Astrofizyka - Badania różne (zbiorczo)

[Orionid]

Misja NICER znalazła pulsar na rekordowo szybkiej orbicie
17.05.2018

NASA poinformowała, że dzięki pierwszemu zestawowi danych z rentgenowskiego instrumentu NICER, pracującego na pokładzie na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), udało się zbadać niezwykle ciasny układ podwójny gwiazd krążących wokół siebie co 38 minut. Jedną z nich jest pulsar.

NICER, czyli Neutron star Interior Composition Explorer, jest projektem prowadzonym przez amerykańską agencję kosmiczną w celu badań nad fizyką i zachowaniem gwiazd neutronowych – niezwykle gęstych obiektów, w których masa całej gwiazdy skupiona jest w kuli o średnicy rzędu 10 metrów. Część szybko obracających się gwiazd neutronowych obserwujemy jako tzw. pulsary. Instrument zainstalowano na stacji orbitalnej ISS w czerwcu ubiegłego roku.

Dzięki analizie danych zebranych przez NICER natrafiono na dwie gwiazdy krążące wokół siebie, tzw. układ podwójny. Takich systemów w kosmosie jest bardzo dużo, ale w tym przypadku okres obiegu to zaledwie 38 minut. Na dodatek jedną z gwiazd w układzie jest pulsar. System ma oznaczenie IGR J17062–6143.

Odległość pomiędzy składnikami układu wynosi około 300 tysięcy kilometrów, czyli mniej niż dystans Ziemia-Księżyc. Naukowcy przypuszczają, że drugą z gwiazd jest ubogi w wodór biały karzeł.

„Nie jest możliwe, aby w tym układzie znajdowała się gwiazda taka jak Słońce. Po prostu orbita jest zbyt mała” - tłumaczy Tod Strohmayer, pierwszy autor publikacji opisującej wyniki badań.

Szacowana masa białego karła w tym układzie to zaledwie 1,5 proc. masy Słońca. Z kolei pulsar ma masę 1,4 masy Słońca. Punkt wspólnego środka masy znajduje się około 3000 km od pulsara.

Białe karły, podobnie jak pulsary, to końcowy etap ewolucji gwiazd. Różnica jest taka, że pulsary powstają z gwiazd masywnych, w efekcie wybuchów supernowych, natomiast białe karły to efekt ewolucji gwiazd takich jak Słońce. Biały karzeł może mieć rozmiary porównywalne z planetami takimi jak Ziemia.

Wcześniej układ IGR J17062–6143 obserwowano w 2008 roku przy pomocy Rossi X-Ray Timing Explorer (RXTE), ale wtedy udało się ustalić jedynie dolny limit dla okresu orbitalnego. W sierpniu 2017 r. na badaniach układu skupił się instrument NICER. Obserwacje trwały łącznie siedem godzin i były rozłożone na nieco ponad pięć dni. Następnie prowadzono obserwacje w październiku i listopadzie. Udało się dzięki temu potwierdzić rekordowo krótki okres orbitalny układu podwójnego.

Gwiazda neutronowa z tego systemu zwana jest przez astronomów „akreującym rentgenowskim pulsarem milisekundowym” (ang. AMXP – accreting millisecond X-Ray pulsar). Z danych RXTE wiadomo, że pulsar obraca się wokół swojej osi 163 razy na sekundę (czyli blisko 10 tysięcy razy na minutę). Docierające do nas pulsy promieniowania wskazują miejsce gorących plam wokół biegunów magnetycznych pulsara.

Gorące plamy powstają, gdy silne pole grawitacyjne pulsara przyciąga materię z towarzyszącej mu gwiazdy. Skupia się ona w dysku akrecyjnym i po spirali zbliża do pulsara. Ponieważ pulsar ma bardzo silne pole magnetyczne, materia porusza się wzdłuż linii pola magnetycznego do biegunów, gdzie tworzy „gorące plamy”. A skoro obraca się dookoła swojej osi, to gorąca plama pojawia się i znika z pola widzenia instrumentu rentgenowskiego. Właśnie na tej podstawie można było określić jak szybko pulsar się obraca.

Gdy materii zbierze się odpowiednio dużo, zachodzi wybuch termojądrowy. W przypadku systemu IGR J17062–6143 na razie jeszcze nie zaobserwowano takiej eksplozji.

Co ciekawe, obroty pulsara idealnie zgadzają się z przewidywaniami, więc można je wykorzystać na przykład do nawigacji przyszłych sond kosmicznych. Takie testy przeprowadzono w ramach eksperymentu poszerzającego projekt NICER, nazwanego Station Explorer for X-ray Timing and Navigation Technology (SEXTANT).

Wyniki badań opublikowano w środę w czasopiśmie „The Astrophysical Journal Letters”. (PAP)
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C29496%2Cmisja-nicer-znalazla-pulsar-na-rekordowo-szybkiej-orbicie.html

[Orionid]

Teleskopy w Chile dostrzegły najdalszy tlen w kosmosie
19.05.2018


Zdjęcie gromady galaktyk MACS J1149.5+2223 . W ramce znajduje się obraz galaktyki MACS1149-JD1 Źródło: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), NASA/ESA Hubble Space Telescope, W. Zheng (JHU), M. Postman (STScI), CLASH Team, Hashimoto et al.

Dzięki teleskopom pracującym na pustyni Atakama w Chile, naukowcy uzyskali dowód na to, że gwiazdy zaczęły powstawać szybciej po Wielkim Wybuchu niż przypuszczano. Astronomom udało się znaleźć oznaki występowania tlenu na krańcach obserwowalnego Wszechświata.

O odkryciu poinformowały: Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), amerykańskie National Radio Astronomy Observatory (NRAO) oraz National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). Wyniki badań ukazały się w czwartek w czasopiśmie „Nature”.

Międzynarodowy zespół astronomów, którym kierowali Takuya Hashimoto (Osaka Sangyo University/National Astronomical Observatory of Japan, Japonia) i Nicolas Laporte (University College London, Wielka Brytania), użył wielkiej sieci radioteleskopów Atacama Large Milimeter/submilimeter Array (ALMA) do obserwacji odległej galaktyki oznaczonej jako MACS1149-JD1.

Astronomom udało się zarejestrować słaby sygnał od zjonizowanego tlenu znajdującego się w tej galaktyce. Promieniowanie to w chwili odbioru przez teleskop na Ziemi jest rozciągnięte do fal o długości ponad dziesięć razy większej niż w momencie emisji (przesunięcie ku czerwieni z = 9,1). Jest to skutek rozszerzania się Wszechświata. Ustalono, iż sygnał został wyemitowany 13,3 miliarda lat temu, czyli około 500 milionów lat po Wielkim Wybuchu.

Taka odległość oznacza pobicie rekordu dotyczącego najdalszego zarejestrowanego tlenu w kosmosie. Poprzednie dwa rekordy również były ustanowione dzięki teleskopowi ALMA. Najpierw w 2016 roku Akio Inoue z Osaka Sangyo University i jego współpracownicy wykryli sygnał od tlenu wyemitowany 13,1 miliarda lat temu, a kilka miesięcy później Nicolas Laporte z University College London znalazł sygnał tlenu sprzed 13,2 miliarda lat. Teraz rekord wydłużył się o kolejne 100 milionów lat.

