Znajdź zawartość

Kosmiczna niezwykłość, która rzuca wyzwanie naszemu rozumieniu wszechświata, pokazuje, jaki los może spotkać Drogę Mleczną. Międzynarodowy zespół naukowy, który pracował pod kierunkiem ekspertów z CHRIST University w Bangalore, badał olbrzymią galaktykę spiralną położoną w odległości miliarda lat świetlnych od Ziemi. W centrum galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura o masie miliardy razy większej od masy Słońca, która napędza gigantyczne dżety radiowe o długości 6 milionów lat świetlnych. Badana galaktyka jest jedną z największych znanych galaktyk spiralnych. Równie wyjątkowe są jej dżety. Tak potężne znajdowano dotychczas niemal wyłącznie w galaktykach eliptycznych, nie spiralnych. To oznacza, że potencjalnie i Droga Mleczna mogłaby wygenerować w przyszłości tak potężne dżety. Jeśli by do tego doszło, mogłoby to oznaczać masowe wymieranie na Ziemi w wyniku intensywnego promieniowania To odkrycie skłania nas do przemyślenia ewolucji galaktyk, zwiększania masy czarnych dziur i oraz sposobu, w jaki kształtują one swoje otoczenie. Jeśli galaktyka spiralna jest w stanie nie tylko przetrwać, ale i rozwijać się w tak ekstremalnych warunkach, co to oznacza dla przyszłości Drogi Mlecznej? Czy nasza galaktyka doświadczy w przyszłości takiego wysokoenergetycznego zjawiska, które będzie miało poważne konsekwencje dla życia?, zastanawia się główny autor badań, profesor Joydeep Bagchi. Badacze wykorzystali Teleskop Hubble'a, Giant Metrewave Radio Telescope oraz Atacama Large Millimeter Wave Array za pomocą których przyjrzeli się galaktyce 2MASX J23453268−0449256. Ma ona średnicę 3-krotnie większą od Drogi Mlecznej. W jej wnętrzu odkryli supermasywną czarną dziurę emitującą potężne dżety. Właśnie te dżety są najbardziej zaskakujące. Obowiązuje bowiem pogląd, zgodnie z którym tak aktywne dżety powinny zniszczyć delikatną strukturę galaktyki spiralnej. Tymczasem 2MASX J23453268−0449256 ma dobrze widoczne ramiona, niewielką poprzeczkę oraz otaczający ją niezakłócony wewnętrzny pierścień gwiazd o średnicy 4,4 kpc (ponad 14 000 lat świetlnych). Galaktykę otacza rozległe halo gorącego gazu emitującego promieniowanie rentgenowskie. Halo powoli stygnie, jednak potężne dżety działają jak piec, uniemożliwiając tworzenie się tam gwiazd, pomimo wystarczającej do ich powstania ilości materiału. Centralna czarna dziura w Drodze Mlecznej – Sagittarius A (Sgr A*) – ma masę 4 milionów mas Słońca i jest wyjątkowo spokojna. Jednak, jak mówią badacze, może się to zmienić, jeśli wchłonie duża chmurę gazu, gwiazdę czy galaktykę karłowatą. W takiej sytuacji mogłyby pojawić się duże dżety. Takie zjawiska, zwane rozerwaniami pływowymi (TDE – tidal disruption event), obserwowano już w innych galaktykach. Gdyby Sgr A* zaczęła napędzać dżety, to ich wpływ zależałby od siły, kierunku i emisji energii. Taki dżet skierowany w pobliże Układu Słonecznego mógłby pozbawić planety atmosfery, doprowadzić do uszkodzeń DNA w wyniku zwiększonego promieniowania. pozbawić Ziemię warstwy ozonowej i doprowadzić do masowego wymierania. Autorzy badań zauważyli też, że 2MASX J23453268−0449256 zawiera 10-krotnie więcej ciemnej materii niż Droga Mleczna. Jej obecność może być kluczowa dla stabilności tej szybko obracającej się galaktyki. Fascynującym tematem przyszłych badań może być przeanalizowanie zależności pomiędzy ciemną materią, aktywnością czarnej dziury a strukturą tej galaktyki. Ze szczegółami można zapoznać się na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. « powrót do artykułu

