jasne pierścienie, a w innych pierścienie są ciemne. Patrzymy też pod różnymi kątami, bardziej z góry - prostopadle do płaszczyzny dysku, wtedy dysk będzie miał kształt okrągły, albo bardziej z boku - w płaszczyźnie dysku, czyli będziemy go widzieć jako wąski twór.

Wyniki badań prowadzonych przez dwa międzynarodowe zespoły badawcze ukażą się w czasopismach naukowych „Astrophysical Journal” oraz „Astronomy & Astrophysics” (http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1811/eso1811b.pdf)

(PAP)
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C29095%2Castronomowie-sfotografowali-roznorodne-dyski-wokol-mlodych-gwiazd.html

[Orionid]

Astronomowie odkryli formujące się gromady galaktyk we wczesnym Wszechświecie
29.04.2018

.
Artystyczna wizja galaktycznego megamerdżera SPT2349-56. Źródło: ESO/M. Kornmesser.

Dzięki radioteleskopom ALMA i APEX naukowcom udało się spojrzeć na początki wielkich kosmicznych karamboli: kolizje młodych galaktyk gwiazdotwórczych prowadzące do powstawania gromad galaktyk we wczesnym okresie istnienia Wszechświata.

O odkryciu poinformowały Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), amerykańskie National Radio Astronomy Observatory (NRAO) oraz niemiecki Instytut Maxa Plancka ds. Radioastronomii w Bonn (MPIfR). Wyniki badań zostały opublikowane w „Nature” i „Astrophysical Journal”.

Dwóm międzynarodowym zespołom naukowców udało się wykryć zaskakująco gęste koncentracje galaktyk zmierzających do połączenia się (tzw. merdżer, ang. merger) i tworzących jądra struktur, które później staną się gigantycznymi gromadami galaktyk. Pierwszym zespołem kierował Tim Miller z Dalhousie University (Kanada) i Yale University (USA), a drugim Iván Oteo z University of Edinburgh (Wielka Brytania).

W pierwszym przypadku obserwowano obiekt oznaczony jako SPT2349-56. Okazało się, że światło biegnie od niego przez 90 proc. odległości obserwowalnego Wszechświata (12,4 miliarda lat świetlnych) – było wysłane, gdy Wszechświat miał około jedną dziesiątą obecnego wieku (około 1,4 miliarda lat). Co więcej, poszczególne galaktyki w tej kosmicznej kolizji na wielką skalę są pyłowymi galaktykami gwiazdotwórczymi. Rodzą się tam tysiące gwiazd rocznie (dla porównania w Drodze Mlecznej powstaje obecnie średnio jedna gwiazda rocznie).

Czas życia pyłowych obszarów gwiazdotwórczych jest względnie krótki, gdyż bardzo szybko zużywają materiał na nowe gwiazdy, więc w różnych obszarach Wszechświata są w danym momencie powinny być w mniejszości. Natomiast tak duża ich koncentracja w jednym czasie istnienia Wszechświata jest tajemnicza i wymaga dalszego zbadania. Galaktyki te są skupione w obszarze zaledwie trzykrotnie większym niż wymiary Drogi Mlecznej.

W drugim przypadku również udało się dostrzec podobny galaktyczny megamerdżer. Najpierw Teleskop Bieguna Południowego (SPT – South Pole Telescope) oraz Kosmiczne Obserwatorium Herschel sfotografowały dwie słabe smugi światła. Zbadano je dokładniej przy pomocy teleskopów ALMA i APEX, co potwierdziło, że obiekty te mają nietypową strukturę i że ich światło zostało wyemitowane 1,5 miliarda lat po Wielkim Wybuchu, czyli dużo wcześniej niż oczekiwano. Dodatkowo sieć radioteleskopów ALMA pokazała, że plamki te nie są pojedynczymi obiektami, a składają się z 14 oraz 10 indywidualnych galaktyk masywnych, z których każda ma rozmiary porównywalne z odległością, jaka dzieli Drogę Mleczną od Obłoków Magellana.

To może być dopiero początek – uważa Carlos De Breuck, astronom z ESO. Naukowiec sądzi, że odkrycia dokonane przez ALMA to zaledwie wierzchołek góry lodowej, a kolejne obserwacje pokażą, że prawdziwa liczba galaktyk gwiazdotwórczych może być znacznie większa (nawet trzykrotnie).