Oprócz obserwacji tlenu przy pomocy radioteleskopu ALMA, badacze wykryli także emisję od wodoru. Do tego drugiego zadania posłużył teleskop VLT. Odległości do galaktyki ustalone na podstawie obserwacji tlenu i wodoru są zgodne ze sobą. Tym samym MACS1149-JD1 jest najdalszą galaktyką z dokładnym pomiarem odległości. A na dodatek jest najdalszą galaktyką w historii obserwacji teleskopów ALMA i VLT.

Odkrycie to ma istotne konsekwencje dla naszych wyobrażeń o powstawaniu gwiazd w początkach Wszechświata. Jak tłumaczy Nicolas Laporte, galaktyka jest widoczna w czasie, gdy Wszechświat miał zaledwie 500 milionów lat, a okazuje się, że już wtedy posiadał populację dojrzałych gwiazd – daje nam to wskazówki co do tego, kiedy zaczęły powstawać pierwsze gwiazdy.

Po Wielkim Wybuchu w kosmosie nie było tlenu. Został wytworzony dopiero w pierwszych gwiazdach, a następnie rozprzestrzenił się, gdy one umierały. Detekcja tlenu w galaktyce MACS1149-JD1 wskazuje, że już wcześniej musiały uformować się pierwsze generacje gwiazd.

Naukowcy spróbowali zrekonstruować wcześniejszą historię galaktyki MACS1149-JD1. W tym celu dodatkowo wykorzystali dane z obserwacji w podczerwieni z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a oraz Kosmicznego Teleskopu Spitzera. Okazało się, że obserwowaną jasność galaktyki najlepiej wyjaśnia model, w którym początek formowania się gwiazd przypada na czasy zaledwie 250 milionów lat po Wielkim Wybuchu (czyli dla przesunięcia ku czerwieni mniej więcej z = 15).

Skoro już w tym okresie istniały gwiazdy, to zapewne i pierwsze galaktyki musiały powstać wcześniej niż te, które obecnie jesteśmy w stanie dostrzec na krańcach obserwowalnego Wszechświata.

ALMA to sieć radioteleskopów składająca się z 66 anten rozmieszczonych na płaskowyżu Chajnantor w Chile na wysokości około 5000 metrów nad poziomem morza. Projekt prowadzą wspólnie kraje Europy, Ameryki Północnej i Azji Wschodniej. Europa jest reprezentowana przez Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO), do którego należy Polska.

Z kolei teleskop VLT, czyli Very Large Telescope (Bardzo Duży Teleskp), to zespół czterech ośmiometrowych teleskopów optycznych w Obserwatorium Paranal na pustyni Atakama w Chile. Teleskop i obserwatorium należą do ESO.

Więcej na ten temat: http://www.eso.org/public/poland/news/eso1815/ https://public.nrao.edu/news/2018-alma-oxygen-iii/
https://alma-telescope.jp/en/news/press/oxygen-201803
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C29527%2Cteleskopy-w-chile-dostrzegly-najdalszy-tlen-w-kosmosie.html

[Orionid]

Powiązanie  wybuchu supernowej sprzed 2,5 z masowym wymieraniem zyskało nowe argumenty.

Could recent supernovae be responsible for mass extinctions?
By Julia DeMarines - May 18, 2018

(...) This supernova is thought to have occurred between 163 and 326 light years away (50–100 parsecs) from Earth. For perspective, our closest stellar neighbor, Proxima Centauri, is 4.2 light years away.

Consequences for Earth

Supernovae can sterilize any nearby inhabited planets that happen to be in the path of their harmful ionizing radiation. Could nearby supernovae wreak havoc on the existing biology of our planet? One researcher wanted to find out. Dr. Brian Thomas, an astrophysicist at Washburn University in Kansas, USA, modeled the biological impacts at the Earth's surface, based on geologic evidence of nearby supernovae 2.5 million and 8 million years ago. In his latest paper, Thomas investigated cosmic rays from the supernovae as they propagated through our atmosphere to the surface, to understand their effect on living organisms.

Looking at the fossil record during the Pliocene–Pleistocene boundary (2.5 million years ago), we see a dramatic change in the fossil record and in land cover globally. Thomas tells Astrobiology Magazinethat "there were changes, especially in Africa, which went from being more forested to more grassland." During this time the geologic record shows an elevated global concentration of iron-60 (60Fe), which is a radioactive isotope produced during a supernova. (...)

https://www.astrobio.net/news-exclusive/could-recent-supernovae-be-responsible-for-mass-extinctions/

[Slavin]

Odkryto jedną z najbardziej masywnych gwiazd neutronowych


Na zdjęciu: Przedstawiony na rysunku masywny pulsar w układzie podwójnym PSR J2215+5135 rozgrzewa wnętrze swojego gwiezdnego towarzysza. Źródło: Gabriel Pérez, SMM (IAC)

Wykorzystując pionierskie metody, badacze z Astronomy and Astrophysics Group of the Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) oraz z Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) znaleźli gwiazdę neutronową o masie około 2,3 mas Słońca – jedną z najbardziej masywnych, jakie dotąd wykryto. Badanie otwiera nową ścieżkę wiedzy na wielu polach astrofizyki i fizyki jądrowej.

Gwiazdy neutronowe (zwane także pulsarami) to gwiezdne pozostałości, które osiągnęły kres swojego ewolucyjnego życia: są wynikiem śmierci gwiazdy o masie ok. 10 do 30 mas Słońca. Pomimo niewielkich rozmiarów (ok. 20 km średnicy), gwiazdy neutronowe mają masę większą, niż Słońce, w związku z czym są wyjątkowo gęste.

Naukowcy zastosowali nowatorską metodę pomiaru masy jednej z najcięższych gwiazd neutronowych znanych do tej pory. Odkryta w 2011 roku i nazwana PSR J2215 + 5135, z masą ok. 2,3 masy Słońca, jest jedną z najbardziej masywnych z ponad 2000 gwiazd neutronowych znanych do tej pory. Chociaż w badaniu opublikowanym w 2011 r. podano dowody na istnienie gwiazdy neutronowej o masie 2,4 masy Słońca, najmasywniejsze gwiazdy neutronowe potwierdzone przez naukowców a zgłoszone w 2010 i 2013 roku, miały masy 2 Słońc.

Badanie prowadził Manuel Linares, badacz z Astronomy and Astrophysics Group (GAA), we współpracy z astronomami Tariq Shahbaz i Jorge Casares z IAC. Naukowcy wykorzystali dane uzyskane z Gran Telescopio Canarias (GTC), największego teleskopu optycznego i podczerwonego na świecie, Teleskopu Williama Herschela (WHT), Teleskopu Isaaca Newtona (ING) i teleskopu IAC-80 w połączeniu z dynamicznymi modelami układów podwójnych gwiazd.