Astronomowie odkryli wielką galaktykę radiową ze strumieniami plazmy rozciągającymi się na odległość 32-krotnie większą niż średnica Drogi Mlecznej. Kosmiczna megastruktura o średnicy 3,3 miliona lat świetlnych została odkryta przez międzynarodowy zespół astronomów korzystających z południowoafrykańskiego teleskopu MeerKAT. Autorzy badań mają nadzieję, że rzucą one nieco światła na pochodzenie i ewolucję olbrzymich struktur we wszechświecie. Wielkie galaktyki radiowe (GRG) to duże struktury wystrzeliwujące w przestrzeń kosmiczną dżety plazmy na odległość milionów lat świetlnych. Strumienie te napędzane są przez supermasywne czarne dziury znajdujące się w centrum galaktyk. Jeszcze do niedawna sądzono, że GRG są dość rzadkie. Jednak nowa generacja radioteleskopów, takich jak MeerKAT, pokazała, jak mylne było to przekonanie. W ciągu ostatnich pięciu lat liczba znanych nam GRG dosłownie eksplodowała, dzięki nowym potężnym teleskopom jak MeerKAT, mówi główna autorka badań, studentka Uniwersytetu w Kapsztadzie Kathleen Charlton. Nowo odkryta galaktyka została nazwana nieoficjalnie „Inkathazo”, co w językach zulu i xhosa znaczy „kłopoty”, gdyż naukowcy mieli problemy ze zrozumieniem procesów tam zachodzących. Nie ma ona takich samych charakterystyk jak wiele innych wielkich galaktyk radiowych. Na przykład dżety plazmy mają niezwykły kształt. Zamiast być proste, jeden z nich jest zagięty. Inkathazo znajduje się w centrum gromady galaktyk, tymczasem zwykle GRG są izolowane. Gromada powinna przeszkadzać w powstaniu tak rozległych strumieni plazmy. To fascynujące i niespodziewane odkrycie. Znalezienie GRG w gromadzie każe zadać sobie pytania o wpływ interakcji w lokalnym środowisku na formowanie się i ewolucję GRG, dodaje współautor badań, doktor Kshitiji Thorat z Uniwersytetu w Pretorii. Naukowcy wykorzystali MeerKAT do stworzenia jednej z najdokładniejszych map GRG. Ujawniły on złożoność dżetów plazmy wydobywających się z galaktyki. Okazało się na przykład, że niektóre elektrony niespodziewanie otrzymują duże dawki energii. Być może dzieje się tak, gdy strumień plazmy zderzy się z gorącym gazem w przestrzeniach pomiędzy galaktykami w gromadzie. Nowe odkrycie to wyzwanie dla obecnie obowiązujących modeli. Pokazuje ono, że nie rozumiemy wielu ze zjawisk fizycznych dotyczących plazmy w tak ekstremalnych środowiskach. Co ciekawe, na niewielkim skrawku nieboskłonu, na którym odkryto Inkathazo, wcześniej znaleziono też dwie inne GRG. Sam fakt, że kierując MeerKAT na niewielki skrawek nieba znaleźliśmy tam w sumie 3 GRG sugeruje, że na południowym nieboskłonie znajduje się olbrzymia liczba nieodkrytych jeszcze wielkich galaktyk radiowych, stwierdza doktor Jacinta Delhaize z Uniwersytetu w Kapsztadzie. MeerKAT niejednokrotnie dowiódł swoich olbrzymich możliwości, a trzeba pamiętać, że jest on zaledwie prekursorem SKA (Square Kilometre Array), zespołu teleskopów w Australii i RPA. SKA ma rozpocząć badania jeszcze przed końcem obecnej dekady. « powrót do artykułu