Tak szybkie formowanie się masywnych protogromad galaktyk jest zaskoczeniem dla astronomów. Do tej pory sądzono, że gromady galaktyk rozrastały się stopniowo w ciągu miliardów lat. A tymczasem już 1,5 miliarda lat po Wielkim Wybuchu mamy początki takich masywnych struktur.(PAP)
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news,29288,astronomowie-odkryli-formujace-sie-gromady-galaktyk-we-wczesnym

[Orionid]

Wokół starzejącego się Słońca rozbłyśnie barwna mgławica
10.05.2018

Słońce za kilka miliardów lat rozrzuci wokół siebie swoje zewnętrzne warstwy i rozświetli je, tworząc barwną mgławicę planetarną. Astronomowie, w tym Polak, zbadali ewolucję mgławic i rzucili nowe światło na starzenie się gwiazd.

Mgławice planetarne mogą być na nocnym niebie prawdziwą pięknością. Wyglądają jak gigantyczne, zawieszone w przestrzeni kosmicznej kolorowe chmury. To obiekty tak fotogeniczne, że trafiają na okładki kolejnych książek o astronomii i otrzymują działające na wyobraźnię nazwy: Spirograf, Kocie Oko, Mały Duch, Eskimos, Białooki Groszek, Czerwony Pająk, Ślimak...

WIDOWISKOWY STRIPTIZ STAREJ GWIAZDY

Mgławice planetarne mogą powstawać pod koniec życia średniej wielkości gwiazd. Gwiazda rozrzuca wtedy wokół siebie swoje zewnętrzne warstwy i traci nawet 50-80 proc. swojej masy. W centrum pozostaje tylko supergorące jądro. Emituje ono wówczas jedynie niewidoczne gołym okiem promieniowanie UV. Promieniowanie to, kiedy dociera do rozrzuconej otoczki, jonizuje gaz, a mgławica - gigantyczna chmura wokół - zaczyna świecić światłem widzialnym. "Wodór świeci na czerwono, a dwukrotnie zjonizowany tlen - na żółtozielono. To dlatego mgławice są takie ładne i łatwo je obserwować" - wyjaśnia w rozmowie z PAP prof. Krzysztof Gęsicki z Uniwersytetu Mikołaja Kopernika w Toruniu.

Prof. Gęsicki wspólnie z kolegami z Argentyny i Wielkiej Brytanii przyjrzał się nowym modelom ewolucji mgławic i porównał teorię z obserwacjami. "Potwierdzamy, że nowe modele, na które niektórzy patrzyli z nieufnością, są trafne" - podsumowuje naukowiec. Badania, których prof. Gęsicki jest pierwszym autorem, ukazały się w "Nature Astronomy".

RZUCAJĄ NOWE ŚWIATŁO NA STAROŚĆ SŁOŃCA

Wcześniejsze modele pokazywały, że choć w przyszłości Słońce utworzy mgławicę planetarną, to nie będzie ona świetlista. Wydawało się bowiem, że nasza gwiazda jest zbyt mała i po rozrzuceniu wierzchnich warstw, gaz mgławicowy ucieknie zanim zdąży zostać zjonizowany i zajaśnieć. Tymczasem z nowych modeli wyłania się inna, bardziej widowiskowa starość Słońca.

"Nowe modele podpowiadają, że Słońce - chociaż ledwo-ledwo - to jeszcze zdąży rozświetlić się mgławicą planetarną. Gwiazda zaledwie kilka procent mniejsza od Słońca już by nie dała rady. Gazy zdążyłyby uciec i mgławica byłaby ciemna" - mówi astronom z UMK.

Nowe modele pokazują bowiem, że na późniejszych etapach gwiazdy żyją intensywnie - osiągają wysokie temperatury 3-4 razy szybciej niż się spodziewano. A takie szybsze rozgrzewanie się pozwoli w porę rozświetlić mgławicę.

JASNE TYLKO DO PEWNEGO STOPNIA

Naukowcy zastanawiali się też od dawna, dlaczego mgławice osiągają pewien limit jasności. "Ta granica jest taka sama i dla starych, i dla młodych gwiazd, dla masywnych i mniej masywnych" - opowiada naukowiec. Starsze modele nie wyjaśniały, z czego wynika istnienie takiej granicy. "A nowsze modele, których słuszność potwierdziliśmy, są w stanie to odcięcie wyjaśnić" - komentuje rozmówca PAP.