Pionierskie metody pomiaru

Zespół opracował bardziej dokładną, niż do tej pory stosowano, metodę pomiaru masy gwiazd neutronowych w ciasnych układach podwójnych. PSR J2215+5135 jest częścią układu podwójnego, w którym dwie gwiazdy krążą wokół wspólnego środka masy: „normalna” gwiazda (jak Słońce) „towarzyszy” gwieździe neutronowej. Towarzysz jest silnie napromieniowywany przez gwiazdę neutronową.

Im większa gwiazda neutronowa, tym szybciej towarzysz porusza się po orbicie. Nowa metoda wykorzystuje spektralne linie wodoru i magnezu do pomiaru prędkości, z jaką porusza się gwiazda towarzysząca. Pozwoliło to naukowcom po raz pierwszy zmierzyć z obu stron prędkość gwiazdy towarzyszącej (strona napromieniowana oraz zacieniona) i pokazać, że gwiazda neutronowa może mieć ponad 2 masy Słońca.

Nowa metoda może być także zastosowana do reszty tej rosnącej populacji gwiazd neutronowych. W ciągu ostatnich 10 lat teleskop promieni gamma Fermi-LAT odkrył dziesiątki pulsarów podobnych do PSR J2215+5135. Zasadniczo metoda ta może być również stosowana do pomiaru masy czarnych dziur i białych karłów, gdy zostaną odnalezione w podobnych układach podwójnych, w których napromieniowanie ma znaczenie.

Gęstsze, niż jądro atomowe

Możliwość określenia maksymalnej masy gwiazdy neutronowej ma bardzo ważne konsekwencje dla wielu dziedzin astrofizyki, a także dla fizyki jądrowej. Interakcje między nukleonami (protonami i neutronami, które tworzą jądro atomu) w wysokich gęstościach są jedną z największych zagadek w dzisiejszej fizyki. Gwiazdy neutronowe są naturalnym laboratorium do badań najgęstszych i najbardziej egzotycznych stanów materii, jakie możemy sobie wyobrazić.

Wyniki projektu sugerują również, że aby osiągnąć masę 2,3 mas Słońca, odpychanie między cząsteczkami w jądrze gwiazdy neutronowej musi być wystarczająco silne. To wskazywałoby, że mało prawdopodobne jest znalezienie wolnych kwarków lub innych egzotycznych form materii w centrum gwiazdy neutronowej.

http://www.urania.edu.pl/wiadomosci/odkryto-jedna-najbardziej-masywnych-gwiazd-neutronowych-4432.html

http://www.iac.es/divulgacion.php?op1=16&id=1391&lang=en

[Slavin]

Odkryto gwiazdę rozrywaną przez rzadki rodzaj czarnej dziury.

Kosmiczne obserwatorium XMM-Newton odkryło najlepszego w historii kandydata na bardzo rzadki i nieuchwytny rodzaj zjawiska kosmicznego: czarną dziurę o masie pośredniej, która jest w trakcie rozrywania i pożerania gwiazdy znajdującej się w jej pobliżu.

http://www.urania.edu.pl/wiadomosci/odkryto-gwiazde-rozrywana-przez-rzadki-rodzaj-czarnej-dziury-4468.html

[kanarkusmaximus]

Właśnie - chyba wciąż nie wiadomo jak powstały czarne dziury o masie pośredniej. Małe - to wiadomo - jako wynik supernowej. Duże - te są w centrach galaktyk. Ale pośrednich - o tych mało wiadomo...

[Orionid]

Astronomowie przetestowali teorię Einsteina poza Drogą Mleczną
22.06.2018 aktualizacja 22.06.2018 ©
 

Schemat wyjaśniający działania soczewkowania grawaitacyjnego. Źródło: ALMA (ESO/NRAO/NAOJ), L. Calçada (ESO), Y. Hezaveh et al.

Naukowcy sprawdzili Ogólną Teorię Względności sformułowaną przez Alberta Einsteina poza Drogą Mleczną. Użyli do tego teleskopu VLT w Obserwatorium Paranal w Chile oraz Kosmicznego Teleskopu Hubble’a. Po raz kolejny okazało się, że Einstein miał rację.

Wyniki badań ukażą się w prestiżowym czasopiśmie „Science”, informują o nich także Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) oraz NASA.

Zespół naukowy złożony z astronomów z Wielkiej Brytanii, Stanów Zjednoczonych i Niemiec zbadał galaktykę ESO 325-G004 znajdującą się we względnie bliskim sąsiedztwie Drogi Mlecznej. Galaktyka ta jest odległa od Ziemi o 450 milionów lat świetlnych. Dzięki pomiarom ruchów gwiazd udało się wyznaczyć jej masę.

„Użyliśmy danych z Bardzo Dużego Teleskopu (VLT) w Chile do zmierzenia jak szybko poruszają się gwiazdy w ESO 325-G004 — a to pozwoliło nam wywnioskować jak dużo masy musi być w tej galaktyce, aby utrzymać gwiazdy na orbitach” - tłumaczy Thomas Collett z University of Portsmouth w Wielkiej Brytanii, który kierował grupą badawczą.

Drugą częścią badań była analiza soczewkowania grawitacyjnego, które jest jednym z przewidywań teorii Einsteina. Terminem tym naukowcy określają sytuację, gdy na drodze światła od odległego obiektu do nas znajduje się jakaś duża masa, która zakrzywia bieg promieni świetlnych. W efekcie widzimy zniekształcone, a czasem zwielokrotnione obrazy odleglejszego obiektu, rozmieszczone wokół obiektu bliższego.

Tak właśnie jest w przypadku galaktyki ESO 325-G004, która jest jedną z najbliższych silnych soczewek grawitacyjnych. Takich soczewek grawitacyjnych znanych jest kilkaset, ale zwykle są zbyt odległe, aby móc dokładnie wyznaczyć ich masę.

Przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Hubble’a naukowcy zbadali efekt soczewkowania grawitacyjnego, czyli pierścień Einsteina wokół galaktyki ESO 325-G004. Następnie porównali to, w jakim stopniu powinno w tym przypadku zachodzić soczewkowanie grawitacyjne dla wyznaczonej wcześniej masy galaktyki. Wynik okazał się taki, jak przewiduje Ogólna Teoria Względności, z dokładnością do 9 proc.

„Jak dotąd jest to najprecyzyjniejszy test Ogólnej Teorii Względności poza Drogą Mleczną” - podkreśla Collett.

Opublikowane wyniki mają istotne znaczenie dla różnych modeli grawitacji rozważanych przez naukowców. W przypadku Ogólnej Teorii Względności, została ona dokładnie sprawdzona w skalach Układu Słonecznego oraz prowadzone są dokładne badania ruchów gwiazd wokół czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej. Brakuje jednak testów w większych astronomicznych skalach, a to istotne dla współczesnych modeli kosmologicznych opisujących Wszechświat. Naukowcy chcą jednak uzyskać pewność, że teoria Einsteina jest poprawną teorią grawitacji nie tylko lokalnie na Ziemi, w Układzie Słonecznym, czy Drodze Mlecznej, ale też w skalach kosmologicznych.