Europejski radioteleskop LOFAR (LOw Frequency ARray) – którego stacje znajdują się również w Polsce – zanotował najdłuższą parę dżetów wydobywających się z czarnej dziury. Struktura nazwana Porfyrion – od imienia jednego z gigantów z mitologii greckiej – ma długość 23 milionów lat świetlnych. Dotychczas, na podstawie obserwacji i obliczeń sądzono, że maksymalna długość takich dżetów jest znacznie mniejsza. Dotychczas sądzono, że limit długości pary dżetów wynosi 4,6–5,0 Mpc (megaparseków). Parsek to 3,26 roku świetlnego, zatem mówimy tutaj o około 16 milionach lat świetlnych. W 2022 roku ten sam zespół naukowy poinformował o istnieniu dżetu wydobywającego się z galaktyki radiowej Alkynoeus. Ma on długość 5 Mpc i był opisywany jako największa struktura pochodzenia galaktycznego. Brak dłuższych par dżetów oraz wyliczenia teoretyczne skłoniły naukowców do wysunięcia hipotezy, że 5 Mpc jest limitem długości. Informujemy o zaobserwowaniu struktury radiowej rozciągającej się na około 7 Mpc, czytamy na łamach Nature. Istnienie dżetu dowodzi, że tego typu struktury mogą uniknąć zniszczenia przez niestabilności magnetohydrodynamiczne na przestrzeniach kosmologicznych, nawet jeśli powstały w czasie, gdy wszechświat był znacznie bardziej gęsty, niż obecnie. Nie wiadomo, w jaki sposób tak długotrwała stabilność mogła zostać zachowana. Odkrycie sugeruje też, że gigantyczne dżety mogły odgrywać większą niż sądzono rolę w formowaniu się galaktyk we wczesnym wszechświecie. Astronomowie uważają, że galaktyki i ich czarne dziury wspólnie przechodzą ewolucję, a jednym z kluczowych elementów dżetów jest emitowanie olbrzymich ilości energii, które wpływają na ich galaktyki macierzyste i galaktyki z nimi sąsiadujące. Nasze odkrycie pokazuje, że oddziaływanie takich dżetów rozciąga się na większe odległości, niż sądziliśmy, mówi współautor badań, profesor George Djorgovski z Kalifornijskiego Uniwersytetu Technologicznego. Autorzy nowych badań wykorzystali LOFAR do poszukiwania olbrzymich dżetów. Dżety to powszechne zjawisko, jednak zwykle są stosunkowo niewielkie. Wcześniej znano setki naprawdę dużych struktur tego typu i uważano, że rzadko one występują. Teraz badacze zarejestrowali ich ponad 10 000. Wielkie dżety były znane wcześniej, ale nie wiedzieliśmy, że jest ich tak dużo, dodaje profesor Martin Hardcastle z University of Hertfordshire. Poszukiwania olbrzymich dżetów rozpoczęły się od dość przypadkowego spostrzeżenia. W 2018 roku główny autor obecnych badań, Martijn S. S. L. Oei, wraz z zespołem wykorzystał LOFAR do obserwowania włókien rozciągających się pomiędzy galaktykami. Na obrazach naukowcy dostrzegli zaskakująco dużo wielkich dżetów. Nie mieliśmy pojęcia, że jest ich aż tyle, mówi Oei. Naukowcy zaczęli więc szukać kolejnych wielkich dżetów i trafili na Porfyriona. Poza LOFAR-em wykorzystali kilka innych teleskopów, dzięki którym określili, skąd pochodzi i jak daleko od nas się znajduje. Zauważyli nie tylko, że struktura ta pochodzi ze znacznie wcześniejszych okresów istnienia wszechświata, niż inne. Stwierdzili, że gigant znajduje się w regionie wszechświata, w którym istnieje wiele czarnych dziur tego samego typu, z którego on pochodzi. To aż może wskazywać, że przez astronomami jeszcze wiele podobnych odkryć. Możemy obserwować wierzchołek góry lodowej, mówi Oei. « powrót do artykułu

