Autor Wątek: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)  (Przeczytany 229770 razy)

0 użytkowników i 1 Gość przegląda ten wątek.

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 972
  • Ciekłym Metanem i Ciekłym Tlenem LCH4/LOX Methalox
Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #405 dnia: Marzec 13, 2023, 22:11 »
Korzystając z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), astronomowie wykryli gazową wodę w dysku, w którym powstają planety wokół gwiazdy V883 Orionis. Niesie ona chemiczną sygnaturę, która wyjaśnia podróż wody z gazowych obłoków gwiazdotwórczych do planet i wspiera koncepcję, że woda na Ziemi jest starsza nawet od naszego Słońca.

„Teraz możemy śledzić pochodzenie wody w Układzie Słonecznym do momentu przed powstaniem Słońca”

—  John J. Tobin, astronom z National Radio Astronomy Observatory (USA), pierwszy autor nowych badań opublikowanych dzisiaj w „Nature”

Odkrycia dokonano badając skład wody w V883 Orionis, dysku formującym planety, około 1300 lat świetlnych od Ziemi. Gdy obłok gazu i pyłu zapada się, tworzy gwiazdę w swoim centrum. Materia z obłoku tworzy również dysk wokół gwiazdy. W ciągu kilku milionów lat materia w dysku łączy się w komety, planetoidy i ostatecznie w planety. Tobin i jego zespół użył ALMA do zmierzenia chemicznych sygnatur wody i jej ścieżki od obłoku gwiazdotwórczego do planet



Woda w dysku planetotwórczym wokół gwiazdy V883 Orionis (wizja artystyczna).

Woda zwykle zawiera jeden atom tlenu i dwa atomy wodoru. Zespół Tobina analizował nieco cięższą odmianę wody, w której jeden z atomów wodoru jest zastąpiony deuterem – ciężkim izotopem wodoru. Ponieważ zwykła i ciężka woda tworzą się w różnych warunkach, ich stosunek może służyć do prześledzenia, kiedy i gdzie powstała dana woda. Na przykład stosunek tych dwóch odmian wody w niektórych kometach Układu Słonecznego jest podobny do wody na Ziemi, sugerując, że mogły one dostarczyć wodę na Ziemię.

Podróż wody od obłoków do młodych gwiazd, a następnie z komet na planety, była już wcześniej obserwowana, ale do tej pory brakowało powiązania na tej ścieżce pomiędzy młodymi gwiazdami a kometami.

„V883 Orionis to brakujące ogniwo. Skład wody w dysku jest bardzo podobny do jej składu w kometach w naszym własnym Układzie Słonecznym. To potwierdzenie koncepcji, że woda w systemach planetarnych powstała miliardy lat temu, zanim powstało Słońce, w przestrzeni międzygwiazdowej i została odziedziczona zarówno przez komety, jak i Ziemię, względnie niezmieniona.”

—  kontynuuje John J. Tobin

Jednak obserwacje okazały się trudne.

„Większość wody w dyskach tworzących planety jest zamarznięta do postaci lodu, więc zwykle jest ukryta przed naszym wzrokiem”

—  wskazuje współautorka Margot Leemker, doktorantka w Leiden Observatory w Holandii

Wodę w formie gazowej można wykrywać dzięki promieniowaniu, emitowanego przez cząsteczki, gdy obracają się i wibrują, ale gdy woda jest zamarznięta, jest to bardziej skomplikowane, gdy ruchy cząsteczek są bardziej ograniczone. Wodę w formie gazowej znajdujemy w kierunku centrów dysków, blisko gwiazdy, gdzie jest cieplej. Jednak te wewnętrzne rejony są ukryte przez dysk pyłowy i są zbyt małe, aby uzyskać ich obrazy teleskopami.

Na szczęście w niedawnych badaniach pokazano, że dysk V883 Orionis jest nietypowo gorący. Dramatyczny wybuch energii od gwiazdy rozgrzewa dysk „do temperatury, w której woda nie jest już w formie lodu, ale gazu, pozwalając na jej wykrycie” tłumaczy Tobin.

Zespół badawczy wykorzystał ALMA, sieć radioteleskopów w północnym Chile, do obserwacji gazowej wody w V883 Orionis. Dzięki czułości instrumentu i jego zdolności do rozróżniania małych szczegółów naukowcy byli w stanie zarówno wykryć wodę i ustalić jej skład, jak i wykonać mapę jej rozmieszczenia w dysku. Na podstawie obserwacji ustalono, że dysk zawiera co najmniej 1200 razy więcej wody niż wszystkie ziemskie oceany.



ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), J. Tobin
Obrazy ALMA dysku wokół gwiazdy V883 Orionis, pokazujące rozkład przestrzenny wody (po lewej, pomarańczowy), pyłu (w środku, zielony) i tlenku węgla (niebieski, po prawej). Ponieważ woda zamarza w wyższych temperaturach niż tlenek węgla, można ją wykryć w postaci gazowej tylko bliżej gwiazdy. Pozorna przerwa w obrazach wody i tlenku węgla jest w rzeczywistości spowodowana jasną emisją pyłu, który tłumi emisję gazu.

W przyszłości badacze mają nadzieję na użycie nadchodzącego Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu (ELT) i jego instrumentu pierwszej generacji METIS. Ten instrument średniej podczerwieni będzie w stanie rozdzielić gazową fazę wody w tego typu dyskach, wzmacniając połączenia pomiędzy poszczególnymi etapami ścieżki wody od obłoków gwiazdotwórczych do systemów słonecznych. „Da nam to znacznie bardziej kompleksowy obraz lodu i gazu w dyskach, w których powstają planety” podsumowuje Leemker.

https://astronet.pl/uklad-sloneczny/nowe-odkrycia-na-temat-pochodzenia-wody-w-ukladzie-slonecznym/

https://www.eso.org/public/poland/news/eso2302/?lang


Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 972
  • Ciekłym Metanem i Ciekłym Tlenem LCH4/LOX Methalox
Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #406 dnia: Marzec 15, 2023, 20:48 »
Co się dzieje po fuzji masywnych podwójnych białych karłów?

Na ilustracji: Łączące się białe karły. Źródło: NASA/Tod Strohmayer (GSFC)/Dana Berry (Chandra X-Ray Observatory)



Podwójne białe karły są ważnym źródłem fal grawitacyjnych w naszej Galaktyce, a ich masa związana jest z supernowymi typu Ia, supernowymi z wychwytem elektronów i pulsarami milisekundowymi.

Białe karły mogą łączyć się w układy podwójne w wyniku promieniowania fal grawitacyjnych. Jednak ewolucja pozostałości po złączeniu pozostaje niejasna.

Teraz grupa badawcza kierowana przez adiunkta WU Chengyuana z obserwatoriów Yunnan Chińskiej Akademii Nauk zbadała ewolucyjne skutki połączenia tlenowo-neonowego i węglowo-tlenowego białego karła.

Badanie zostało opublikowane w The Astrophysical Journal Letters 22 lutego 2023 roku.

Naukowcy skonstruowali odpowiednie modele, aby zbadać ewolucję pozostałości po złączeniu. Odkryli, że takie pozostałości po fuzji mogą ewoluować w olbrzymy węglowo-tlenowe, a ich wyniki ewolucyjne są powiązane z ich całkowitą masą.

Przy założeniu stałej utraty masy przez wiatr, pozostałości o masie mniejszej niż 1,9 masy Słońca mogą ewoluować do tlenowo-neonowych białych karłów, podczas gdy pozostałości o masie większej niż 1,95 masy Słońca mogą doświadczyć wybuchów supernowych z wychwytem elektronów i stać się tlenowo-neonowo-żelazowymi białymi karłami.

Zespół wykorzystał modele do wyjaśnienia bogatego w tlen obiektu IRAS 00500+6713 (J005311) znajdującego się w podczerwonej mgławicy w Kasjopei. Widmo tego obiektu jest podobne do widma bogatych w tlen gwiazd Wolfa-Rayeta i charakteryzuje się stosunkowo wysokim współczynnikiem utraty masy przez wiatr i ekstremalnie dużą prędkość wiatru.

Obecnie pochodzenie tego obiektu jest nadal niejasne. WU wyjaśnił cechy obserwacyjne tego obiektu za pomocą swoich modeli i odkrył, że obiekt ten powstał z połączenia tlenowo-neonowego białego karła o masie 1,08 masy Słońca z węglowo-tlenowym białym karłem o masie 0,52 masy Słońca.

https://english.cas.cn/research/highlight/astronomy/202303/t20230308_328000.shtml

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/acb6f3

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 972
  • Ciekłym Metanem i Ciekłym Tlenem LCH4/LOX Methalox
Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #407 dnia: Marzec 15, 2023, 22:23 »
Satelity do detekcji fal gamma.

Konstelacja małych satelitów mogłaby zrewolucjonizować badania najbardziej energetycznych eksplozji w kosmosie. Pomogłoby to astronomom rozjaśnić tajemnice zderzających się pozostałości gwiazd, produkujących potężne fale grawitacyjne.

Czym właściwie są rozbłyski gamma?

Promieniowanie gamma to wiązki wysokoenergetycznych fotonów lecących z odległych galaktyk. Promieniowanie gamma ma najmniejszą długość fali i produkuje największą ilość energii spośród całego spektrum elektromagnetycznego. Powstaje dzięki takim obiektom jak gwiazdy neutronowe, pulsary, eksplozje supernowych czy czarne dziury. Rozbłyski promieniowania gamma są najjaśniejszymi i najbardziej energetycznymi wydarzeniami od czasu Wielkiego Wybuchu



Przypadkowo odkryły je w 1960 roku amerykańskie satelity obserwujące rosyjskie testy broni nuklearnych. Przez długi czas były one zagadką dla astronomów. Według naszej wiedzy ich pochodzenie różni się zależnie od długości trwania. Podczas gdy jedne trwają jedynie kilka sekund, inne „rozświetlają” niebo przez długie minuty.

Dopiero w 1990 roku astronomowie odkryli, że krótkie rozbłyski promieniowania gamma są skutkiem zderzeń gwiazd neutronowych – bardzo gęstych pozostałości niezwykle masywnych gwiazd. Dłużej trwające wybuchy mają być skutkiem zakończenia procesu życiowego nawet potężniejszych gwiazd eksplodujących w supernowe, a następnie zamieniających się w czarne dziury.

Obydwa te wydarzenia emitują strumienie bardzo energetycznej materii, która rozświetla otaczający nas Wszechświat jak snop światła z latarki. Satelity orbitujące Ziemię wykrywają wybuch promieniowania gamma tylko wtedy, kiedy ten snop światła jest skierowany w naszą stronę. Nie jest to jednak rzadkie zjawisko. Takie wybuchy możemy zaobserwować niemal codziennie.



Satelita Swift nagrała rozbłysk gamma spowodowany przez narodziny czarnej dziury. To jeden z najdalszych wykrytych obiektów

Ponieważ rozbłyski promieniowania gamma są tak krótkotrwałe, nie zawsze jesteśmy w stanie namierzyć ich źródło. Utrudnia nam to zebranie na ich temat większej ilości informacji. Udaje nam się dotrzeć do źródła tylko 30% wykrytych błysków promieniowania.

Wykrywanie rozbłysków

Promieniowanie gamma nie może zostać odbite przez lustra, dlatego typowe teleskopy optyczne nie mają zastosowania w ich wykrywaniu. Mają tak małą długość fali, że mogą przejść przez szpary pomiędzy atomami w takim lustrze. Dlatego wykrywacze promieniowania gamma często zawierają ciasno upakowane bloki kryształu. Promienie przechodzące przez nie zderzają się z elektronami kryształów. Te kolizje tworzą naładowane cząstki, które mogą zostać wykryte przez detektor.