Istnieją alternatywne teorie grawitacji, które przewidują, że to, w jaki sposób grawitacja wpływa na krzywiznę czasoprzestrzeni jest zależnie od skali. Na różnych dystansach grawitacja mogłaby zachowywać się inaczej niż w przypadku małych odległości w Układzie Słonecznym. Wyniki, które uzyskali naukowcy z grupy Thomasa Colletta wskazują jednak, że takie zróżnicowanie grawitacji w zależności od skali odległości jest mało prawdopodobne, a ewentualne różnice musiałyby zachodzić w skalach większych niż 6000 lat świetlnych. (PAP)

cza/ ekr/
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news,30007,astronomowie-przetestowali-teorie-einsteina-poza-droga-mleczna.html

[Orionid]

Wiadomo już, co jest w centrum sławnej Mgławicy Klepsydra
23.06.2018 aktualizacja 26.06.2018 ©


Zdjęcie Mgławicy Klepsydra; Fot: Raghvendra Sahai i John Trauger (JPL), WFPC2 science team, NASA/ESA

W jądrze niezwykle fotogenicznej Mgławicy Klepsydra znajduje się układ podwójny - dwie gwiazdy, które obiegają się raz na ok. 18 dni - pokazali astronomowie, w tym Polacy. Badania były możliwe dzięki wykorzystaniu SALT - jednego z największych teleskopów optycznych na świecie.

Mgławica Klepsydra (MyCn18) jest na niebie wyjątkowo spektakularnym obiektem. Jej zdjęcie, zrobione przed dwiema dekadami przez teleskop Hubble`a, robiło jakiś czas temu furorę. Trafiło nie tylko na okładkę "National Geographic", ale i jednego z albumów zespołu Pearl Jam. Nic dziwnego. Na zdjęciu widać dwa czerwone zachodzące na siebie koliste kształty, a w centrum, pomiędzy nimi jaśnieje niesamowite, niebieskozielone "oko".

Astronomowie zastanawiali się, skąd wziął się ten niezwykły kształt. Badania międzynarodowego zespołu kierowanego przez Brenta Miszalskiego (SAAO) rzucają światło na to, jak taka mgławica mogła powstać: w jądrze Mgławicy Klepsydra odkryto bowiem układ podwójny o okresie 18,15 dni.

"Układ podwójny to dwie gwiazdy, które krążą wokół siebie. A dokładniej - wokół wspólnego środka masy" - tłumaczy w rozmowie z PAP uczestniczka badań, prof. Joanna Mikołajewska z Centrum Astronomicznego M. Kopernika PAN w Warszawie. Z badań wynikło, że masy gwiazd wynoszą 0,6 i 0,19 mas Słońca.

Naukowcy spodziewali się, że w jądrze mgławicy znajdą układ podwójny, ale o zupełnie innych właściwościach. "Mgławica ma różne osobliwości. Próbowano je wyjaśnić istnieniem układu podwójnego o dość długim okresie - rzędu kilkuset - może tysiąca dni" - opowiada. Sporą niespodzianką było więc odkrycie, że okres orbitalny jest o wiele, wiele krótszy - wynosi tylko ok. 18 dni.

Prof. Mikołajewska zwraca uwagę, że na zwykłym zdjęciu zupełnie nie widać czy w centrum mgławicy znajdują się dwie gwiazdy. "Te gwiazdy są stosunkowo blisko siebie, natomiast nasza odległość od nich jest duża. Na zdjęciu nie jesteśmy w stanie ich rozdzielić. Natomiast to, że ten układ podwójny tam istnieje, jesteśmy w stanie stwierdzić tylko na podstawie zmian prędkości, innymi słowy obserwując ruch gwiazdy" – mówi.

Precyzuje, że naukowcy w tych badaniach mierzyli prędkości radialne. Porównała to do pracy policjantów, którzy za pomocą radaru mierzą prędkość przejeżdżających samochodów. Prof. Mikołajewska wyjaśnia: "prędkości mierzymy w widmie gwiazdy. Badamy tam efekt Dopplera" - opowiada.

Badania wykonano na teleskopie SALT (South African Large Telescope) w RPA, należącym do międzynarodowego konsorcjum, w którym Polska bierze udział. To obecnie największy teleskop optyczny na świecie - jego główne zwierciadło, składające się z 91 sześciokątnych fragmentów, ma średnicę 11 metrów (więcej na stronie https://salt.camk.edu.pl/PL/). Teleskop skierowano w Mgławicę Klepsydra i wykonano w pewnych odstępach czasu 26 pomiarów. Na tej podstawie udało się stwierdzić, czy obiekty w mgławicy zbliżają się do Ziemi czy oddalają i czy ich prędkość w stosunku do nas się zmienia. Dzięki temu udało się ustalić, że w jądrze mgławicy rzeczywiście znajdują się dwie gwiazdy.

Badania zespołu to część szerszego programu, który dotyczy poszukiwania układów podwójnych w mgławicach. Dzięki tym pracom naukowców można będzie udoskonalić modele związane z funkcjonowaniem układów podwójnych oraz powstawianiem mgławic planetarnych o niesferycznych kształtach.

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. Wiadomo, że kolor czerwony pochodzi od zjonizowanego azotu, zielony - wodoru, a niebieski - tlenu.

Mgławica Klepsydra znajduje się w gwiazdozbiorze Muchy, a jej odległość od Ziemi to ok. 8 tys. lat świetlnych.

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C30002%2Cwiadomo-juz-co-jest-w-centrum-slawnej-mglawicy-klepsydra.html

[Orionid]

Ogólna teoria względności potwierdzona w kosmicznym eksperymencie
07.07.2018

Teoria grawitacji Einsteina po raz kolejny się obroniła. Międzynarodowy zespół astronomów przetestował ją z pomocą obserwacji wyjątkowego układu trzech gwiazd.

Według opracowanej przez Alberta Einsteina koncepcji wszystkie obiekty, niezależnie od swojej masy czy budowy spadają w taki sam sposób. Np. po zrzuceniu z Krzywej Wieży w Pizie, jabłko i kula armatnia spadną po takim samym czasie (drobne różnice może spowodować jedynie opór powietrza).

Choć zasada ta sprawdziła się już w różnych warunkach, to niektórzy twierdzą, że w ekstremalnych sytuacjach, np. w bardzo silnym polu grawitacyjnym mogą obowiązywać inne reguły niż opisane przez słynnego fizyka.

Nowe badanie opublikowane w magazynie „Nature” po raz kolejny wskazuje, że jednak miał on rację. „Projekt ten pokazuje, jak rutynowe i uważne obserwacje są w stanie umożliwić dokładny test jednej z najbardziej fundamentalnych teorii fizyki” - mówi współautorka pracy prof. Ingrid Stairs z University of British Columbia.