Teleskop Hubble'a dokonał unikatowych pomiarów, z których wynika, że dżet wydobywający się z obiektu GW170817 porusza się z prędkością przekraczającą 99,97% prędkości światła. Wykryta w sierpniu 2017 roku fala grawitacyjna GW170817 była niezwykłym i jedynym dotychczas zarejestrowanym wydarzeniem swego rodzaju. Pochodziła ze zlania się dwóch gwiazd neutronowych i zabłyśnięcia kilonowej SSS17a, trwała wyjątkowo długo i była powiązana z emisją promieniowania gamma. Wydarzenie było tak niezwykłe, że zaczęło obserwować je kilkadziesiąt teleskopów z całego świata. Okazało się, że to pierwszy obiekt, w przypadku którego powiązano fale grawitacyjne z obecnością światła, a powstały w czasie rozbłysku dżet zawiera ilość energii porównywalną z ilością produkowaną przez wszystkie gwiazdy Drogi Mlecznej w ciągu roku. GW170817 zostało wykorzystane m.in. do potwierdzenia Ogólnej Teorii Względności. Wykrycie GW170817 było niezwykle ważnym momentem w rozwoju astronomii w dziedzinie czasu, która bada zmiany ciał niebieskich w czasie. Teleskop Hubble'a zaczął obserwować to wydarzenie już 2 dni po jego odkryciu. Gwiazdy neutronowe zapadły się w czarną dziurę, która zaczęła wciągać okoliczną materię. Utworzył się szybko obracający się dysk materii, z którego biegunów wydobywa się potężny dżet. Naukowcy od wielu lat analizują dane dostarczone przez Hubble'a i inne teleskopy obserwujące GW170817. Zespół pracujący pod kierunkiem Kunala P. Mooleya z California Institute of Technology połączył dane z Hubble'a z danym dostarczonymi przez grupę radioteleskopów. Dane radiowe zebrano 75 i 230 dni po eksplozji. Obliczenie prędkości dżetu wymagało wielomiesięcznych szczegółowych analiz, mówi Jay Anderson ze Space Telescope Science Institute. Początkowe pomiary Hubble'a wykazały, że dżet porusza się z pozorną prędkością wynoszącą 7-krotność prędkości światła. Późniejsze pomiary za pomocą radioteleskopów pokazały, że dżet zwolnił do pozornej 4-krotnej prędkości światła. Jako, że nic nie może poruszać się szybciej niż światło, tak duża prędkość dżetu jest złudzeniem. Ponieważ dżet porusza się w kierunku Ziemi niemal z prędkością światła, światło wyemitowane później ma do przebycia krótszą drogę niż to, wyemitowane wcześniej. Dżet goni własne światło. Przez to obserwatorowi wydaje się, że od emisji światła z dżetu minęło mniej czasu niż w rzeczywistości. To zaś powoduje przeszacowanie prędkości obiektu. Z naszych analiz wynika, że dżet w momencie pojawienia się poruszał się z prędkością co najmniej 99,97% prędkości światła, mówi Wenbin Lu z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Los Angeles. « powrót do artykułu

Dzięki Very Large Telescope astronomom udało się odkryć i zbadać najbardziej odległe źródło emisji radiowej z dżetami. Źródłem tym jest kwazar położony w odległości 13 miliardów lat świetlnych od Ziemi. Odkrycie pozwoli na lepsze zrozumienie wczesnego wszechświata. Kwazary to bardzo jasne obiekty znajdujące się w centrach niektórych galaktyk. Są one zasilane przez supermasywne czarne dziury. Promieniowanie kwazara powstaje w dysku akrecyjnym otaczającą czarną dziurę. Gaz i pył opadające na dysk rozgrzewają się, emitując olbrzymie ilości promieniowania. Nowo odkryli kwazar, P172+18 [PDF], powstał, istniał, gdy wszechświat miał zaledwie 780 milionów lat. Znamy bardziej odległe kwazary, ale przy żadnym z nich nie zauważono dotychczas dżetów. Kwazar zasilany jest przez czarną dziurę o masie około 300 milionów razy większej od masy Słońca. Pochłania ona materię bardzo szybko. To jedna z najszybciej przybierających na masie czarnych dziur, mówi współautorka badań Chiara Mazzucchelli. Specjaliści sądzą, że istnieje związek pomiędzy szybkim pochłanianiem materii