Mapa nieba z uwzględnieniem wysokoenergetycznych rozbłysków gamma. Zawiera pięć lat danych uzbieranych przez teleskop Fermi.

Obecnie na orbicie znajdują się dwie flagowe jednostki zajmujące się badaniem promieniowania gamma. Jedną z nich jest dwudziestoletni satelita misji Integral Europejskiej Agencji Kosmicznej, drugą Fermi należący do NASA. Zostały zaprojektowane do wykrywania wysokoenergetycznego promieniowania gamma, wykrywają większość rozbłysków dolatujących w stronę Ziemi z kosmosu. Dużo gorzej radzą sobie z odnajdywaniem ich źródeł. Inny ze statków NASA, Swift, bada zaledwie jedną dziewiątą nocnego nieba, co znacznie ogranicza jego skuteczność, biorąc pod uwagę to, że rozbłyski gamma są równomiernie rozsiane po całym Wszechświecie.



Teleskop Fermi

Przyglądając się obecnej technologii, która pozwala nam na badania nad promieniowaniem gamma, możemy stwierdzić, że jest ona przestarzała i mało skuteczna w kontekście szerzej zakrojonych badań nad pochodzeniem rozbłysków. Jest to czynnik, na którym bardzo nam zależy. Jeśli poznamy dokładną lokalizację powstania wybuchu będziemy mogli nakierować na nią teleskopy i obserwować skutki wydarzeń, które były jego źródłem.



Satelita Integral

Armia CubeSatów rozwiązaniem

Potencjalnym rozwiązaniem dla pojedynczych, mocno ograniczonych teleskopów jest stworzenie całej konstelacji mini-satelitów, z angielskiego CubeSatów. Ojcami tego pomysłu są Andras Pal i Norbert Werner, słowacki naukowiec. CubeSaty są małe, tanie i łatwe w produkcji.

Podczas gdy wymiana obecnego sprzętu byłaby niesamowicie droga i zajęłaby dużo czasu, konstelacja CubeSatów zaproponowana przez naukowców kosztowałaby jedynie około 10 milionów dolarów, a jej produkcja zajęłaby mniej niż trzy lata. Dodatkowo można wystrzelić kilka CubeSatów na raz, co ogranicza liczbę startów koniecznych do wyniesienia sprzętu na orbitę. Poprzez zmierzenie różnicy czasu, w jakiej różne satelity w różnych miejscach wykrywają rozbłysk, można metodą triangulacji wyznaczyć pozycję rozbłysku gamma na niebie.



Satelita GRBAlpha

Werner i Pal rozpoczęli realizację swojego pomysłu już w 2018 roku. Przekonali Węgierską Akademię Nauk do sfinansowania projektu. Doprowadziło to do wystrzelenia pierwszego CubeSata wykrywającego rozbłyski gamma w marcu 2021 roku. GRBAlpha wyleciał z kosmodromu Bajkonur w Kazachstanie wraz z rakietą Soyuz.



Norbert Werner, jeden z pomysłodawców projektu konstelacji cubesatów

Jego głównym zadaniem była demonstracja nowego detektora podczas lotu. Od czasu wystrzelenia wykrył 22 rozbłyski gamma. W międzyczasie Werner uzyskał poparcie czeskiego sektora kosmicznego dla pomysłu wystrzelenia kolejnego minisatelity. Trzy razy większy od poprzednika VZLUSAT-2 orbituje Ziemię od stycznia 2022 roku; od tego czasu wykrył 12 rozbłysków gamma.

Fale grawitacyjne

Jak zostało wspomniane wcześniej, rozbłyski promieniowania gamma mogą powstawać w skutek zderzeń gwiazd neutronowych. Innym ze skutków ubocznych takiej kolizji może być emisja fal grawitacyjnych. Według Wernera, lepszy system monitorowania rozbłysków gamma będzie niezwykle przydatną pomocą dla wykrywaczy fal grawitacyjnych. Pozwoli nam zbadać czy mają one jakiś obserwowalny wkład w powstawanie tych tajemniczych rozbłysków.

Przewidziane przez Einsteina w 1916 roku, fale grawitacyjne są „zmarszczkami” w czasoprzestrzeni, powstającymi w wyniku wzajemnych oddziaływań pomiędzy przynajmniej dwoma supermasywnymi obiektami, takimi jak gwiazdy neutronowe czy czarne dziury.

Takie obiekty często zostają wciągnięte w swoje sfery oddziaływania grawitacyjnego i zaczynają wokół siebie orbitować. Coraz bardziej zbliżają się do ciebie i w końcu się ze sobą zderzają, tworząc grawitacyjne tsunami. Tego typu fale mogą zostać wykryte na Ziemi przez wykrywacze fal grawitacyjnych takich jak LIGO czy Virgo.



Projekt Hermes

Jak się okazuje, Werner i Pal nie byli jedynymi, którzy wpadli na ten innowacyjny pomysł. Włoski projekt „HERMES” w 2018 roku wygrał dofinansowanie od Unii Europejskiej, pokrywające koszty zbudowania i wystrzelenia konstelacji sześciu CubeSatów wykrywających rozbłyski gamma.

Wystrzelenie pierwszego z satelitów planowane jest na drugą połowę 2024 roku. Ich satelity są dużo bardziej złożone od tych tworzonych przez zespół Wernera. Ich detektory wykrywają rozbłyski gamma, ale również znacznie mniej energetyczne promieniowanie rentgenowskie. Są również wyposażone w zestaw GPS-ó – akcelerometrów, które będą w stanie śledzić pozycję satelity z dokładnością do kilku metrów.



Testy podsystemów satelit misji HERMES

https://www.space.com/cubesats-revolutionize-gamma-ray-burst-detection

https://science.nasa.gov/ems/12_gammarays





« Ostatnia zmiana: Czerwiec 14, 2024, 14:22 wysłana przez Slavin »

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 972
  • Ciekłym Metanem i Ciekłym Tlenem LCH4/LOX Methalox
Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #408 dnia: Marzec 27, 2023, 15:30 »
Odkryto białego karła spalającego hel.

Na ilustracji: Wizja artystyczna źródła miękkiego promieniowania rentgenowskiego: dysk akrecyjny wokół białego karła zbudowany głównie z helu. Źródło: Ilustracja: F. Bodensteiner/tło zdjęcia ESO


Międzynarodowy zespół astronomów odkrył układ podwójny z białym karłem, na którego spływa materia z jego gwiezdnego towarzysza, tworząc dysk akrecyjny.

Gwiazda typu biały karzeł może eksplodować jako supernowa, gdy jej masa przekroczy granicę około 1,4 masy Słońca. Zespół naukowców znalazł układ podwójny gwiazd, w którym materia z białego karła przepływa z jego gwiezdnego towarzysza. Układ ten został odkryty dzięki jasnemu, tzw. miękkiemu promieniowaniu rentgenowskiemu, które powstaje w wyniku syntezy jądrowej rozlanego gazu w pobliżu powierzchni białego karła. Niezwykłe w tym źródle jest to, że hel, a nie wodór, przelewa się i pali. Zmierzona jasność sugeruje, że masa białego karła rośnie wolniej niż wcześniej sądzono, co może pomóc w zrozumieniu liczby supernowych wywołanych przez eksplodujące białe karły. Wyniki zostały opublikowane w czasopiśmie Nature. Współautorem artykułu jest prof. Andrzej Udalski z Obserwatorium Astronomicznego UW.

Eksplodujące białe karły są nie tylko uważane za główne źródło żelaza we Wszechświecie, ale stanowią również ważne narzędzie dla kosmologii: jako tzw. supernowe typu Ia (SN Ia), wszystkie stają się niemal jednakowo jasne, co pozwala astrofizykom na precyzyjne wyznaczenie odległości ich galaktyk macierzystych. Jednak nawet po wielu latach intensywnych badań nadal nie wiadomo, w jakich okolicznościach masa białego karła może wzrosnąć do tzw. granicy Chandrasekhara. Jest to teoretyczna górna granica  masy białego karła, wprowadzona w 1930 roku przez hindusko-amerykańskiego astrofizyka i laureata Nagrody Nobla Subrahmanyana Chandrasekhara.

Na początku lat 90. źródła miękkiego promieniowania X ze stabilnym spalaniem wodoru na ich powierzchniach zostały ustanowione jako nowa klasa obiektów za pomocą ROSAT, i przez pewien czas były one uważane za potencjalnych kandydatów na progenitorów SN Ia. Problemem z tymi źródłami jest jednak ich obfitość wodoru: supernowe typu Ia nie wykazują żadnych śladów wodoru.

Przez ponad 30 lat przewidywano układy podwójne gwiazd, w których biały karzeł akreuje i spala stabilnie hel na swojej powierzchni, ale takie źródła nigdy nie zostały zaobserwowane. Międzynarodowy zespół naukowców znalazł teraz źródło promieniowania X, którego widmo optyczne jest całkowicie zdominowane przez hel. Miękkie źródło promieniowania X [HP99] 159 jest znane od lat 90-tych, kiedy to po raz pierwszy zostało zaobserwowane za pomocą ROSAT, ostatnio za pomocą XMM-Newton, a teraz za pomocą eROSITA – powiedział Jochen Greiner, który kieruje analizą tego źródła w MPE. Teraz udało nam się zidentyfikować je jako źródło optyczne w Wielkim Obłoku Magellana. W jego widmie znaleźliśmy głównie linie emisyjne helu pochodzące z dysku akrecyjnego.

Nie rozwiązuje to jednak problemu progenitorów SN Ia: modele teoretyczne przewidują, że około 2-5% materii helowej gwiazdy towarzyszącej zostaje wyniesione przez wybuch SN Ia i wyrzucone do otoczenia. Jednak taka ilość helu nie została znaleziona w większości obserwowanych do tej pory supernowych typu Ia. Istnieje jednak podklasa o mniejszej jasności, supernowych typu Iax (SN Iax), w której wybuch jest słabszy, a zatem mniej helu zostaje wyrzucone.

Odkryty układ [HP99] 159 mógłby, zgodnie z obecną wiedzą skończyć jako SN Iax, ponieważ pomiary tutaj wskazują, że ciągłe spalanie helu w białych karłach jest możliwe nawet przy niższych tempach akrecji niż teoretycznie przewidywane. Zmierzona jasność [HP99] 159 jest około dziesięciokrotnie mniejsza niż oczekiwano przy współczynniku kanonicznym, podczas gdy zmierzona temperatura promieniowania X jest dokładnie w oczekiwanym zakresie dla stabilnego spalania helu. Obserwowana jasność promieniowania X sugeruje, że spalanie napływającego helu w białym karle jest stabilizowane przez jego szybką rotację, co sprawia, że prawdopodobna jest ostateczna eksplozja supernowej w układzie – powiedział prof. dr Norbert Langer z Argelander Institute for Astronomy. Ponieważ poprzednie pomiary wskazują, że jasność pozostaje taka sama od około 50 lat, możliwy powinien być szeroki zakres tempa akrecji prowadzącej do eksplozji.

Gwiazdy bez otoczek wodorowych, takie jak gwiazda towarzysząca znaleziona w układzie [HP99] 159, są ważnym etapem pośrednim w cyklu życia gwiazd podwójnych, który powinien wystąpić w około 30% takich układów – powiedziała Julia Bodensteiner z ESO, która bada masywne gwiazdy. Takich gwiazd powinno być wiele; ale do tej pory zaobserwowano tylko kilka. Zespół ma teraz nadzieję znaleźć dziesiątki podobnych źródeł w obu Obłokach Magellana za pomocą eROSITA. To powinno pozwolić im na dalsze ograniczenie warunków dla progenitorów SN Ia.

https://www.uni-bonn.de/en/news/039-2023

https://www.uw.edu.pl/publikacja-w-nature-o-unikalnym-ukladzie-podwojnym-gwiazd/

https://www.nature.com/articles/s41586-023-05714-4






Polskie Forum Astronautyczne

Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #408 dnia: Marzec 27, 2023, 15:30 »

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 972
  • Ciekłym Metanem i Ciekłym Tlenem LCH4/LOX Methalox
Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #409 dnia: Kwiecień 01, 2023, 10:53 »
Astronomowie świadkami narodzin bardzo odległej gromady galaktyk z wczesnego Wszechświata.