Badacze wykorzystali system trzech gwiazd usytuowany w odległości 4200 lat świetlnych od Ziemi, złożony z dwóch białych karłów i gwiazdy neutronowej.

Białe karły to bardzo gęste gwiazdy. Przy wielkości zbliżonej zaledwie do rozmiarów Ziemi, mają masę podobną do masy Słońca. Tymczasem gwiazdy neutronowe, które pozostają po eksplozjach supernowych to najgęstsze gwiazdy we Wszechświecie. Wiele gwiazd neutronowych, tak jak ta z analizowanego systemu jest przy tym pulsarami, które wysyłają regularne elektromagnetyczne sygnały, podobnie jak latarnia morska wysyła sygnały świetlne.

Badacze przez sześć lat obserwowali układ oznaczony PSR J0337+1715 z pomocą Westerbork Synthesis Radio Telescope, Green Bank Telescope i Arecibo Observatory.

„Możemy opisać każdy pojedynczy puls neutronowej gwiazdy, jaki nastąpił od początku naszych obserwacji. Możemy też określić jej położenie z dokładnością kilkuset metrów” - opowiada główna autorka badania dr Anne Archibald z Uniwersytetu w Amsterdamie. „To na prawdę precyzyjny zapis tego, gdzie ta neutronowa gwiazda się znajdowała i dokąd zmierza” - twierdzi badaczka.

W obserwowanym systemie, gwiazda ta krąży po 1,6-dniowej orbicie wokół białego karła, a drugi biały karzeł co 327 dni okrąża tę parę. Poprzez śledzenie dwóch wewnętrznych gwiazd, naukowcy mogli zmierzyć, czy pulsar i wewnętrzny biały karzeł inaczej reagowały na grawitację zewnętrznego białego karła.

Obserwacja ta nie wykazała żadnych, dających się wykryć różnic, pozostawiając niewiele miejsca na alternatywne teorie grawitacji.

„Jeśli istnieje jakaś różnica, to nie przekracza trzech części na milion. Teraz każdy, kto proponuje alternatywną teorię grawitacji, dysponuje jeszcze mniejszym marginesem, w którym musi ją zmieścić, aby dopasować ją do naszych obserwacji” - mówi dr Nina Gusinskaia z Uniwersytetu w Amsterdamie. "Za każdym razem, kiedy przetestowaliśmy teorię względności Einsteina, wyniki były spójne. Jednak szukamy odstępstw od niej, ponieważ to pomogłoby nam zrozumieć, jak opisać grawitację i mechanikę kwantową tym samym matematycznym językiem" - dodaje.

Dodatkowe informacje:

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0265-1 (PAP)
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C30167%2Cogolna-teoria-wzglednosci-potwierdzona-w-kosmicznym-eksperymencie.html

[Orionid]

Astronomowie przetestowali teorię Einsteina w pobliżu supermasywnej czarnej dziury
29.07.2018


W artystyczny sposób przedstawiono tutaj trajektorię gwiazdy S2 w momencie, gdy przechodziła bardzo blisko supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej. Gdy zbliżała się do czarnej dziury, bardzo silne pole grawitacyjne powodowało, że kolor gwiazdy przesuwał się w stronę czerwonego, co jest efektem znanym z ogólnej teorii względności Einsteina. Na rysunku zmiana barwy oraz rozmiary obiektów zostały powiększone, aby zachować czytelność. Źródło: ESO/M. Kornmesser.

Naukowcy przeprowadzili testy przewidywań ogólnej teorii względności w najbardziej ekstremalnych warunkach – w pobliżu supermasywnej czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej. To zwieńczenie trwającej 26 lat kampanii obserwacyjnej – informuje Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO).

Ogólna Teoria Względności opracowana przez Albert Einsteina dotyczy grawitacji. Była wielokrotnie testowana na Ziemi i w Układzie Słonecznym, ale czy na pewno jest prawidłowa przy ekstremalnie silnych polach grawitacyjnych, takich jakie wytwarzają supermasywne czarne dziury? Teraz naukowcy uzyskali na to dowód.

Supermasywna czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej ma masę około 4 miliony razy większą niż Słońce. Pole grawitacyjne w jej pobliżu ma ekstremalne wartości. Jest to więc idealne laboratorium do sprawdzenia Ogólnej Teorii Względności. Problem w tym że jest oddalone od nas aż o 26 tysięcy lat świetlnych.

Wokół supermasywnej czarnej dziury w sercu Drogi Mlecznej krąży po orbitach grupa gwiazd, a wśród nich gwiazda S2. Obiega czarną dziurę z okresem 16 lat po silnie wydłużonej orbicie. Naukowcy już raz obserwowali jej zbliżenie do czarnej dziury, ale tym razem mogli to zrobić z dużo lepszą precyzją, gdyż przez kilkanaście lat rozwój instrumentów astronomicznych był bardzo duży.

Gwiazda S2 przeszła w maju 2018 r. bardzo blisko czarnej dziury, w odległości mniejszej niż 20 miliardów kilometrów, co odpowiada 120 dystansom Ziemia-Słońce, czterem dystansom Neptun-Słońce lub 1500 promieniom Schwarzschilda czarnej dziury. Gwiazda poruszała się z prędkością przekraczającą 25 milionów kilometrów na godzinę (prawie 3 proc. prędkości światła). Co więcej, dzięki interferometrii astronomowie byli w stanie śledzić zmiany jej pozycji praktycznie z nocy na noc.

Pomiary prowadzono instrumentami GRAVITY, SINFONI i NACO pracującymi na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) w Obserwatorium Paranal w Chile, które należy do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). Obserwacje są zwieńczeniem 26-letniej serii badań centrum Drogi Mlecznej przy pomocy różnych teleskopów i instrumentów ESO. Skład zespołu badawczego był międzynarodowy, a kierował nim Reinhard Genzel z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics (MPE) w Garching (Niemcy).

Badacze porównywali pomiary pozycji i prędkości gwiazdy z GRAVITY i SINFONI, a także wcześniejsze pomiary dokonane przy pomocy innych instrumentów, z przewidywaniami newtonowskiej teorii grawitacji, ogólnej teorii względności oraz innymi teoriami grawitacji. Nowe obserwacje zgadzają się z przewidywaniami newtonowskimi, a jeszcze lepiej pasują do przewidywań ogólnej teorii względności.

Jak wskazują naukowcy, nowe pomiary wyraźnie pokazały efekt nazywany poczerwienieniem grawitacyjnym. Jest to jeden z efektów przewidywanych przez ogólną teorię względności. Światło gwiazdy ulega rozciągnięciu w stronię fal dłuższych (barwy czerwonej) w bardzo silnym polu grawitacyjnym. Zaobserwowana w przypadku gwiazdy S2 zmiana długości fali zgadza się bardzo dobrze z przewidywaniami teorii Einsteina. Udało się natomiast odnotować odchyłki w ruchu gwiazdy od przewidywań prostszej teorii Newtona.