przez czarną dziurę, a potężnymi dżetami z kwazarów. Niewykluczone, że dżety zaburzają przepływ gazu w pobliżu czarnej dziury powodując, że szybciej opada on na dysk akrecyjny. Badanie kwazarów z dżetami może więc wiele powiedzieć na temat szybkiego pojawienia się supermasywnych czarnych dziur we wczesnym wszechświecie. Drugi z autorów badań, Eduardo Bañados z Instytutu Astronomii im. Maxa Plancka mówi, że wkrótce uda się znaleźć więcej podobnych kwazarów, niewykluczone, że jeszcze dalej położonych. « powrót do artykułu

W czasopiśmie „Nature” ukazała się praca badaczy z międzynarodowego obserwatorium H.E.S.S. (w tym zespołu z Obserwatorium Astronomicznego UJ), prezentująca odkrycie wysokoenergetycznej emisji gamma z relatywistycznej strugi, „dżetu”, bliskiej aktywnej galaktyki Centaurus A („Cen A”). Wykorzystując w sumie 202 godziny obserwacji (to odpowiada około 1/6 całego czasu obserwacyjnego w ciągu roku!) stwierdzono, że znana już wcześniej emisja wysokoenergetycznego promieniowania gamma z tego obiektu pochodzi nie tylko z okolicy znajdującej się w jego centrum supermasywnej czarnej dziury, ale rozciąga się również wzdłuż dżetu, na tysiące lat świetlnych w głąb badanej galaktyki. Promieniowanie gamma to generowane w kosmosie promieniowanie elektromagnetyczne o wielkich energiach, które powstaje głównie w wyniku oddziaływania przyspieszonych i naładowanych elektrycznie cząstek z otaczającym je gazem lub polem promieniowania. Dżety są potężnymi emiterami promieniowania w całym widmie elektromagnetycznym, od fal radiowych, do zakresu promieniowania gamma. Pochodzą one z sąsiedztwa supermasywnych czarnych dziur aktywnych jąder galaktyk i poruszają się z prędkością bliską prędkości światła. Badanie struktury dżetu do tej pory odbywało się za pomocą obserwacji radiowych, optycznych i rentgenowskich charakteryzujących się dużą czułością i zdolnością rozdzielczą. Co się zaś tyczy promieniowania gamma, jak dotąd obserwowano jedynie nierozdzieloną emisję, która mogłaby w całości pochodzić z aktywnego centrum galaktyki. Przełom w tym zakresie, zaprezentowany we wspomnianej na początku pracy, okazał się możliwy dzięki technice pomiaru wykorzystującej optyczne „teleskopy Czerenkowa” z obserwatorium H.E.S.S. Wysokoenergetyczne promienie gamma z kosmosu rejestruje się w tym obserwatorium dzięki wytwarzanym przez nie w górnych warstwach atmosfery kaskadom cząstek wtórnych, olbrzymich pęków lecących z prędkością bliską prędkości światła elektronów i pozytonów (anty-elektronów). W rzeczywistości promieniowanie gamma jest dla nas niewidoczne, bowiem atmosfera Ziemi pochłania je niemal w całości. Jednakże, zderzając się z nią przy dużych energiach, wytwarza w niej ono owe charakterystyczne kaskady cząstek, które ostatecznie generują promieniowanie widzialne, „świecąc” w zakresie optycznym (jest to tak zwane promieniowanie Czerenkowa). Teleskopy H.E.S.S., dzięki dużej precyzji pomiarów tych poświat obserwowanych optycznie, mogą zatem pośrednio badać także odpowiadające za ich powstanie promieniowanie gamma pochodzące ze źródeł kosmicznych, i to ze zdolnością rozdzielczą znacznie przewyższającą możliwości obserwatoriów satelitarnych badających emisję gamma sponad atmosfery (takich, jak obserwatorium Fermiego). To właśnie dzięki temu stało się możliwe obecne odkrycie – dla „Cen A” potrzeba było tylko niezwykle długich obserwacji jego słabej emisji