Korzystając z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) astronomowie odkryli wielki rezerwuar gorącego gazu w nadal powstającej gromadzie galaktyk wokół Galaktyki Sieci Pajęczej (Spiderweb). To najodleglejsza jak dotąd detekcja tak gorącego gazu. Gromady galaktyk to jedne z największych znanych obiektów we Wszechświecie, a wyniki opublikowane dzisiaj w „Nature” pokazują, jak wcześnie takie struktury zaczęły powstawać.

Gromady galaktyk, tak jak nazwa sugeruje, zawierają dużą liczbę galaktyk – czasami nawet tysiące. Mogą także obejmować olbrzymi gazowy „ośrodek wewnątrzgromadowy” (ang. intracluster medium, w skrócie ICM), który przenika przestrzeń pomiędzy galaktykami w gromadzie. W rzeczywistości ten gaz znacząco przewyższa masą same galaktyki.



Ten obraz pokazuje protogromadę wokół galaktyki MRC 1138-262, widzianą w czasie, gdy Wszechświat miał zaledwie 3 miliardy lat. Większość masy w protogromadzie nie znajduje się w galaktykach widocznych w centrum obrazu, lecz w gazie znanym jako ICM. Gorący gaz w ICM jest pokazany jako nałożony niebieski obłok. Gdy promieniowanie reliktowe z Wielkiego Wybuchu przechodzi przez ICM, zyskuje energię, gdy oddziałuje z elektronami w gorącym gazie. Jest to znane jako efekt Siuniajewa-Zeldowicza. Badając ten efekt, astronomowie mogą wywnioskować, jak dużo gorącego gazu znajduje się w ICM i pokazać, że protogromada jest w trakcie procesu przekształcania się w masywną gromadę utrzymywaną razem przez własną grawitację.

Wcześniej ICM był badany jedynie w pełni uformowanych, pobliskich gromadach galaktyk. Wykrycie ICM w odległej protogromadzie – czyli ciągle będącej w stadium formowania się – pozwoli astronomom na sprawdzenie takich gromad we wczesnych stadiach ich ewolucji.

Gromady galaktyk są tak masywne, że gromadzą gaz, który rozgrzewa się i spada w kierunku gromady. „Symulacje kosmologiczne od ponad dekady przewidywały występowanie gorącego gazu w protogromadach, ale brakowało obserwacyjnego potwierdzenia” wyjaśnia Elena Rasia, badaczka z Italian National Institute for Astrophysics (INAF) w Trieste (Włochy), współautorka badań. „Dążenie do takiego kluczowego potwierdzenia obserwacyjnego doprowadziło nas do starannego wybrania jednej z najbardziej obiecujących kandydatek na protogromadę.”



Zespół badawczy Di Mascolo wykrył ICM w protogromadzie Spiderweb przy pomocy tzw. termicznego efektu Suniajewa-Zeldowicza. Efekt ten występuje, gdy światło od kosmicznego promieniowania tła – promieniowanie reliktowe Wielkiego Wybuchu – przechodzi przez ICM. Gdy światło oddziałuje z szybko poruszającymi się elektronami w gorącym gazie, uzyskuje nieco energii i jego barwa (czyli długość fali) nieco się zmienia. „Na właściwych długościach fali efekt Suniajewa-Zeldowicza ujawnia się jako efekt cienia gromady galaktyk na kosmicznym mikrofalowym promieniowaniu tła” tłumaczy Di Mascolo.

Mierząc te cienie, astronomowie mogą wywnioskować istnienie gorącego gazu, oszacować jego masę i wykonać mapę kształtu. „Dzięki niezrównanej rozdzielczości i czułości, ALMA jest jedynym urządzeniem zdolnym obecnie do wykonywania tego typu pomiarów dla odległych poprzedniczek masywnych gromad” wskazuje Di Mascolo.



Badacze ustalili, że protogromada Spiderweb zawiera olbrzymi rezerwuar gorącego gazu o temperaturze kilkudziesięciu milionów stopni Celsjusza. Wcześniej w tej gromadzie wykryto zimny gaz, ale masa gorącego gazu przewyższa go tysiące razy. Wyniki pokazują, że protogromada Spiderweb faktycznie może przekształcić się w masywną gromadę galaktyk w ciągu około 10 miliardów lat, zwiększając masę co najmniej o czynnik dziesięć.

Tony Mroczkowski, współautor publikacji, naukowiec z ESO, wskazuje, że „system ten wykazuje gigantyczne kontrasty. Wraz z ewolucją systemu, gorący termiczny składnik zniszczy większość zimnego składnika, a my jesteśmy świadkami delikatnego przejścia.” Podsumowuje, iż “dostarcza to obserwacyjnego potwierdzenia istniejących od dawna przewidywań teoretycznych na temat powstawania największych związanych grawitacyjnie obiektów we Wszechświecie.”

https://www.eso.org/public/poland/news/eso2304/?lang

https://www.iac.es/en/outreach/news/astronomers-witness-birth-cluster-galaxies-early-universe

https://www.nature.com/articles/s41586-023-05761-x
« Ostatnia zmiana: Kwiecień 01, 2023, 11:00 wysłana przez Slavin »

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 972
  • Ciekłym Metanem i Ciekłym Tlenem LCH4/LOX Methalox
Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #410 dnia: Kwiecień 04, 2023, 15:53 »
Najjaśniejszy do tej pory rozbłysk gamma ujawnia nowe tajemnice kosmicznych eksplozji.

Na ilustracji: Składniki długiego rozbłysku gamma, najpowszechniejszego typu. Jądro masywnej gwiazdy (po lewej) zapadło się, tworząc czarną dziurę, która wysyła strumień cząstek poruszający się przez zapadającą się gwiazdę w przestrzeń kosmiczną z prędkością bliską prędkości światła. Źródło: Goddard Space Flight Center, NASA


Naukowcy uważają, że trwająca ponad 300 sekund emisja promieniowania gamma jest zapowiedzią narodzin czarnej dziury, powstałej z zapadnięcia się jądra masywnej gwiazdy.

9 października 2022 roku przez nasz Układ Słoneczny przetoczył się intensywny impuls promieniowania gamma, który obezwładnił detektory tego promieniowania zainstalowane na licznych orbitujących satelitach i natychmiast wysłał astronomów do badań tego zdarzenia przy użyciu najpotężniejszych na świecie teleskopów. Nowe źródło, nazwane GRB 221009A, okazało się najjaśniejszym z dotychczas zarejestrowanych wybuchów promieniowania gamma (GRB).

W nowej pracy, która ukazała się 28 marca 2023 roku w The Astrophysical Journal Letters, obserwacje GRB 221009A obejmujące zakres od fal radiowych do promieniowania gamma, w tym krytyczne obserwacje na falach milimetrowych, rzucają nowe światło na trwające od dziesięcioleci poszukiwania pochodzenia tych ekstremalnych kosmicznych eksplozji. Emisja promieniowania gamma z GRB 221009A trwała 300 sekund. Astronomowie uważają, że takie „długotrwałe” GRB to zapowiedź narodzin czarnej dziury, powstałej z zapadnięcia się jądra masywnej i szybko wirującej gwiazdy pod jej własnym ciężarem. Nowo powstała czarna dziura wyrzuca wówczas potężne strumienie plazmy z prędkością bliską prędkości światła, które przebijają się przez zapadającą się gwiazdę i świecą właśnie na falach gamma.

Ponieważ GRB 221009A jest najjaśniejszym rozbłyskiem gamma, jaki kiedykolwiek zarejestrowano, prawdziwą tajemnicą było to, co nastąpi po początkowym rozbłysku promieniowania . Kiedy strumienie zderzają się z gazem otaczającym umierającą gwiazdę, wytwarzają jasną poświatę światła w całym spektrum – wyjaśnia Tanmoy Laskar, adiunkt fizyki i astronomii na Uniwersytecie w Utah, główny autor badań. Poświata zanika dość szybko, co oznacza, że musimy być szybcy i zwinni, aby uchwycić to światło, zanim zniknie, zabierając ze sobą swoje tajemnice.

W ramach kampanii obserwacyjnej mającej na celu wykorzystanie najlepszych na świecie radioteleskopów i teleskopów milimetrowych do badania poświaty GRB 221009A astronomowie szybko zgromadzili dane zebrane przez sieć detektorów Submillimeter Array (SMA).

Ten wybuch, będąc tak jasnym, dał wyjątkową okazję do zbadania szczegółowego zachowania i ewolucji poświaty z niespotykanymi dotąd szczegółami – nie chcieliśmy tego przegapić! Badałem te wydarzenia przez ponad dwadzieścia lat, a to było tak samo ekscytujące, jak pierwszy GRB, jaki kiedykolwiek zaobserwowałem – powiedział Edo Berger, profesor astronomii na Uniwersytecie Harvarda. Dzięki możliwości szybkiego reagowania byliśmy w stanie szybko skierować sieć SMA na lokalizację GRB 221009A – mówi naukowiec projektu SMA i badacz CfA, Garrett Keating. Zespół był podekscytowany widząc, jak jasna była poświata tego GRB, którą mogliśmy monitorować przez ponad 10 dni, zanim zgasła.

Po przeanalizowaniu i połączeniu danych z SMA i innych teleskopów na całym świecie astronomowie byli naprawdę zdumieni: na falach milimetrowych i radiowych sygnał był znacznie jaśniejszy niż oczekiwano na podstawie obserwacji światła widzialnego i rentgenowskiego z tego zdarzenia.

To jeden z najbardziej szczegółowych zestawów danych, jakie kiedykolwiek zebraliśmy, i jasne jest, że dane milimetrowe i radiowe po prostu nie zachowują się zgodnie z oczekiwaniami – powiedziała Yvette Cendes, pracownik naukowy CfA. Kilka rozbłysków GRB w przeszłości wykazało krótkie nadwyżki emisji milimetrowej i radiowej, które uważa się za sygnaturę fali uderzeniowej w samym strumieniu, ale w GRB 221009A nadwyżka emisji zachowuje się zupełnie inaczej niż w poprzednich przypadkach.

Cendes dodaje: Prawdopodobnie odkryliśmy zupełnie nowy mechanizm wytwarzania nadmiaru fal milimetrowych i radiowych. Jedną z możliwości jest to, że potężny strumień wytwarzany przez GRB 221009A jest bardziej złożony niż w większości GRB. Możliwe, że światło widzialne i rentgenowskie są wytwarzane przez jedną część dżetu, podczas gdy wczesne fale milimetrowe i radiowe są wytwarzane przez inny składnik.

Na szczęście ta poświata jest tak jasna, że będziemy kontynuować badania jej emisji radiowej przez miesiące, a może nawet lata – dodaje Berger. Dzięki temu znacznie dłuższemu okresowi mamy nadzieję rozszyfrować tajemnicze pochodzenie wczesnej nadmiernej emisji.

Niezależnie od dokładnych szczegółów tego konkretnego GRB, zdolność do szybkiego reagowania na GRB i podobne zdarzenia za pomocą teleskopów fal milimetrowych jest istotną nową możliwością dla astronomów.