Jak podkreślono w komunikacie ESO, ponad sto lat po publikacji pracy definiującej równania ogólnej teorii względności, kolejny raz udało się dowieść, że Einstein miał rację – w znacznie bardziej ekstremalnym laboratorium niż można było sobie wyobrazić!

Françoise Delplancke, kierująca System Engineering Department w ESO, wyjaśniła znaczenie tych obserwacji: „W Układzie Słonecznym możemy testować prawa fizyki w określonych warunkach. Ale w astronomii jest bardzo ważne, aby sprawdzić, czy te prawa działają także, gdy pola grawitacyjne są znacznie silniejsze”.

Naukowcy mają nadzieję, że dalsze obserwacje pozwolą na sprawdzenie jeszcze jednego efektu relatywistycznego: niewielkiej rotacji orbity gwiazdy (tzw. precesja Schwarzschilda), gdy S2 będzie oddalać się od czarnej dziury. (PAP)

cza/ ekr/
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C30422%2Castronomowie-przetestowali-teorie-einsteina-w-poblizu-supermasywnej-czarnej

[Orionid]

Astronomowie znaleźli radioaktywne cząsteczki w przestrzeni międzygwiazdowej
31.07.2018


Obraz CK Vulpeculae, pozostałości po zderzeniu gwiazdy podwójnej. ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), T. Kamiński; Gemini, NOAO/AURA/NSF; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton

Dzięki instrumentom ALMA i NOEMA międzynarodowy zespół badawczy kierowany przez Polaka po raz pierwszy definitywnie wykrył radioaktywne cząsteczki w przestrzeni międzygwiazdowej poza Układem Słonecznym – informuje Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO).

Tomasz Kamiński (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA), wraz ze swoim zespołem, wykrył źródło radioaktywnego izotopu aluminium-26. Ten radioaktywny nuklid występuje w przestrzeni międzygwiazdowej w molekułach monofluorku aluminium-26. Wykryto go w materii otaczającej CK Vulpeculae, pozostałość po gwiezdnej kolizji sprzed kilkuset lat.

„Obserwujemy wnętrzności gwiazdy rozerwane trzy wieki temu w wyniku kolizji. Pierwsze obserwacje tego izotopu w obiekcie typu gwiazdowego są ważne w szerszym kontekście chemicznej ewolucji galaktycznej. Po raz pierwszy w sposób bezpośredni zidentyfikowano aktywnego producenta radioaktywnego nuklidu aluminium-26” - tłumaczy Kamiński.

CK Vulpeculae po raz pierwszy obserwowano w 1670 r. jako jasną, czerwoną „nową gwiazdę” widoczną gołym okiem (obecnie ten rodzaj obiektów astronomowie nazywają czerwonymi nowymi). Obserwował ją wtedy m.in. gdański astronom Jan Heweliusz. Jednak dość szybko blask gwiazdy osłabł i obecnie potrzeba potężnych teleskopów, aby zobaczyć to, co powstało z kolizji dwóch gwiazd, która zaszła prawie 350 lat temu.

Wykrycie cząsteczek zawierających aluminium-26 było możliwe dzięki obserwacjom na falach o długości milimetrowej, w których cząsteczki te mają swoje charakterystyczne „odciski palców” (linie widmowe). Tutaj mamy do czynienia z tzw. przejściem rotacyjnym.

Aluminium-26 jest nietrwałą odmianą (izotopem) aluminium. W swoim jądrze atomowym posiada 13 protonów i 13 neutronów, czyli o jeden neutron mniej niż w stabilnym izotopie aluminium-27. Po rozpadzie radioaktywnym aluminium-26 staje się stabilnym magnezem-26.

Warto wspomnieć, iż aluminium-26 nie występuje na Ziemi, dlatego trudno poznać jego dokładne widmo w eksperymentach laboratoryjnych. W związku z tym w analizach oparto się na laboratoryjnych pomiarach stabilnej wersji monofluorku aluminium zawierającego aluminium-27.

Obserwacje były prowadzone przy pomocy sieci radioteleskopów Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) oraz NOrthern Extended Millimeter Array (NOEMA).

Wcześniej już wykrywano obecność aluminium-26 w przestrzeni kosmicznej poza Układem Słonecznym w ramach obserwacji promieniowania gamma. W ten sposób ustalono, iż w Drodze Mlecznej występuje ono w ilości około dwóch mas Słońca. Nieznany był jednak proces, który mógł wytworzyć aluminium-26 oraz niezbyt dokładnie znano jego pochodzenie.

Odkrycie, że aluminium-26 powstało w wyniku zderzenia dwóch gwiazd względnie małomasywnych, jak to miało miejsce w przypadku CK Vulpeculae, jest więc istotne dla wyjaśnienia tych faktów. Przy czym ilość aluminium-26 powstała w efekcie kolizji w CK Vulpeculae, to około jednej czwartej masy Plutona. A ponieważ obiekty tego typu są rzadkie, to raczej nie mogą być jedynym producentem aluminium-26 w Drodze Mlecznej. Być może dalsze badania pozwolą lepiej poznać radioaktywne molekuły występujące w przestrzeni kosmicznej.

W zespole badawczym oprócz Tomasza Kamińskiego był także drugi polski astronom, Romuald Tylenda z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN (CAMK PAN).

Wyniki badań zostały opublikowane w czasopiśmie naukowym „Nature Astronomy”.(PAP)
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C30459%2Castronomowie-znalezli-radioaktywne-czasteczki-w-przestrzeni-miedzygwiazdowej

[Orionid]

Polsko-litewskie polowanie na czarne dziury
18.08.2018

Polsko-litewska grupa astronomów zajmie się wykrywaniem czarnych dziur ukrywających się w naszej Galaktyce; w poszukiwaniach pomogą im również niewielkie teleskopy rozsiane po całej Europie. O projekcie opowiada PAP jego lider dr hab. Łukasz Wyrzykowski (OAUW).

W ramach rozpoczynającego się właśnie projektu badawczego astronomowie z Warszawy i Wilna będą poszukiwać czarnych dziur, które powinny znajdować się w Drodze Mlecznej.

"Tak naprawdę do tej pory w całym Wszechświecie znaleziono zaledwie kilkadziesiąt niedużych, tzw. gwiazdowych czarnych dziur - przyznaje w rozmowie z PAP dr hab. Łukasz Wyrzykowski z Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu Warszawskiego, lider projektu. - Tymczasem w samej tylko naszej Galaktyce powinno być ich dziesiątki milionów!"

Mała liczba odkrytych gwiazdowych czarnych dziur to zresztą tylko jeden przykład pokazujący, że w istocie o tych obiektach wciąż niewiele wiemy. "Pierwsze znane nam czarne dziury znaleziono w promieniach rentgena z obserwatoriów kosmicznych: ciągle +podjadają+ one swoich gwiazdowych towarzyszy, dzięki czemu emitują wysokoenergetyczne promieniowane. Natomiast zupełnie inne czarne dziury wykryto w 2015 roku za pomocą detekcji fal grawitacyjnych: układ dwóch masywnych czarnych dziur w trakcie łączenia się i tworzenia jeszcze jednej, cięższej" - przypomina dr Wyrzykowski.