MILIARDY LAT BEZ TAJEMNIC

Prof. Gęsicki tłumaczy, na czym polegały jego badania. "Wszyscy myślą, że astronom to ktoś, kto się gapi w niebo i liczy gwiazdy. Akurat w naszym wypadku to prawda. My właśnie to robimy - liczymy gwiazdy - a tu akurat mgławice planetarne. Robimy to jednak w szczególny sposób. Badamy, ile z nich jest najjaśniejszych, ile trochę mniej jasnych, ile jeszcze słabszych itd." - opowiada.

Dzięki tym obliczeniom tworzy się potem wykresy. Na ich podstawie można potem tworzyć i weryfikować modele wyjaśniające, co się dzieje z jasnością gwiazdy na różnych etapach jej ewolucji. "Dzięki temu możemy się dowiedzieć, co się dzieje z gwiazdami przez miliardy lat, mimo że jako ludzie prowadzimy badania tylko od kilkudziesięciu, no może setek lat" - dodaje astronom.

Chociaż rozbłysk mgławicy planetarnej wokół Słońca będzie nie lada zjawiskiem, mieszkańcy Ziemi go nie doczekają. Wcześniej, za ok. 4,5 mld lat Słońce zmieni się w czerwonego olbrzyma i - jak się przypuszcza - pochłonie naszą planetę. Utworzenie mgławicy nastąpi dopiero potem. Mgławica przetrwa ok. 10 tys. lat i rozpłynie się, a po tym czasie Słońce zakończy swoje życie stygnąc przez miliardy lat jako biały karzeł.

PAP - Nauka w Polsce
Autor: Ludwika Tomala
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C29408%2Cwokol-starzejacego-sie-slonca-rozblysnie-barwna-mglawica.html

[Slavin]

Astronomowie odkryli najszybciej rosnącą czarną dziurę zaobserwowaną dotąd we Wszechświecie a opisywaną jako potwór, który co dwa dni pochłania masę równoważną naszemu Słońcu.

Astronomowie spojrzeli niemal 12 miliardów lat wstecz do wczesnych ciemnych wieków Wszechświata, kiedy to wielkość supermasywnej czarnej dziury miała około 20 miliardów mas Słońca, a która wzrasta o 1% co milion lat.

Wspomniana czarna dziura rośnie tak gwałtownie, że świeci tysiące razy jaśniej, niż cała galaktyka, dzięki gazowi, który codziennie pochłania, a który generuje duże tarcie oraz wysoką temperaturę. Gdyby taka czarna dziura znajdowała się w naszej Galaktyce, świeciła by 10 razy jaśniej, niż Księżyc w pełni.

Energia emitowana przez tę nowo odkrytą supermasywną czarną dziurę, tak zwany kwazar, promieniowała głównie w świetle ultrafioletowym, ale także promieniowaniem rentgenowskim.

Teleskop SkyMapper w ANU Siding Spring Observatory wykrył promieniowanie w bliskiej podczerwieni, ponieważ fale świetlne w trakcie podróży do Ziemi zostały przesunięte ku czerwieni.

Takie duże i szybko rosnące czarne dziury są niezwykle rzadkie i od kilku miesięcy są poszukiwane przez SkyMapper. Satelita Gaia, który mierzy drobne ruchy ciał niebieskich, pomógł znaleźć tę supermasywną czarną dziurę.

Dr Wolf powiedział, że Gaia potwierdził, że obiekt, który odkryli pozostaje nieruchomy, co oznacza, że jest bardzo od nas oddalony, a co za tym idzie jest potencjalnie dużym kwazarem.

Odkrycie nowej supermasywnej czarnej dziury potwierdzono za pomocą spektrografu zamieszczonego na 2,3-metrowym teleskopie ANU.

Astronomowie nie wiedzą, w jaki sposób ta czarna dziura tak szybko urosła na tak krótkim etapie historii Wszechświata.

Dr Wofl twierdzi, że gdy takie potężne czarne dziury świecą, można je wykorzystać jako “latarnie morskie” służące do obserwowania i badania procesów powstawania pierwiastków we wczesnych galaktykach Wszechświata.

Naukowcy dostrzegają cienie obiektów znajdujących się przed supermasywną czarną dziurą. Takie czarne dziury mogą także być pomocne w oczyszczaniu otaczającej je mgły jonizując część gazów, dzięki czemu Wszechświat w ich otoczeniu staje się bardziej przejrzysty.
 
Dr Wolf zauważa, że instrumenty, które w ciągu następnej dekady zostaną umieszczone na bardzo dużych naziemnych teleskopach, pozwolą nam bezpośrednio zmierzyć ekspansję Wszechświata dzięki tym bardzo jasnym czarnym dziurom.