Kluczową lekcją płynącą z tego GRB jest to, że bez szybko działających radioteleskopów i teleskopów milimetrowych, takich jak SMA, przegapilibyśmy potencjalne odkrycia dotyczące najbardziej ekstremalnych eksplozji we Wszechświecie – powiedział Berger. Nigdy nie wiemy z góry, kiedy takie zdarzenia wystąpią, więc musimy reagować tak szybko, jak to możliwe, jeżeli mamy skorzystać z tych darów kosmosu.

https://www.cfa.harvard.edu/news/brightest-gamma-ray-burst-ever-observed-reveals-new-mysteries-cosmic-explosions

https://iopscience.iop.org/collections/apjl-230323-172_Focus-on-the-Ultra-luminous-GRB-221009A




Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 972
  • Ciekłym Metanem i Ciekłym Tlenem LCH4/LOX Methalox
Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #411 dnia: Kwiecień 25, 2023, 20:54 »
Naukowcy tworzą mapę porywistych wiatrów w odległym układzie z gwiazdą neutronową.

Na ilustracji: Wizja artystyczna zmapowanego wiatru dyskowego wokół gwiazdy podobnej do Słońca. Źródło: Jose-Luisa Olivaresa z MIT. Na podstawie zdjęcia Herkulesa X-1 autorstwa D. Klochkova, Europejska Agencja Kosmiczna


Astronomowie zaobserwowali wiatr gwiazdowy w układzie Hercules X-1 i po raz pierwszy stworzyli jego dwuwymiarową mapę.

Dysk akrecyjny to kolosalny wir gazu i pyłu, który gromadzi się wokół czarnej dziury lub gwiazdy neutronowej gdy ta przyciąga materię z pobliskiej gwiazdy. Gdy dysk wiruje, wytwarza potężne wiatry, które popychają i ciągną rozległą, rotującą plazmę. Te potężne wypływy mogą wpływać na otoczenie czarnych dziur poprzez ogrzewanie i zdmuchiwanie gazu i pyłu wokół nich.

W ogromnych skalach wiatry gwiazdowe mogą być wskazówką, jak supermasywne czarne dziury kształtują całe galaktyki. Astronomowie zaobserwowali oznaki wiatrów dyskowych w wielu układach, w tym w akreujących czarnych dziurach i gwiazdach neutronowych. Jednak do tej pory udało im się zobaczyć jedynie bardzo wąski wycinek tego zjawiska.

Teraz astronomowie z MIT zaobserwowali szerszy zakres wiatrów w Hercules X-1, układzie, w którym gwiazda neutronowa odciąga materię od gwiazdy podobnej do Słońca. Dysk akrecyjny tej gwiazdy neutronowej jest wyjątkowy, ponieważ w trakcie wirowania „chwieje się” (precesuje). Wykorzystując to zjawisko, astronomowie uchwycili różne perspektywy obracającego się dysku i po raz pierwszy stworzyli dwuwymiarową mapę jego wiatrów.

Nowa mapa ujawniła pionowy kształt i strukturę wiatru, jak również jego prędkość – około setek km/s, co jest na łagodniejszym końcu tego, co dyski akrecyjne mogą rozkręcić.

Jeżeli w przyszłości astronomowie będą w stanie dostrzec więcej chybotliwych układów, technika mapowania opracowana przez zespół może pomóc w określeniu, w jaki sposób wiatry dyskowe wpływają na formowanie się i ewolucję układów gwiazdowych, a nawet całych galaktyk.

W przyszłości moglibyśmy mapować wiatry dyskowe w szeregu obiektów i określić, jak właściwości wiatru zmieniają się na przykład wraz z masą czarnej dziury lub z ilością materii, którą ona akreuje – powiedział Peter Kosec, doktor habilitowany w Kavli Instytut Astrofizyki i Badań Kosmicznych MIT oraz autor badań opublikowanych 10 kwietnia 2023 roku w Nature Astronomy. To pomoże określić, jak czarne dziury i gwiazdy neutronowe wpływają na nasz Wszechświat.

Poprawione widzenie

Wiatry dyskowe najczęściej obserwowano w rentgenowskich układach podwójnych – układach, w których czarna dziura lub gwiazda neutronowa wyciąga materię z mniej gęstego towarzysza i generuje rozgrzany do białości dysk opadającej po spirali materii wraz z wypływającym wiatrem. Nie wiadomo dokładnie, jak wiatry są wypuszczane z tych układów. Niektóre teorie proponują, że pola magnetyczne mogą rozdrabniać dysk i wyrzucać część materii na zewnątrz jako wiatr. Inni twierdzą, że promieniowanie gwiazdy neutronowej może ogrzewać i odparowywać powierzchnię dysku w gorących podmuchach.

O pochodzeniu wiatru można wnioskować na podstawie jego struktury, ale kształt i zasięg wiatrów dyskowych jest trudny do ustalenia. Większość układów podwójnych wytwarza dyski akrecyjne o stosunkowo równym kształcie, przypominającym cienkie pączki gazu, które wirują w jednej płaszczyźnie. Astronomowie, którzy badając te dyski korzystając z odległych satelitów i teleskopów, mogą obserwować efekty wiatrów dyskowych jedynie w ustalonym i wąskim zakresie, względem rotującego dysku. Każdy wiatr, który astronomowie zdołają wykryć, jest więc małym wycinkiem jego większej struktury.

Możemy badać właściwości wiatru tylko w jednym punkcie i jesteśmy całkowicie ślepi na wszystko wokół tego punktu, zauważa Kosec.

W 2020 roku on i jego współpracownicy zdali sobie sprawę, że jeden układ podwójny może zaoferować szerszy obraz wiatrów dyskowych. Hercules X-1 wyróżnia się spośród większości znanych rentgenowskich układów podwójnych swoim skrzywionym dyskiem akrecyjnym, który chwieje się, gdy wiruje wokół centralnej gwiazdy neutronowej układu.

Dysk naprawdę chwieje się w czasie co 35 dni, a wiatry mają swój początek gdzieś w dysku i przecinają naszą linię widzenia na różnych wysokościach nad dyskiem w czasie – wyjaśnia Kosec. To bardzo wyjątkowa właściwość tego układu, która pozwala nam lepiej zrozumieć pionowe właściwości jego wiatru.

Wypaczone chybotanie

W nowym badaniu naukowcy obserwowali Herculesa X-1 za pomocą dwóch teleskopów rentgenowskich – XMM-Newton i Chandra.

To, co mierzymy, to promieniowanie X, czyli ilość fotonów promieniowania rentgenowskiego, które docierają do naszych detektorów, w stosunku do ich energii. Mierzymy linie absorpcyjne, czyli brak światła rentgenowskiego przy bardzo konkretnych energiach – powiedział Kosec. Na podstawie stosunku siły różnych linii możemy określić temperaturę, prędkość i ilość plazmy w wietrze dyskowym.

Dzięki skrzywionemu dyskowi Herculesa X-1, astronomowie byli w stanie zaobserwować linię dysku poruszającą się w górę i w dół podczas jego chwiania się i rotacji. Efekt był taki, że badacze mogli zaobserwować oznaki wiatrów dyskowych na zmieniających się wysokościach względem dysku, a nie na jednej, stałej wysokości nad jednolicie obracającym się dyskiem.

Mierząc emisję promieniowania X i linie absorpcyjne, gdy dysk chybotał i rotował w czasie, badacze mogli zeskanować właściwości takie jak temperatura i gęstość wiatru na różnych wysokościach względem dysku i skonstruować dwuwymiarową mapę pionowej struktury wiatru.

Widzimy, że wiatr wznosi się od dysku pod kątem 12o względem dysku, gdy rozszerza się on w przestrzeni – powiedział Kosec. Staje się też chłodniejszy i bardziej zbity, a także słabszy na większych wysokościach nad dyskiem.

Zespół planuje porównać swoje obserwacje z teoretycznymi symulacjami różnych mechanizmów wyrzucania wiatru, aby sprawdzić, które z nich najlepiej wyjaśniają jego pochodzenie. W dalszej kolejności zespół ma nadzieję odkryć więcej układów skrzywionych i chwiejących się, a także stworzyć mapę struktur ich wiatrów dyskowych. Wtedy naukowcy będą mieli szerszy pogląd na wiatry dyskowe i na to, jak takie wypływy wpływają na otoczenie – szczególnie w dużo większych skalach.

Jak supermasywne czarne dziury wpływają na kształt i strukturę galaktyk? Jedną z wiodących hipotez jest to, że wiatry dyskowe wystrzeliwane z czarnej dziury mogą wpływać na wygląd galaktyk. Teraz możemy uzyskać bardziej szczegółowy obraz tego, jak te wiatry są wystrzeliwane i jak  wyglądają – powiedziała Erin Kara.

https://news.mit.edu/2023/scientists-map-gusty-winds-neutron-star-system-0410

https://www.nature.com/articles/s41550-023-01929-7

« Ostatnia zmiana: Czerwiec 14, 2024, 14:23 wysłana przez Slavin »

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 972
  • Ciekłym Metanem i Ciekłym Tlenem LCH4/LOX Methalox
Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #412 dnia: Maj 05, 2023, 17:40 »
Blazar S5 0716+714: niezwykła soczewka grawitacyjna.

Na zdjęciu: Położenie blazara S5 0716+714 na niebie. Źródło: astro.wku.edu/observatory/s50716+714.html


Blazar to taka galaktyka aktywna, której relatywistyczny dżet skierowany jest dokładnie lub niemal dokładnie w kierunku ziemskiego obserwatora. Blazary charakteryzują się wysoką zmiennością ich obserwowanej jasności, która manifestuje się w różnych zakresach promieniowania elektromagnetycznego, od fal radiowych aż po promieniowanie gamma. Zmienność ta zachodzi również w różnych skalach czasowych – od minut aż po dziesiątki, a nawet setki lat.

Jednym z takich dobrze znanych naukowcom blazarów jest ten o nazwie S5 0716+714. Na sławę zapracował on sobie szczególnie silną zmiennością, dobrze widoczną w optycznym zakresie promieniowania, i to w skalach czasowych rzędu pojedynczych nocy. Blazary z tak krótkim okresem zmienności łatwiej jest obserwować pod kątem zmian blasku, czyni go to więc dobrym celem kampanii obserwacyjnych takich jak WEBT (Whole Earth Blazar Telescope), które w zamierzeniu nieprzerwanie monitorują zmienność blazarów przez kilka dni z rzędu. W dwóch zbiorach danych z sieci obserwacyjnej WEBT (z 2003 i 2014 roku) pojawił się charakterystyczny przebieg zmienności jasności blazara, możliwy do obserwacji w każdym z filtrów teleskopu. Na poniższej ilustracji odpowiadają mu kolory zielony i czerwony.

Blazar S5 0716+714 został też stosunkowo niedawno zaobserwowany przez satelitę TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite), który zmierzył jego krzywe zmian blasku dla łącznie 120 dni. Zespół naukowy z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie znalazł w nich kilka innych, nowych przejawów zmienności o podobnej charakterystyce (na rysunku są one oznaczone kolorem czarnym). Tego typu kształt zmienności nie jest jednak łatwo powiązać ze znanymi nam obecnie procesami zachodzącymi w blazarach.



Na ilustracji: Zmienność jasności obiektu dla trzech różnych zdarzeń. Źródło: Oryginalna publikacja.