Polsko-litewska grupa badawcza do poszukiwań czarnych dziur chce zastosować metodę mikrosoczewkowania grawitacyjnego. "Jest to nasza polska specjalność: od ponad 25 lat stosowana jest przez polski program OGLE, przede wszystkim do poszukiwania planet. My chcemy rozszerzyć ją na czarne dziury" - mówi badacz.

Mikrosoczewkowanie korzysta z tego, że masywne obiekty - jak np. planety czy właśnie czarne dziury - zakrzywiają czasoprzestrzeń w taki sposób, że światło znajdujących się za nimi gwiazd zostaje w charakterystyczny sposób zakrzywione. Istnieje jednak pewien problem: czarne dziury są znacznie trudniejsze do wykrycia niż planety.

"Wynika to z tego, że obserwacje naziemne nie wystarczają, aby jednoznacznie określić naturę uchwyconego zjawiska: masywna i szybka czarna dziura będzie w tych danych wyglądała identycznie jak zwykła gwiazda poruszająca się powoli" - tłumaczy dr Wyrzykowski. Astronomowie muszą więc uzupełnić posiadane informacje danymi pochodzącymi z obserwacji orbitalnych. W sukurs przychodzi im tutaj europejska misja Gaia, w ramach której wysłany przez Europejską Agencję Kosmiczną satelita wykonuje precyzyjne pomiary pozycji gwiazd. Dopiero połączenie tych dwóch źródeł danych daje nadzieję na jednoznaczne wykrycie czarnych dziur.

Grupie, którą kieruje dr Wyrzykowski, udało się zdobyć w tym roku grant na swoją działalność w ramach konkursu Narodowego Centrum Nauki DAINA. "Polscy i litewscy astronomowie są jednymi z najbardziej doświadczonych obserwatorów gwiazd w całej Europie. Ze stroną litewską współpracowaliśmy już przy wielu obserwacjach, więc kiedy nadarzyła się okazja sformalizowania tej współpracy - postanowiliśmy to zrobić" - opowiada rozmówca PAP. Liderem grupy litewskiej jest dr Marius Maskoliunas z Uniwersytetu w Wilnie.

"Szukając zjawisk tymczasowych, takich jak np. supernowe, trzeba obserwować całe niebo, ponieważ nie da się przewidzieć, gdzie i kiedy się pojawią. Tak samo jest w przypadku wywołanego przez czarne dziury zjawiska mikrosoczewkowania grawitacyjnego. Dlatego musimy mieć w pogotowiu międzynarodową grupę obserwatorów" - podkreśla dr Wyrzykowski.

W ramach projektu astronomowie chcą stworzyć sieć obserwatoriów, które będą prowadzić skoordynowane obserwacje zjawisk rejestrowanych również przez satelitę Gaia. "Będziemy oczywiście korzystać z teleskopów znajdujących się w Chile czy na Wyspach Kanaryjskich, czyli w najlepszych miejscach do prowadzenia obserwacji astronomicznych" - mówi badacz.

To nie one mają być jednak podstawą sieci obserwatoriów, ale niewielkie teleskopy europejskie. "W Europie jest bardzo dużo małych teleskopów, o średnicy poniżej jednego metra. Choć niektóre z nich zostało wybudowanych nawet 100 lat temu, są to wciąż doskonałe instrumenty. Współcześnie budowane teleskopy często są od nich znacznie gorsze, jeśli chodzi o precyzję optyki" - tłumaczy dr Wyrzykowski.

Ponadto z Europy bardzo dobrze widać północną część Drogi Mlecznej - a właśnie w dysku naszej Galaktyki najlepiej poszukiwać czarnych dziur, gdyż zjawisko mikrosoczewkowania pojawia się w niej średnio raz na miesiąc. "Mimo tego, że warunki pogodowe w Europie nie są najlepsze do prowadzenia obserwacji astronomicznych, dzięki obszerności sieci obserwatoriów będzie możliwe zbieranie danych praktycznie każdej nocy" - dodaje badacz.

PAP - Nauka w Polsce
autorka: Katarzyna Florencka
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C30631%2Cpolsko-litewskie-polowanie-na-czarne-dziury.html

[Slavin]

Szybko rotująca czarna dziura z odkształconym dyskiem.



Zainstalowany niedawno na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ISS teleskop rentgenowski NICER (Neutron Star Interior Composition Explorer) daje nam dostęp do nowych danych związanych ze źródłami silnego promieniowania kosmicznego w zakresie fal X. Teraz uważniej przyjrzał się interesującej czarnej dziurze, która żywi się towarzyszącą jej gwiazdą.

Czarne dziury o masach gwiazdowych są niemal wszechobecne w naszej Galaktyce. Ze swej natury są one jednak obiektami dość ciemnymi, przez co trudno jest je wykrywać. Do dziś nie posiadamy więc zbyt wielu dokładnych obserwacji otaczających nas czarnych dziur o niewielkiej masie, przez co obiekty te są wciąż dla naukowców zagadkowe.

Jednym z możliwych sposobów obserwacji takich czarnych dziur jest badanie promieniowania rentgenowskiego pochodzącego z układów podwójnych - takich, które złożone są z czarnej dziury i gwiazdy. W tego rodzaju układach materiał gwiazdowy jest stopniowo ściągany i pochłaniany przez jej ciemną i bardziej masywną towarzyszkę. Czarna dziura żywi się więc gwiazdą, a wokół niej na skutek pobierania materii z tej gwiazdy powstaje dysk akrecyjny. Materiał krąży w nim, opadając coraz bardziej do wewnątrz dziury i silnie się przy tym rozgrzewając na skutek tarcia. Powoduje to emisję promieniowania rentgenowskiego, którą możemy już łatwo dostrzec, mimo że sama czarna dziura nie emituje światła.

Jaka jest jednak dokładna struktura takich dysków akrecyjnych? Jak daleko w kierunku czarnej dziury one sięgają? Jak szybko czarne dziury wirują w ich centrach? Jest sporo pytań, na które naukowcy wciąż szukają odpowiedzi. W swojej ostatniej publikacji naukowej zespół astronoma Jona Millera prezentuje nowe dane i wnioski związane z promieniowaniem rentgenowskich układów podwójnych, w których jeden ze składników jest czarną dziurą. A konkretniej z jednym z nich - MAXI J1535-571.

Obserwacje wykonane teleskopem NICER wskazują na to, że czarna dziura w tym systemie prawdopodobnie wiruje bardzo szybko - nawet z ponad 99% swej maksymalnej możliwej prędkości. Światło, które obserwujemy w przypadku MAXI J1535-571, wydaje się zawierać zarówno składową dysku akrecyjnego czarnej dziury, jak i korony gorącego gazu, która leży bezpośrednio nad dyskiem. Światło korony odbija się od dysku akrecyjnego, dostarczając nam jeszcze więcej informacji o jego strukturze. Dane takie można następnie modelować komputerowo. Miller i jego współpracownicy wykazali w ten sposób, że dysk akrecyjny MAXI J1535-571 rozciąga się głęboko do środka, aż do najbardziej wewnętrznej ze stabilnych orbit kołowych wokół czarnej dziury.