gamma oraz bardzo precyzyjnej i trudnej analizy danych obserwacyjnych. Co tak naprawdę oznacza odkrycie emisji promieniowania gamma rozciągającego się nie tylko w okolicy czarnej dziury, ale i wzdłuż całego dżetu, mierzącego tysiące lat świetlnych? Otóż, w dżecie „Cen A”, daleko od centrum produkującej go galaktyki macierzystej, muszą działać potężne procesy przyśpieszania cząstek – o energii większej niż ta, jaką mają protony przyśpieszane przez fizyków w najpotężniejszych ziemskich akceleratorach. Natura tych procesów nie jest w pełni wyjaśniona – naukowcy podejrzewają, że mogą być one związane z przyśpieszaniem cząstek w falach uderzeniowych lub w procesach tzw. rekoneksji pola magnetycznego. Biorąc pod uwagę fakt, że dżet „Cen A” nie jest wyjątkowy pod względem mocy, długości ani prędkości, prawdopodobne jest też, że tak wysoce przyśpieszone elektrony występują powszechnie w wielkoskalowych dżetach galaktyk aktywnych. To ważne dla astronomii odkrycie zostało dokonane z udziałem polskich badaczy, w tym zespołu z Obserwatorium Astronomicznego UJ, w skład którego wchodzą Michał Ostrowski, Marek Jamrozy, Łukasz Stawarz i Angel Priyama Noel. « powrót do artykułu

Astronomowie odkryli czarną dziurę, która – jak się wydaje – przyczynia się do powstawania gwiazd w odległych od niej galaktykach. Jeśli odkrycie się potwierdzi, będzie to oznaczało, że zaobserwowano czarną dziurę rozpalającą gwiazdy w największej znanej nam odległości. Naukowcy z włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizyki informują o czarnej dziurze, która powoduje powstawanie gwiazd w odległości miliona lat świetlnych od siebie. Po raz pierwszy obserwuję pojedynczą czarną dziurę, która powoduje powstawanie gwiazd w więcej niż jednej galaktyce. To fascynujące, że czarna dziura z jednej galaktyki może decydować o tym, co dzieje się w galaktykach oddalonych od niej o miliony bilionów kilometrów, mówi Roberto Gilli, główny autor badań. Włosi obserwowali supermasywną czarną dziurę znajdującą się w galaktyce oddalonej o 9,9 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Sąsiaduje ona z co najmniej 7 innymi galaktykami. Już wcześniej naukowcy zaobserwowali dżet wysokoenergetycznych cząstek o długości około miliona lat świetlnych. Jego źródłem jest obserwowana czarna dziura. Włosi odkryli, że jeden z końców strugi otoczony jest gigantycznym bąblem gorącego gazu podgrzewanego wskutek interakcji wysokoenergetycznych cząstek z otaczającą materią. Uczeni sądzą, że rozszerzający się bąbel, przechodząc przez sąsiadujące galaktyki, może wytwarzać falę uderzeniową, która kompresuje zimny gaz i powoduje powstawanie gwiazd. Wszystkie objęte bąblem galaktyki znajdują się w odległości około 400 000 lat świetlnych od jego centrum. Naukowcy obliczają, że tempo formowania się gwiazd w tych galaktykach jest od 2 do 5 razy szybsze niż w podobnych im galaktykach znajdujących się w tej samej odległości od Ziemi. Znamy historię króla Midasa, który dotykiem zamieniał wszystko w złoto. Tutaj mamy przypadek czarnej dziury, która zamienia gaz w gwiazdy, a jej zasięg jest międzygalaktyczny, mówi współautor badań, Marco Mignoli. To wyjątkowe obserwacje. Dotychczas bowiem znajdowano czarne dziury, które zwiększały tempo formowania się gwiazd o 30% i oddziaływały na galaktyki znajdujące się w odległości nie większej niż 50 000 lat świetlnych od ich rodzimej galaktyki. « powrót do artykułu