 

W nowej pracy uczeni postulują, że zaobserwowana kilkukrotnie zmienność blazara powiązana może być z soczewkowaniem grawitacyjnym fragmentów jego dżetu przez układ podwójny znajdujący się w galaktyce macierzystej blazara. Soczewkowanie grawitacyjne to zjawisko fizyczne polegające na zakrzywieniu biegu promieni świetlnych w pobliżu masywnych obiektów – poprzez zakrzywienie samej czasoprzestrzeni. Prowadzi to do ich skupienia, co z kolei, zależnie od masy, konfiguracji oraz wzajemnych odległości soczewki, obserwatora i źródła, przejawia się w obserwacjach na różne sposoby. Okazuje się teraz, że soczewka będąca układem podwójnym, który przechodzi przed linią łączącą odległe źródło (w tym przypadku blazara) z obserwatorem na Ziemi, wywołać może zmiany jasności właśnie takie, jakie obserwujemy w krzywej zmian blasku blazara S5 0716+714.

Wyniki modelowania komputerowego pokazują, że tego typu zmienność wyjaśnić może soczewka będąca układem podwójnym składającym się z centralnej masy głównej oraz około 100 razy mniej masywnego towarzysza. Masa układu podwójnego zależy od jego położenia w galaktyce macierzystej badanego blazara. Korzystając z pewnych fizycznych ograniczeń, nakładanych na układ podwójny z uwagi na czas trwania oraz okres pomiędzy pierwszą a ostatnią obserwacją zjawiska, można było wyliczyć przybliżoną masę omawianej soczewki grawitacyjnej. Wynosi ona od 104 do 106 mas Słońca. Oznaczać to może, że soczewka ta jest czarną dziurą o masie pośredniej, czyli większej niż czarne dziury o masach gwiazdowych, powstałe jako końcowy etap ewolucji najmasywniejszych gwiazd, ale także znacznie mniejszej niż supermasywne czarne dziury obserwowane w centrach galaktyk.

Opisane wyniki są częścią badań prowadzonych w Zakładzie Astrofizyki Wysokich Energii Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Jagiellońskiego w Krakowie.





Po lewej stronie zaprezentowano trajektorie źródła na płaszczyźnie soczewki, po prawej – odpowiadające im krzywe zmian blasku. Źródło: Oryginalna publikacja.

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acae91/pdf

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 972
  • Ciekłym Metanem i Ciekłym Tlenem LCH4/LOX Methalox
Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #413 dnia: Maj 22, 2023, 12:14 »
Astronomowie odkrywają najodleglejsze gwiazdy w naszej galaktyce.



Naukowcy z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz odkryli ponad 200 gwiazd zmiennych należących do grupy RR Lyrae w gwiezdnym halo Drogi Mlecznej. Tak odległych gwiazd należących do naszej galaktyki jeszcze nie widzieliśmy.

Warto tutaj przypomnieć, że dysk naszej galaktyki ma około 100 000 lat świetlnych średnicy. Układ Słoneczny znajduje się jakieś 27000 lat świetlnych od centrum i 20 000 lat świetlnych od zewnętrznej krawędzi dysku. Gdzie zatem znajdują się zidentyfikowane teraz gwiazdy? Otóż najodleglejsza z nich znajduje się ponad… milion lat świetlnych od Ziemi, czyli zasadniczo jest już prawie w połowie drogi między Drogą Mleczną a Galaktyką Andromedy, która oddalona jest od nas o 2,5 mln lat świetlnych.

To właśnie okres pulsacji i jasność gwiazd zmiennych RR Lyrae pozwoliła naukowcom precyzyjnie ustalić ich odległość od Ziemi, a tym samym określić granice zewnętrznego halo galaktycznego. Efekt badań jest co najmniej interesujący. Powszechnie przyjmuje się bowiem, że Droga Mleczna i Galaktyka Andromedy wkrótce się ze sobą zderzą, bowiem zbliżają się do siebie od miliardów lat. Z ich zderzenia w przyszłości ma powstać jedna większa Milkomeda. Rzeczywistość jest jednak taka, że jeżeli uwzględnimy w strukturze obu galaktyk ich halo gwiezdne, to zasadniczo nie musimy czekać na żadne zderzenie, bowiem między jedną a drugą galaktyką nie ma już żadnego miejsca. Galaktyki zaczęły się już ze sobą zderzać. Kierowcy są jeszcze od siebie daleko, ale zderzak naszej galaktyki już zgniata zderzak galaktyki Andromedy. Kamery na desce rozdzielczej poszły w ruch.

Gwiazdy odkryto w ramach programu Next Generation Virgo Cluster Survey prowadzonego za pomocą teleskopu CFHT (Canada-France-Hawaii Telescope). Podstawowym celem badania było zbadanie gromady galaktyk znajdujących się znacznie dalej od nas. Jedną z obserwowanych w ramach programu galaktyk, była galaktyka M87 i towarzyszące jej galaktyki satelitarne. To właśnie wykonując obserwacje tej galaktyki, naukowcy zarejestrowali siłą rzeczy także gwiazdy znajdujące się w tym samym kierunku, ale znacznie bliżej Ziemi. Z tego zestawu danych badaczom udało się wyłuskać 208 gwiazd RR Lyrae do dalszego zbadania.


Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 972
  • Ciekłym Metanem i Ciekłym Tlenem LCH4/LOX Methalox
Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #414 dnia: Maj 22, 2023, 19:58 »
W galaktyce Wiatraczek "właśnie" wybuchła supernowa.

Na zdjęciu: W Utah Remote Desert Observatories uchwycono obraz supernowej w M101 (Galaktyce Wiatraczek) – zaledwie kilka godzin po jej odkryciu 19 maja 2023 roku. Źródło: EarthSky Community Photos | Eliot Herman


Nowa supernowa dostrzeżona w Galaktyce Wiatraczek (M101) to supernowa, która wybuchła najbliżej Ziemi od dekady. Astronom Koichi Itagaki odkrył ją 19 maja tego roku. Powinna zwiększać swoją jasność jeszcze przez kilka dni. Są spore szanse, że może być dostępna dla właścicieli małych teleskopów nawet do kilku miesięcy.

Supernowa, której nadano oznaczenie 2023ixf, znajduje się w galaktyce leżącej w granicach gwiazdozbioru Wielkiej Niedźwiedzicy, w pobliżu końca dyszla Wielkiego Wozu.



Lokalizacja galaktyki M101 w Wielkiej Niedźwiedzicy. Źródło: Wikimedia Commons/ IAU/ Sky and Telescope

 

Supernowe są dość rzadkimi zjawiskami – szacuje się, że w naszej Galaktyce wybuchają średnio raz na około 50 lat. Ostatnia obserwowana supernowa w galaktyce M101 wybuchła w 2011 roku. Andy Howell, astronom z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara, wyjaśnia na Twitterze, że ówczesna eksplozja mogła być skutkiem opadania materii z większej gwiazdy-towarzyszki na białego karła, prowadząc do zainicjowania tam reakcji termojądrowych. Obecnie obserwowana supernowa najprawdopodobniej spowodowana jest czymś innym: zapadnięciem się jądra masywnej gwiazdy pod koniec jej dość gwałtownego życia. Powstaje wówczas tzw. supernowa typu II. Supernowe tego typu wyzwalają bardzo duże ilości energii.

Messier 101 (Wiatraczek) jest przy tym jedną z galaktyk położonych najbliżej Drogi Mlecznej, w odległości 20 milionów lat świetlnych stąd. I choć "nowej" supernowej nie zauważymy okiem nieuzbrojonym, amatorzy powinni być w stanie dość łatwo uchwycić ją przez teleskopy podwórkowe.

Nie pozostaje nam nic innego, jak zachęcić Czytelników do obserwacji!

https://earthsky.org/todays-image/supernova-in-m101-pinwheel-galaxy-closest-in-a-decade-how-to-see/

https://www.wis-tns.org/object/2023ixf




Offline Orionid

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 25406
  • Very easy - Harrison Schmitt
Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #415 dnia: Czerwiec 07, 2023, 12:46 »
2023 cze 06 09:30 Kosmonauta.net
Mikronowa - czy słyszeliście o takim zajwisku?
Wybuchowy nowy typ zjawiska, zaproponowany w 2022 roku - mikronowa. Co to takiego? Jest to stosunkowo "niewielka" eksplozja na powierzchni (fotosferze) niektórych typów gwiazd, trwająca do kilku godzin. Więcej na stronie ESO.
https://www.eso.org/public/news/eso2207/


2) 2023 cze 11 14:00 Kosmonauta.net
Czarna dziura w M4
Taka wagi "pośredniej"!


3) 2023 cze 20 16:30 Kosmonauta.net
Spojrzenie HST na Eta Carinae
Gwiazda/mgławica/układ Eta Carinae, która pewnego dnia "wyprodukuje" supernową - okiem teleskopu Hubble.


4) 2023 cze 24 14:30 Kosmonauta.net
Zagadka obecności (braku?) fosforu we Wszechświecie
Niedawne odkrycie fosforanów na Enceladusie to tylko jedna z odsłon zagadki dotyczącej niewielkiej ilości fosforu we Wszechświecie.
https://kosmonauta.net/2023/06/zagadka-fosforu-we-wszechswiecie/


5) 2023 lip 09 16:29 Kosmonauta.net
Czy na gwiazdach występują cyklony?
Zespół naukowców zauważył w 2015 roku olbrzymi cyklon, podobny do Wielkiej Czerwonej Plamy na Jowiszu, w atmosferze niewielkiej i niewyraźnej gwiazdy W1906+40.
https://kosmonauta.net/2015/12/czy-na-gwiazdach-wystepuja-cyklony/


6) Unikalne zdjęcie odkrywa tajemnice powstawania planet
28.07.2023 Marek Matacz

Fotografia udostępniona przez European Southern Observatory wskazuje, jak mogą formować się gazowe olbrzymy, takie jak Jowisz. Astronomowie dostrzegli potężne skupiska pyłu tworzące się w pobliżu młodej gwiazdy.

Z pomocą European Southern Observatory Very Large Telescope (VLT) i Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) astronomowie dostrzegli ogromne zgrupowania pyłu w pobliżu młodej gwiazdy. Z czasem mogą się one przekształcić się w duże planety.
https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C97746%2Cunikalne-zdjecie-odkrywa-tajemnice-powstawania-planet.html

7) 2023 sie 24 10:29 Kosmonauta.net
Herbig-Haro 47
Wspaniała animacja z danych z teleskopu Hubble, opisująca 14 lat obserwacji zmian w otoczeniu pary formujących się gwiazd. Więcej na stronie obserwatorium Hubble.
https://hubblesite.org/contents/news-releases/2011/news-2011-20.html
https://twitter.com/HubbleTelescope/status/1691456508662624258

8 ) 2023 sie 25 14:29 Kosmonauta.net
JWST i HST - niesamowite obrazy mgławicy M57
Dwa różne teleskopy, pracujące na różnych zakresach częstotliwości obserwują mgławicę planetarną M57. Więcej na stronie ESA.
https://twitter.com/esa/status/1693626364983693596

9) Zbadano gwiazdę, która może stać się magnetarem
29.08.2023

Magnetary to najsilniejsze magnesy w kosmosie. Są to niezwykle gęste, martwe gwiazdy, rodzaj gwiazd neutronowych z niesamowicie silnymi polami magnetycznymi. Badacze odkryli, że jeden ze składników gwiazdy podwójnej HD 45166 może w przyszłości przemienić się w magnetara – informuje Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO).
https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C98111%2Czbadano-gwiazde-ktora-moze-stac-sie-magnetarem.html
https://www.eso.org/public/news/eso2313/

10) 2023 wrz 02 10:30 Kosmonauta.net
NGC 7469 i IC 5283 okiem Hubble
Para galaktyk obserwowana przez kosmiczny teleskop Hubble.
https://twitter.com/NASAHubble/status/1693986468023382353