Autorzy pracy podkreślają także fakt istnienia dodatkowej cechy w widmie MAXI J1535-571: to wąska linia emisyjna, która może być rezultatem odkształcenia w obrębie dysku. Innymi słowy, dysk ten może nie być całkiem płaski. Zniekształcenie to lokalnie zmienia profil całego dysku akrecyjnego, powodując, że z tego miejsca w nim dociera do nas znacznie więcej odbijanego światła korony.

http://www.urania.edu.pl/wiadomosci/szybko-rotujaca-czarna-dziura-odksztalconym-dyskiem-4577.html

https://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/black-holes/a-rapidly-spinning-black-hole-with-a-warped-disk/

[Orionid]

Gwiazdy pamiętają odrodzenie naszej galaktyki
23.08.2018

Gwiazdy w Drodze Mlecznej powstawały w dwóch odrębnych epokach, co zapisane jest w ich składzie. Między tymi okresami panował długi czas galaktycznego uśpienia. Na łamach „Nature” naukowcy z Uniwersytetu Tohoku (Japonia) ujawniają nieznaną wcześniej historię naszej galaktyki.

W odniesieniu do dużo większych galaktyk już wcześniej zaproponowano model, według którego gwiazdy powstają w nich dwuetapowo.

Masafumi Noguchi z japońskiej uczelni przedstawił teraz wyliczenia pokazujące, że ten sam mechanizm zadecydował o historii galaktyki, którą zamieszkujemy.

Historię tę można odczytać ze składu gwiazd. Zależy on bowiem od ilości różnych pierwiastków w gazie, z którego powstały.

Niedawne obserwacje pokazały, że w dużej części galaktyki można spotkać dwa typy gwiazd. Część z nich jest bogata w pierwiastki takie jak tlen, magnez i krzem. Drugi rodzaj zawiera natomiast więcej żelaza. Przyczyna tej różnicy była jednak nieznana.

Tłumaczy ją model dwuetapowej ewolucji galaktyki. Według niego na początku formowania się Drogi Mlecznej napływały do niej strumienie zimnego gazu, z którego formowały się gwiazdy.

W krótkim czasie gromadzący się w galaktyce gaz bogacił się w tlen, magnez i krzem pochodzące z eksplozji krótko żyjących supernowych typu II. Z tego powodu gwiazdy pierwszej generacji zawierają dużo tych składników.

Doszło jednak wtedy także do ogrzania gazu, co ok. 7 mld lat temu zatrzymało jego dalszy napływ i formację nowych gwiazd.

W tym czasie zaczęły jednak zachodzić opóźnione eksplozje supernowych typu Ia, które mają dłuższy czas życia. Wybuchy tego typu uwolniły duże ilości żelaza.

Następnie, po ochłodzeniu gazu ok. 5 mld lat temu, zaczął on wracać do Drogi Mlecznej, tworząc z czasem kolejną generację gwiazd, tym razem bogatych w żelazo. Należy do nich także Słońce.

W podobny sposób mogła ewoluować także sąsiadująca z Drogą Mleczną Andromeda oraz inne stosunkowo masywne galaktyki, podobnej wielkości, podczas gdy mniejsze galaktyki rozwijały się w sposób jednostajny.

Więcej informacji: https://www.tohoku.ac.jp/en/press/stars_memorize_rebirth_of_home_galaxy.html

(PAP)
mat/ agt/
http://naukawpolsce.pap.pl/aktualnosci/news%2C30690%2Cgwiazdy-pamietaja-odrodzenie-naszej-galaktyki.html

[Slavin]

Większy niż przypuszczano wpływ protonów na właściwości gwiazd neutronowych


Na zdjęciu: Detektor CLAS. Źródło: MIT.

Protony mogą mieć większy wpływ na właściwości gwiazd neutronowych niż wskazywałby na to ich udział w masie tych obiektów - wskazują naukowcy w artykule opublikowanym w Nature.

Gwiazdy neutronowe to najmniejsze i najgęstsze gwiazdy we wszechświecie. Powstają na skutek zapadnięcia się bardzo masywnych gwiazd. Jak wskazuje ich nazwa, składają się głównie z neutronów - obojętnych elektrycznie składników jądra atomowego. Badanie opublikowane ostatnio w Nature wskazuje, że część właściwości tych gwiazd jest kształtowana przez protony - pozytywnie naładowane cząstki, które stanowią zaledwie 5% masy gwiazd neutronowych.

Jak podkreślają profesorowie kierujący badaniem z Uniwersytetu w Tel Awiwie, MIT oraz Old Dominion University w USA, ich odkrycie może wywrócić nasze rozumienie zachowań gwiazd neutronowych.

Naukowcy szukali śladów istnienia krótkotrwałych energetycznych par neutron-proton w jądrach atomów węgla, glinu, żelaza oraz ołowiu. Badali jak wraz z coraz większą przewagą neutronów w jądrach zmienia się prawdopodobieństwo na spotkanie takich krótkotrwałych korelacji. Okazało się, że prawdopodobieństwo napotkania neutronów związanych w takie pary nie zależało od tego stosunku, natomiast prawdopodobieństwo na zawiązanie się energetycznej pary przez protony rosło wraz z większym udziałem neutronów w jądrze.

To każe podejrzewać, że w gęstych gwiazdach neutronowych protony przenoszą nieproporcjonalnie więcej energii, niż wynikałoby to z ich udziału w masie tych gwiazd. Obecnie uważa się, że większość cięższych niż żelazo jąder pierwiastków powstaje podczas zderzeń gwiazd neutronowych. Opisywane tutaj badanie sprawia więc, że trzeba będzie głębiej pochylić się w modelach m.in. nad wpływem protonów na powstawanie ciężkich jąder atomowych w zderzeniach takich gwiazd.

Przez to, że protony w gwiazdach neutronowych mogą przenosić znacznie większe energie niż wcześniej sądzono, mogą one wpływać na właściwości takie jak sztywność, proporcje masy do rozmiaru czy sposób przebiegu procesów chłodzenia tych gwiazd.

Dane do przeprowadzonego badania uzyskano w detektorze cząstek CLAS w stanie Wirginia w USA. Zespół zdecydował się skorzystać z danych pozyskanych z eksperymentu przeprowadzonego w 2004 roku. Wówczas bombardowano elektronami atomy węgla, glinu, źelaza i ołowiu i następnie mierzono tak rozproszone o jądra atomowe elektrony wraz z wytrąconymi nukleonami. W ten sposób można było pośrednio mierzyć prawdopodobieństwa tych krótkotrwałych parowań proton-neutron w jądrach atomowych.

http://www.urania.edu.pl/wiadomosci/wiekszy-niz-przypuszczano-wplyw-protonow-na-wlasciwosci-gwiazd-neutronowych-4588.html

https://www.nature.com/articles/s41586-018-0400-z