11)
Cytuj
Tak bardzo tęsknimy za życiem pozaziemskim, że zaczynamy widzieć Kosmos jako wielki organiczny tygiel.
O chemii Kosmosu pisze chemik - Mirosław Dworniczak @old_chemist .
https://eksperymentmyslowy.pl/2023/09/02/kosmiczne-laboratorium-chemiczne-czesc-2/
https://eksperymentmyslowy.pl/2023/08/28/kosmiczne-laboratorium-chemiczne-czesc-1/
https://twitter.com/docent_ws/status/1697970409453277639
12) 2023 wrz 04 16:30 Kosmonauta.net
Jaka śliczna M27 w wydaniu amatorskim
Astronom - amator z Polski!
https://twitter.com/AstroMarcin/status/1696244104714170610

13) Astronomowie rozwiązali zagadkę jednego z pulsarów
02.09.2023

Dzięki dużej kampanii obserwacyjnej przy pomocy teleskopów naziemnych i kosmicznych naukowcom udało się wyjaśnić dziwne zachowanie pulsara PSR J1023+0038, który niemal ciągle przełącza się pomiędzy dwoma trybami – poinformowało Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO).
https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C98148%2Castronomowie-rozwiazali-zagadke-jednego-z-pulsarow.html

14) Niektóre czarne dziury mogą pędzić w tempie 10 proc. prędkości światła
03.09.2023

Symulacje numeryczne sugerują, że część czarnych dziur powstałych w wyniku kolizji dwóch mniejszych obiektów tego typu może przemieszczać się w kosmosie z prędkościami bliskimi jednej dziesiątej prędkości światła.
https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C98144%2Cniektore-czarne-dziury-moga-pedzic-w-tempie-10-proc-predkosci-swiatla.html

15)
Cytuj
Czarna dziura to jeden wielki (czasem mały) paradoks. Niby nie ma prawa promieniować (bo jest czarną dziurą), a promieniuje. Niby musi być wieczna i wszystko pożerać, a nie pożera, nawet "chudnie" i "umiera".
@Lucas_z_Escobar o fizyce ekstremalnej.
https://eksperymentmyslowy.pl/2023/09/10/jak-wyrownac-czarna-dziure/

https://twitter.com/docent_ws/status/1700948702699909378
16) Wykryto pole magnetyczne w bardzo dalekiej galaktyce
08.09.2023

Dzięki sieci radioteleskopów ALMA astronomowie dokonali najdalszej detekcji galaktycznego pola magnetycznego – w galaktyce, z której światło potrzebuje 11 miliardów lat na dodarcie do nas. O odkryciu poinformowało Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), a wyniki opublikowano w „Nature”.
https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C98267%2Cwykryto-pole-magnetyczne-w-bardzo-dalekiej-galaktyce.html

17) Prof. Marek Abramowicz laureatem Medalu Bohdana Paczyńskiego
11.09.2023

Prof. Marek Abramowicz został laureatem Medalu Bohdana Paczyńskiego. Laureatów nagród, przyznawanych co dwa lata przez Polskie Towarzystwo Astronomiczne, przedstawiono w poniedziałek w Toruniu podczas otwarcia zjazdu tego gremium.
https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C98336%2Cprof-marek-abramowicz-laureatem-medalu-bohdana-paczynskiego.html

18) Galaktyka soczewkowata sfotografowana przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a
19.09.2023


Galaktyka NGC 3156 sfotografowana przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a. Źródło: ESA/Hubble & NASA, R. Sharples, S. Kaviraj, W. Keel.

NASA zaprezentowała zdjęcie galaktyki NGC 3156, w której supermasywna czarna dziura pochłonęła znacznie więcej gwiazd ze swojego otoczenia niż wynosi średnia dla innych podobnych galaktyk.
https://naukawpolsce.pl/aktualnosci/news%2C98441%2Cgalaktyka-soczewkowata-sfotografowana-przez-kosmiczny-teleskop-hubblea.html

19) 2023 wrz 23 12:30 Kosmonauta.net
Gwiazda Polarna - zaskakujące zmiany
Polecamy ten filmik o zmianach u Gwiazdy Polarnej, która jest układem trzech gwiazd.


20) 2023 wrz 25 14:30 Kosmonauta.net
Betelgeza – blisko supernowej?
Czy już “niebawem” Betelgeza zamieni się w supernową? Nowa publikacja naukowa sugeruje, że ta gwiazda może wydawać właśnie ostatnie tchnienia…
https://kosmonauta.net/2023/06/betelgeza-blisko-supernowej/


21) 2023 wrz 27 16:30 Kosmonauta.net
Absolutnie wszystko na jednym wykresie
...w tym i nieznane. Oto nasz Wszechświat, jak go na razie rozumiemy. :)

https://x.com/AlexanderRKlotz/status/1704924372128117049

22) 2023 paź 22 16:30 Kosmonauta.net
Otoczenie Rho Ophiuchi
Aż do najnowszych obrazów z JWST!


23) 2023 gru 08 10:30 Kosmonauta.net
Strumień z M87
Dżet z centrum galaktyki M87 okiem teleskopu Hubble:


24) 2023 gru 21 14:30 Kosmonauta.net
319 Leona przesłania Betelguzę
Dwunastego grudnia planetoida 319 Leona (częściowo) przesłoniła jedną z najjaśniejszych gwiazd nocnego nieba – Betelguzę
https://kosmonauta.net/2023/12/319-leona-przeslania-betelguze/
z gwiazdozbioru Oriona.


25) 2023 gru 31 18:29 Kosmonauta.net
ESA - jeden milion objektów astronomicznych
Świetnie nagranie z Europejskiej Agencji Kosmicznej.
« Ostatnia zmiana: Styczeń 01, 2024, 17:49 wysłana przez Orionid »

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 972
  • Ciekłym Metanem i Ciekłym Tlenem LCH4/LOX Methalox
Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #416 dnia: Czerwiec 24, 2023, 11:45 »
Co sprawiło, że najjaśniejsza kosmiczna eksplozja wszechczasów była tak wyjątkowa?

Na ilustracji: Poświata po najjaśniejszym w historii rozbłysku gamma uchwycona przez teleskop Swift. Źródło: NASA/Swift/A. Beardmore (University of Leicester)


W 2022 roku teleskopy zarejestrowały najjaśniejszą znaną nam dziś kosmiczną eksplozję. Astrofizycy mogą teraz wyjaśnić, dlaczego była ona tak olśniewająca.

Niewiele wybuchów kosmicznych przyciągnęło tak dużą uwagę naukowców zajmujących się kosmosem jak ten, zarejestrowany 22 października 2022 roku i trafnie nazwany najjaśniejszym [rozbłyskiem] wszech czasów (ang. Brightest of All Time – BOAT). To zdarzenie, które było wynikiem zapadnięcia się bardzo masywnej gwiazdy i następujących po tym narodzin czarnej dziury, było obserwowane jako niezwykle jasny rozbłysk promieniowania gamma, po którym nastąpiła stopniowo zanikająca poświata widoczna na różnych częstotliwościach. Od chwili, gdy ogromne teleskopy jednocześnie odebrały sygnał BOAT, astrofizycy z całego świata podjęli wysiłki w celu wyjaśnienia jasności tego rozbłysku gamma, jak i niezwykle powolnego zanikania jego poświaty.

Obecnie międzynarodowy zespół naukowców, w którego skład wchodzi dr Hendrik Van Eerten z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Bath, przedstawił dość prawdopodobne wyjaśnienie: wczesny rozbłysk o nazwie GRB 221009A był skierowany bezpośrednio w stronę Ziemi, a także przyciągnął znaczną ilość materii pochodzącej z gwiazd. Wyniki badań zespołu zostały opublikowane 7 czerwca 2023 roku w czasopiśmie Science Advances. Głównym autorem jest dr Brendan O’Connor z University of Maryland i George Washington University w Waszyngtonie.

Dr Van Eerten, który prowadził analizę teoretyczną, wyjaśnia, że i inni badacze pracujący nad tą zagadką doszli do wniosku, że strumień był skierowany bezpośrednio na nas, co z kolei zdecydowanie tłumaczy, dlaczego był on tak jasny. Zagadką pozostawał jednak fakt, że granice jego strumienia nie były w ogóle widoczne.

Powolne zanikanie poświaty nie jest charakterystyczne dla wąskiego strumienia gazu. Wiedząc o tym, podejrzewaliśmy, że jest jakiś dodatkowy powód tej intensywnej eksplozji, a nasze modele matematyczne to potwierdziły. Nasza praca wyraźnie pokazuje, że ten GRB miał unikalną strukturę, a obserwacje stopniowo ujawniają wąski strumień osadzony w szerszym wypływie gazu, gdzie normalnie można by oczekiwać izolowanego strumienia – wyjaśnia Van Eerten

Co więc sprawiło, że ten GRB miał profil szerszy niż zwykle? Naukowcy mają pewną teorię. Jak tłumaczy Van Eerten, strumienie GRB muszą przejść przez zapadającą się gwiazdę, w której powstają, a to, co naszym zdaniem zrobiło różnicę w tym przypadku, to stopień wymieszania, które miało miejsce między materiałem gwiazdowym a strumieniem, tak, że podgrzany szokiem gaz pojawił się w naszym polu widzenia aż do punktu, w którym jakakolwiek charakterystyczna sygnatura strumienia zostałaby utracona w ogólnej emisji poświaty.

Nasz model nie tylko pomaga w zrozumieniu BOAT, ale także wcześniejszych rekordzistów pod względem jasności, u których brak sygnatury strumieni stanowił zagadkę dla astronomów. Te GRB, podobnie jak inne tego typu wybuchy, muszą być skierowane bezpośrednio w naszą stronę, ponieważ wyrzucanie tak ogromnej ilości energii we wszystkich kierunkach jednocześnie byłoby niezgodne z prawami fizyki – dodaje naukowiec. Wydaje się zatem, że istnieje wyjątkowa klasa zdarzeń, które są zarówno ekstremalne, jak i potrafią skutecznie zamaskować ukierunkowaną naturę przepływu gazu. Przyszłe badania pól magnetycznych, które uruchamiają te strumienie, jak i badania nad masywnymi gwiazdami, w których się one znajdują, powinny pomóc w ujawnieniu, dlaczego te konkretne GRB są tak rzadkie.

Wyjątkowo długi GRB 221009A jest najjaśniejszym błyskiem gamma, jaki kiedykolwiek zarejestrowano, a jego poświata bije wszelkie rekordy na wszystkich długościach fal. Ponieważ ten rozbłysk jest tak jasny, a także bliski (kosmicznie rzecz biorąc: wystąpił w niewielkiej odległości, 2,4 miliarda lat świetlnych od Ziemi), uważamy, że jest to okazja zdarzająca się raz na tysiąc lat. Okazja, aby odpowiedzieć na niektóre z najbardziej fundamentalnych pytań dotyczących tych rozbłysków: od formowania się czarnych dziur po testy modeli ciemnej materii. – podsumowuje dr O’Connor.

https://www.bath.ac.uk/announcements/what-made-the-brightest-cosmic-explosion-of-all-time-so-exceptional/

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adi1405

« Ostatnia zmiana: Czerwiec 24, 2023, 11:46 wysłana przez Slavin »

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 972
  • Ciekłym Metanem i Ciekłym Tlenem LCH4/LOX Methalox
Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #417 dnia: Lipiec 13, 2023, 05:55 »
ALMA zgłębia tajemnicę powstawania planet

Na ilustracji: Zdjęcia dysków wokół 19 protogwiazd, w tym 4 układów podwójnych zaobserwowanych za pomocą ALMA. Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), N. Ohashi i inni


Naukowcy wykorzystali ALMA do obserwacji dysków protoplanetarnych wokół 19 protogwiazd w celu wykrycia wczesnych oznak formowania się planet.

Międzynarodowy zespół naukowców wykorzystał ALMA do przeprowadzenia obserwacji dysków wokół 19 protogwiazd o niezwykle wysokiej rozdzielczości w celu wykrycia wczesnych oznak tworzenia się planet. Projekt badawczy, zatytułowany “Wczesne formowanie planet w zagnieżdżonych dyskach” (ang. Early Planet Formation in Embedded Disks – eDisk), został rozpoczęty pod kierownictwem Nagayoshiego Ohashi z Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA, Tajwan). Inspiracją dla tej pracy były niedawne odkrycia sugerujące, że proces tworzenia się planet może być aktywny w bardziej rozwiniętych dyskach protoplanetarnych, które zostały szczegółowo zbadane za pomocą ALMA. Jednak dotychczas brakowało systematycznych badań mających na celu wykrycie oznak formowania się planet w młodszych układach protogwiazdowych. Wyniki badań zostały opublikowane w The Astrophysical Journal.

Pochodzenie naszego Układu Słonecznego i pozasłonecznych układów planetarnych jest jednym z najważniejszych tematów współczesnej astronomii. Nasze Słońce uformowało się około 4,6 miliarda lat temu, a wszystkie gwiazdy podobne do Słońca powstały w podobnym procesie. W ramach tego procesu wokół nowo narodzonej gwiazdy tworzy się dysk, w którym formują się planety. Oczekuje się, że te dyski protoplanetarne przetrwają tylko kilka milionów lat, co oznacza, że formujący się układ planetarny ma tylko tyle czasu na zakończenie procesu formowania. Jednak wciąż nie jest jasne, jak szybko w ich dyskach rozpoczyna się formowanie planet. Niedawne obserwacje ALMA ujawniły, że wiele dysków protoplanetarnych ma podstruktury, takie jak szczeliny i pierścienie. Jest to mocny dowód na to, że planety formują się i wymiatają materię z dysku. Z drugiej strony, wiele dysków protoplanetarnych wykazuje takie oznaki, co sugeruje, że formowanie planet już trwa lub prawie się zakończyło w układach, które zwykle nazywamy dyskami protoplanetarnymi. Te poprzednie wyniki zmotywowały nas do zbadania jeszcze młodszych dysków wokół protogwiazd, aby odpowiedzieć na pytanie, na jakim etapie formowania się gwiazd powstają planety – powiedział Ohashi.

Kierując się taką motywacją, zespół skupił się na dyskach wokół protogwiazd, układów, które mają wiek od 10 000 do 100 000 lat. Korzystając z ALMA, zespół obserwował emisję radiową wydzielaną przez ziarna pyłu, czyli elementy składające się na planety, znajdujące się w dyskach protoplanetarnych. Dotychczasowe badania pozwoliły na obserwację tylko nielicznych protogwiazd z rozdzielczością wystarczającą do wykrywania oznak procesu formowania się planet. Naukowcy skupili się na 19 protogwiazdach odległych od Ziemi o około 650 lat świetlnych  i wykorzystali bardzo wysoką rozdzielczość kątową ALMA w celu dokładnego zbadania struktury dysków protoplanetarnych. Jest to pierwsze systematyczne badanie, które ma na celu zbadanie szczegółowej struktury dysków wokół dużej próbki protogwiazd przy użyciu tak wysokiej rozdzielczości kątowej.

Obserwacje potwierdziły istnienie dysków wokół wszystkich protogwiazd, co oznacza, że minimalne warunki do formowania się planet są już obecne w tak młodych układach protogwiazdowych. Jednak obserwacje wyraźnie pokazują, że dyski wokół protogwiazd różnią się od bardziej rozwiniętych dysków protoplanetarnych. Spośród 19 protogwiazd zaobserwowano pierścienie i luki, które są oznakami formowania się planet, jedynie w kilku dyskach wokół najbardziej rozwiniętych protogwiazd. Ponadto, struktury pierścieni są mniej wyraźne niż te obserwowane w dyskach protoplanetarnych. Dodatkowo, stwierdzono, że pył, który stanowi budulec planet, w wielu dyskach nie jest osadzony w płaszczyźnie środkowej dysku. Zamiast tego, pył znajduje się wysoko, powyżej płaszczyzny środkowej dysku, powodując, że dyski wydają się grubsze w kierunku pionowym. Natomiast w bardziej rozwiniętych dyskach pył osadza się w płaszczyźnie środkowej, co sprawia, że wydają się one znacznie cieńsze. Ohashi powiedział: Nie spodziewaliśmy się zobaczyć tak wyraźnych różnic między dyskami wokół protogwiazd a bardziej rozwiniętymi dyskami. John Tobin, współkierownik programu w National Radio Astronomical Observatory (USA), dodaje: Nasze wyniki sugerują, że dyski wokół protoplanet nie są w pełni gotowe do formowania się planet. Uważamy, że proces tworzenia się układu planetarnego postępuje szybko w okresie od 100 000 do 1 000 000 lat po rozpoczęciu formowania się gwiazdy.

Wizja artystyczna dysku wokół protogwiazdy.


https://www.almaobservatory.org/en/press-releases/alma-digs-deeper-into-the-mystery-of-planet-formation/

https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/acd384

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 972
  • Ciekłym Metanem i Ciekłym Tlenem LCH4/LOX Methalox
Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #418 dnia: Lipiec 30, 2023, 19:38 »
Betelgeza – nietypowy nadolbrzym rozjaśnia się. Czy zostanie supernową?

Jedna z najjaśniejszych gwiazd na nocnym niebie robi się nadzwyczajnie jasna, co rozpoczęło spekulacje, że może wkrótce wybuchnąć i zmienić się w supernową. Czy naprawdę powinniśmy wyczekiwać tak oszałamiającego spektaklu na niebie?






Położenie Betelgezy na mapie nieba.

Gwiazda, o której mowa to Betelgeza, ogromna gwiazda w odcieniach czerwieni, znajdująca się w lewym ramieniu gwiazdozbioru Oriona, którego nie da się nie zauważyć. Betelgeza jest czerwonym olbrzymem, czyli przeogromną gwiazdą, która zużyła już cały wodór w swoim jądrze i rozszerzyła się do rozmiaru stukrotnie większego niż jej pierwotna powłoka. Astronomowie sądzą, że gwiazda przeprowadza teraz fuzję helu w węgiel i tlen. Jest to okres w życiu gwiazdy, który trwa dziesiątki lub nawet setki tysięcy lat i poprzedza śmierć gwiazdy w wybuchu supernowej. Ostatnie ekscesy Betelgezy, które rozpoczęły się w 2019 roku, skłoniły niektórych do spekulacji, iż chwila jej spektakularnej śmierci jest bliska. Jeśli Betelgeza wybuchłaby, byłaby to najbliższa eksplozja supernowej od ponad 400 lat, tak jasna, że widoczna nawet w ciągu dnia.

Betelgezę, oddaloną o 650 lat świetlnych, uznaje się zazwyczaj za 10. najjaśniejszą gwiazdę na nocnym niebie. Jednak w kwietniu gwiazda awansowała i znalazła się na siódmym miejscu. Według konta na Tweeterze Betelgeuse Status, które śledzi aktywność gwiazdy, obecnie ma ona jasność 40% większą w stosunku do dotychczasowej.

„Wielkie przyciemnienie”

Betelgeza jest gwiazdą zmienną znaną z regularnych oscylacji między okresami jaśniejszymi i ciemniejszymi. Od ponad stu lat astronomowie obserwowali jak Betelgeza rozjaśnia się co czterysta dni, a następnie jej jasność spada o połowę i rozświetla się ponownie. Jednak w grudniu 2019 r. gwiazda niespodziewanie przyciemniła się, jak nigdy wcześniej, osiągając niż 2,5 raza ciemniejszy. Przyczyny tego wydarzenia odtąd nazywanego „Wielkim przyciemnieniem” doszukuje się w eksplozji materii z wnętrza gwiazdy, która utworzyła ogromną chmurę pyłu i w konsekwencji przysłoniła nam widok na gwiazdę.

Poniższe zdjęcia ujawniają wyrazisty obiekt niepodobny do Słońca. W przeciwieństwie do pojedynczej, gładkiej kuli gorącej plazmy, Betelgeza jest nieregularną grupą bąbli wrzącego gazu, niektóre z nich są tak duże jak małe gwiazdy. Wielkie smugi gorącej materii unoszą się z jądra Betelgezy na jej powierzchnię, następnie stygną i znowu znikają we wnętrzu. Przypomina to cykl słoneczny na sterydach. Raz na kilka wieków Betelgeza uwalnia bąbel tak duży, że następuje „Wielkie przyciemnienie”. Natomiast to wszystko nie znaczy, że gwiazda wybuchnie. Chyba że rzecz jasna, założenia astronomów są niepoprawne.



Kres życia

Wprawdzie Betelgeza od tamtego czasu odzyskała swą zwykłą jasność, jednakże nie powróciła w pełni do stanu sprzed „Wielkiego przyciemniena”. Okres jej oscylacji wynoszący 400 dni skrócił się do 200 dni, ponadto gwiazda wydaje się teraz przechodzić fazę niebywałego rozjaśnienia, co ekscytuje obserwatorów nieba.

„Nasze najlepsze modele wskazują, że Betelgeza jest w stadium, w którym w swoim jądrze spala hel w węgiel i tlen” – powiedział Morgan MacLeod, habilitant astrofizyki teoretycznej na Uniwersytecie Harvarda i główny autor ostatnich badań na temat „Wielkiego przyciemnienia” Betelgezy – „Oznacza to, że pozostało tysiące, może setki tysięcy lat do eksplozji, jeśli modele te są poprawne”.

Chociaż standardowe życie gwiazdy kończy się kiedy wyczerpie ona wodór i rozpoczyna fuzję helu w jądrze, to jej przedłużone życie jako czerwony olbrzym trwa nawet po fazie spalania helu. Kiedy ten się kończy, gwiazda utrzymuje się, spalając węgiel i tlen do neonu i magnezu, następnie spalając je w krzem. Ostatecznie jądro gwiazdy wypełnia się żelazem i wtedy zaczyna się robić ciekawie.

„Dodanie jądra helu do atomu żelaza w rzeczywistości pochłania energię, a nie ją uwalnia” – powiedział MacLeod – „Więc nagle, zamiast przeprowadzać reakcję uwalniającą duże ilości energii, jądro gwiazdy zaczyna pochłaniać energię. Gdy to się dzieje jądro gwiazdy zapada się, tak jakby wywinięte na drugą stronę, prowadzi to do powstania tego, co nazywamy supernową typu II”.

Choć etap spalania wodoru może trwać miliardy lat, to każda następna faza jest coraz krótsza.

„Faza spalania helu trwa kilkaset tysięcy lat” – tłumaczył Miguel Montargès, habilitant w Laboratorium Nauk Kosmicznych i Instrumentalizacji w Astrofizyce Obserwatorium Paryskiego i ekspert do spraw Betelgezy – „Potem następuje faza trwająca około 10 tysięcy lat, później kilkutysiącletnia, stulenia, a ostatnią stanowi kilka dni i godzin przed eksplozją”.

Tak jak MacLeod Montargès uważa, że Betelgeza wciąż ma wiele tysięcy lat życia przed sobą i jest raczej obojętna niedawnemu, niespodziewanemu rozjaśnieniu. Właściwie gwiazda już kiedyś była taka jasna, powiedział, aczkolwiek przez krótki okres czasu.

„Jeżeli porównamy bieżącą jasność z »Wielkim przyciemnieniem« okazuje się ono dość znikome” – stwierdził Montargès – „Podczas »Wielkiego przyciemnienia« magnitudo obniżyło się z 0,8 na 1,75. Z kolei, typowa maksymalna jasność wynosi w przybliżeniu 0,3, a teraz jest to 0,1”.



Grafika ukazuje przewidywane zmiany w jasności Betelgezy. Wyrzucana materia ochłodziła się i uformowała chmurę pyłu, która sprawiła, że gwiazda tymczasowo wydawała się ciemniejsza. Zaburzyło to jej czterystodniowy cykl, który astronomowie obserwowali przez ponad 200 lat. Możliwe, że wnętrze gwiazdy trzęsie się teraz jak galareta.

Powrót do normalności

W pracy opublikowanej na internetowym repozytorium arXiv 16 maja MacLeod i jego koledzy nie spodziewają się supernowej, ale przewidują, że Betelgeza wróci do swojego pierwotnego czterystodniowego cyklu zmian jasności w przeciągu następnych 5 do 10 lat.

„Uważamy, że zmiana w czasie trwania cyklu jest powiązana z wydarzeniem, które spowodowało »Wielkie przyciemnienie«” – oznajmił MacLeod – „Jesteśmy zdania, że olbrzymi bąbel, który przebił się z środka gwiazdy przed przyciemnieniem spowodował to, że powłoka gwiazdy i jej wnętrze zaczęły poruszać się w przeciwnych kierunkach, w rezultacie gwiazda pulsuje teraz dwa razy szybciej w porównaniu do swojego normalnego cyklu”.

Betelgeza jest ogromną gwiazdą. Jeśli umieścilibyśmy ją w centrum Układu Słonecznego, dosięgałaby aż do Jowisza. Rozmiar gwiazdy wraz z jej położeniem w naszej galaktyce — Drodze Mlecznej — umożliwia astronomom badania Betelgezy bardziej szczegółowo niż większość gwiazd.

„Większość gwiazd, nie licząc Słońca, w ogóle nie mogą być szczegółowo zbadane” – powiedział MacLeod – „Widzimy je tylko jako punktowe źródła światła. Lecz Beletgeza jest na tyle duża, że możemy ją poznać przy użyciu teleskopu Hubble’a i radioteleskopów”.

Czego dowiedzielibyśmy się, gdyby Betelgeza stała się supernową?



VY Canis Majoris wyrzuca ogromne ilości gazów podczas wybuchów.

Dzięki możliwościom naszych najlepszych teleskopów astronomowie mogą na tyle dokładnie zobaczyć co dzieje się w zewnętrznych warstwach Betelgezy, że możliwy jest pomiar składu chemicznego jej atmosfery. Aczkolwiek nie ma sposobu, aby dowiedzieć się, co naprawdę zachodzi w jądrze gwiazdy. Czy przeprowadza syntezę helu? Czy już zaczęła spalać węgiel? Jeśli tak, skąd mamy o tym wiedzieć?

Montargès powiedział, że wiele z naszych założeń na temat Betelgezy pochodzi z obserwacji innych czerwonych olbrzymów. Przykładowo, VY CMa — kolejny czerwony olbrzym w naszej Galaktyce znajdujący się w odległości 3,9 tys. lat świetlnych od Ziemi, w gwiazdozbiorze Wielkiego Psa — uważany jest za bliższego śmierci niż Betelgeza. Jednak w przeciwieństwie do niej VY CMa nieustannie ściemnia się od ponad 100 lat.

„Sto lat temu VY CMa był widoczny gołym okiem na niebie” – porównywał Montargès – „Lecz pozbył się tyle materii, że obecnie możemy ujrzeć go tylko w podczerwieni. Takiego wyrzucania materii spodziewamy się, gdy gwiazda jest bliska eksplozji jako supernowa. VY CMa straciła już około 60% swojej pierwotnej masy, podczas gdy Betelgeza nadal posiada jej 95%”.

Astronom dodał, że według zapisów historycznych Betelgeza była opisywana jako żółta gwiazda. Dopiero 2000 lat temu poeci zaczęci nazywać ją czerwoną. Dlatego Montargès uważa, że Betelgeza ledwie zaczyna swój etap życia jako czerwony olbrzym.

Drugie Słońce

Mimo wszystko Montargès rozumie podekscytowanie niewykluczoną śmiercią Betelgezy. Ostatecznie gwiazda eksploduje, a wtedy wiadomość o tym miesiącami widnieć będzie na okładkach magazynów.

„Kiedy to się stanie, gwiazda będzie tak jasna, jak Księżyc w pełni, tyle że będzie ona skupiona w jednym punkcie” – powiedział Montargès – „Przez pierwsze dwa miesiące może być tak jasna, że jeśli zgasić wszystkie światła w mieście przy bezchmurnej pogodzie, dałoby się czytać książkę w świetle supernowej. Będzie widoczna również w dzień. Na niebie pojawi się druga gwiazda widoczna w ciągu dnia.”



Ta pomarańczowa plama to Betelgeza widziana z Atacama Large Millimeter/submillimeter Array. Po raz pierwszy ALMA zaobserwował powierzchnię gwiazdy. Ta pierwsza próba zaowocowała w najwyższej jakości ujęcie Betelgezy do tej pory.

Na szczęście Betelgeza jest na tyle bliska, że zapewni takie widowisko, a jednak zbyt oddalona, aby była dla nas niebezpieczna. Astronomowie uważają, że olbrzym musiałby wybuchnąć w odległości do 160 lat świetlnych od naszej planety, abyśmy odczuli skutki eksplozji (według EarthSky).

Ostatnia znana supernowa w Drodze Mlecznej to SN 1604 znana też jako Nowa Keplera. Nazwana została na cześć Johannesa Keplera, który opisał ją w książce „De Stella Nova”.

Według zapisów historycznych ta 30 razy bardziej oddalona supernowa była widoczna w dzień przez ponad trzy tygodnie. Montargès przewiduje, że Betelgeza niedługo wróci do swojego wcześniejszego stanu. Przez kolejnych kilka miesięcy gwiazda nie będzie widoczna, ponieważ znajdzie się zbyt blisko Słońca. Astronomowie muszą poczekać do końca lata, aby zbadać jej stan.

„Jeśli we wrześniu będzie równie jasna lub jaśniejsza niż teraz powinniśmy zacząć zastanawiać się nad tym co się dzieje” – stwierdził Montargès – „Jednak według mnie obecne stadium nie wzbudza zainteresowania”.

https://www.space.com/is-betelgeuse-going-supernova
« Ostatnia zmiana: Lipiec 30, 2023, 19:48 wysłana przez Slavin »

Offline Slavin

  • Weteran
  • *****
  • Wiadomości: 972
  • Ciekłym Metanem i Ciekłym Tlenem LCH4/LOX Methalox
Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #419 dnia: Lipiec 31, 2023, 15:54 »
Zagadka galaktyki bez ciemnej materii.

Na ilustracji: Wolna od ciemnej materii galaktyka NGC 1277, położona w pobliżu centrum gromady Perseusza, 240 milionów lat świetlnych od Ziemi.



Badania przeprowadzone przez międzynarodowy zespół naukowców dostarczyły pierwszych dowodów na istnienie masywnej galaktyki bez ciemnej materii. Wynik ten stanowi wyzwanie dla obecnego standardowego modelu kosmologicznego.

Zespół naukowców, kierowany przez Sebastiéna Comeróna z IAC i Uniwersytetu La Laguna (ULL), odkrył, że galaktyka NGC 1277 nie zawiera ciemnej materii. Jest to pierwszy przypadek, gdy masywna galaktyka (mając masę kilkakrotnie większą niż Droga Mleczna) nie wykazuje dowodów na istnienie tego niewidzialnego składnika Wszechświata. Wynik ten nie pasuje do obecnie akceptowanych modeli kosmologicznych, które uwzględniają ciemną materię – powiedział Comerón. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie Astronomy and Astrophysics.

W aktualnym standardowym modelu kosmologicznym masywne galaktyki zawierają znaczne ilości ciemnej materii – rodzaju materii, która nie oddziałuje w taki sam sposób jak zwykła materia. Jedynym dowodem na jej istnienie jest silne przyciąganie grawitacyjne, które wywiera na gwiazdy i gaz w jej pobliżu, co można obserwować.

NGC 1277 jest prototypem „galaktyki reliktowej”, czyli galaktyki, która nie oddziałuje w żaden sposób ze swoimi sąsiadkami. Takie galaktyki są niezwykle rzadkie i uważane są za pozostałości gigantycznych galaktyk powstałych we wczesnych dniach istnienia Wszechświata.

Znaczenie galaktyk reliktowych w zrozumieniu, jak powstały pierwsze galaktyki, było powodem, dla którego zdecydowaliśmy się obserwować NGC 1277 za pomocą spektrografu pola – wyjaśnił Comerón. Na podstawie widm wykonaliśmy mapy kinematyczne, które pozwoliły nam opracować rozkład masy w galaktyce w promieniu około 20 000 lat świetlnych – dodaje.

Zespół odkrył, że rozkład masy w NGC 1277 wynika wyłącznie z rozkładu gwiazd. Na tej podstawie zdołali wywnioskować, że w obserwowanym promieniu nie może być więcej niż 5% ciemnej materii, chociaż obserwacje są zgodne z całkowitym brakiem tego składnika.

Jednakże, zgodnie z obecnymi modelami kosmologicznymi, przewidywana masa ciemnej materii w galaktyce NGC 1277 powinna wynosić co najmniej 10% całkowitej masy, a maksymalnie 70%. “Ta rozbieżność między obserwacjami a oczekiwaniami stanowi zagadkę, a może nawet wyzwanie dla modelu standardowego” – zauważył badacz Ignacio Trujillo, związany z IAC i ULL, który uczestniczył w analizie.

Artykuł przedstawia dwa potencjalne wyjaśnienia braku ciemnej materii w NGC 1277. Anna Ferré-Mateu, badaczka z IAC i ULL, która również brała udział w badaniu, komentuje te możliwości. Pierwsza z nich sugeruje, że oddziaływanie grawitacyjne z otaczającym ośrodkiem w gromadzie galaktyk, w której znajduje się ta galaktyka, mogło pozbawić ją ciemnej materii. Druga możliwość zakłada, że ciemna materia została wyparta z układu, gdy galaktyka uformowała się w wyniku połączenia fragmentów protogalaktyki, co doprowadziło do powstania galaktyki reliktowej.

Dla autorów badania żadne z tych wyjaśnień nie jest w pełni satysfakcjonujące. Zagadka, w jaki sposób masywna galaktyka może powstać bez ciemnej materii, pozostaje nierozwiązana – zaznacza Comerón. W celu dalszych badań nad tym tajemniczym zjawiskiem, zespół planuje przeprowadzić nowe obserwacje, wykorzystując instrument WEAVE zamontowany na Teleskopie Williama Herschela (WHT) w Obserwatorium Roque de los Muchachos na La Palmie.

Jeśli potwierdzi się wynik, że NGC 1277 nie zawiera ciemnej materii, wzbudzi to wątpliwości co do alternatywnych modeli ciemnej materii, a mianowicie teorii zakładających modyfikację grawitacji. Według tych teorii większa część przyciągania grawitacyjnego w galaktykach wynika z niewielkiej zmiany prawa grawitacji na dużych skalach.

Chociaż ciemna materia w konkretnej galaktyce może być nieobecna, zmodyfikowane prawo grawitacji musi działać uniwersalnie, nie mogą istnieć wyjątki. Dlatego też, galaktyka pozbawiona ciemnej materii przeczyłaby istnieniu tego typu alternatyw dla ciemnej materii – zauważa Trujillo.

https://www.iac.es/en/outreach/news/puzzle-galaxy-no-dark-matter

https://www.aanda.org/articles/aa/full_html/2023/07/aa46291-23/aa46291-23.html

Polskie Forum Astronautyczne

Odp: Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)
« Odpowiedź #419 dnia: Lipiec 31, 2023, 15:54 »