Znajdź zawartość

Grupa astronomów informuje o prawdopodobnym odkryciu pozostałości pierwszych gwiazd, jakie uformowały się po Wielkim Wybuchu. Uczeni wykorzystali innowacyjną metodę analizy odległego kwazaru, który badali za pomocą teleskopu Gemini North na Hawajach. Zauważyli niezwykłe proporcje pierwiastków, które – ich zdaniem – mogą pochodzić wyłącznie pozostałości po eksplozji gwiazd III populacji o masie 300-krotnie większej od masy Słońca. Według obecnie obowiązujących poglądów, najstarsza generacja gwiazd, gwiazdy III populacji, mogła tworzyć się już około 100 milionów lat po powstaniu wszechświata. Były to bardzo masywne gwiazdy, które szybko ewoluowały i szybko kończyły życie. Uważa się, że były one zbudowane z wodoru i helu z niewielką domieszką litu. Silne promieniowanie ultrafioletowe emitowane przez te gwiazdy miało spowodować takie zmiany w obłokach wodoru wypełniających wszechświat, że uniemożliwiło to ciągłe powstawanie gwiazd tej populacji. Z kolei eksplozje tych gwiazd wzbogaciły wszechświat w cięższe pierwiastki, przyczyniając się do powstania gwiazd II populacji. Naukowcy od dziesięcioleci poszukiwali śladów gwiazd III populacji, ale dotychczas nie udało się ich znaleźć. Aż do teraz. Japońsko-amerykański zespół analizował jeden z najbardziej odległych znanych nam kwazarów – ULAS J1342+0928 – i zauważył, że stosunek żelaza do magnezu w otaczających go chmurach jest ponad 10-krotnie większy niż w Słońcu. Zdaniem uczonych najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem tego fenomenu jest eksplozja gwiazdy III populacji, która wybuchła jako supernowa z niestabilności kreacji par. Dotychczas nie znamy żadnego nie budzącego wątpliwości przykładu takiej supernowej. Wiemy jednak, że mogą one powstawać w wyniku eksplozji gwiazdy o niskiej metaliczności i masie od 150 do 250 mas Słońca. Gwiazdy III populacji spełniają oba te warunki. Supernowa z niestabilności kreacji par – w przeciwieństwie do innych typów supernowych – nie pozostawiają po sobie czarnej dziury czy gwiazdy neutronowej. Cała ich materia jest rozrzucana. Istnieją więc dwa sposoby, by dostrzec taką supernową. Pierwszy to zarejestrowanie momentu eksplozji. Drugi zaś to zidentyfikowanie w przestrzeni kosmicznej chemicznej sygnatury rozrzuconej przez nią materii. Gemini to jeden z niewielu teleskopów, pozwalających na przeprowadzenie tego typu badań. Jest on wyposażony w Gemini Near-Infrared Spectrograph (GNIRS), który rozdziela światło na fale składowe, a z nich można wnioskować o pierwiastkach wchodzących w skład badanego obiektu. Jednak wnioskowanie na tej podstawie o ilości danego pierwiastka jest trudne, gdyż jasność poszczególnych linii spektrum światła zależy od wielu czynników, nie tylko od ilości pierwiastków. Dwóch autorów badań, Yuzuru Yoshii oraz Hiroaki Sameshima z Uniwersytetu Tokijskiego opracowało więc nową metodę oceny ilości pierwiastków. Pokazała ona, że w badanym materiale jest zadziwiająco mało magnezu w stosunku do żelaza. Stało się dla mnie oczywiste, że widzimy tutaj pozostałości po supernowej z niestabilności kreacji par gwiazdy III populacji, mówi Yoshii. Autorzy badań mówią, że ich odkrycie, dzięki wyjątkowemu stosunkowi ilości magnezu do żelaza, jest najsilniejszym z dotychczasowych dowodów na znalezienie pozostałości po supernowej z niestabilności kreacji par. Obecnie za najsilniejszy uznaje się dowód z badań przeprowadzonych w 2014 roku. Jeśli rzeczywiście japońsko-amerykański zespół znalazł pozostałości gwiazdy III populacji, pozwoli nam to lepiej zrozumieć ewolucję wszechświata, powstawanie kolejnych populacji gwiazd czy pojawienie się życia. Teraz, gdy wiadomo czego i w jaki sposób szukać, odnalezienie kolejnych podobnych pozostałości powinno być łatwiejsze. « powrót do artykułu

W ostatnich latach dzięki teleskopom kosmicznym udało się zidentyfikować nowe obszary powstawania gwiazd, znajdujące się na obrzeżach naszej Galaktyki. Te właśnie miejsca znajdują się w centrum zainteresowania astronomów z Centrum Astronomii UMK w Toruniu. Populacja młodych gwiazd na obrzeżach naszej Galaktyki nie jest jeszcze dobrze poznana - przede wszystkim dlatego, że o ich istnieniu wiemy tak naprawdę od niedawna - opowiada w rozmowie z PAP dr Agata Karska, liderka zespołu, który prowadzi badania w ramach Grupy Astrofizyki Molekularnej działającej przy Centrum Astronomii Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu. Celem astronomów jest przede wszystkim potwierdzenie, że wspomniane obiekty naprawdę są protogwiazdami - czyli gwiazdami wciąż znajdującymi się w fazie budowy. Będziemy badać, w jaki sposób oddziałują one na otoczenie - i porównywać te wyniki z pobliskimi, znacznie lepiej nam znanymi obszarami - dodaje badaczka. Jak podkreśla, warunki panujące na obrzeżach Galaktyki różnią się od tego, co obserwujemy bliżej centrum, również pod względem chemicznym. Daje nam to szansę lepszego zrozumienia, w jaki sposób powstawały gwiazdy, kiedy Wszechświat był młodszy. Czyli badając obiekty, które nie są tak naprawdę daleko, mamy wgląd w to, w jaki sposób te najdalsze obiekty powstawały - a przynajmniej kierunek, w jakim te zmiany mogły iść - stwierdza dr Karska. Na obrzeżach Galaktyki materia jest znacznie bardziej rozrzedzona, niż w centrum, niższa jest też tam temperatura gazu. Toruńska grupa badawcza chce z kolei sprawdzić m.in., czy to samo dotyczy znajdującego się w tych rejonach pyłu kosmicznego. Okazuje się bowiem, że nie jest to oczywiste. Jak tłumaczy dr Karska, w Wielkim Obłoku Magellana - najbliższej nam galaktyce formującej gwiazdy - temperatura pyłu jest wyższa, niż w analogicznych obszarach w naszej Galaktyce. Przekłada się to na skład chemiczny powłok lodowych na ziarenkach pyłu i na pewno ma również wpływ na chemię ośrodka w fazie gazowej - podkreśla badaczka. Najważniejsza dla grupy dr Karskiej jest jednak kwestia tzw. metaliczności - czyli zawartości pierwiastków cięższych niż wodór i hel w obszarach powstawania gwiazd. Chodzi o to, że metaliczność zwiększa się wraz z ewolucją Wszechświata: ciężkie pierwiastki powstają we wnętrzach gwiazd, więc późniejsze generacje gwiazd korzystają już z tego zasobu ciężkich pierwiastków, które zostały wygenerowane przez ich poprzedniczki. We wczesnym Wszechświecie metaliczność była bardzo niska - niewiele gwiazd osiągnęło bowiem taki etap ewolucji, że było w stanie zasilić ośrodek międzygwiazdowy ciężkimi pierwiastkami. Tych zaczęło przybywać dopiero w miarę starzenia się gwiazd: ciężkie pierwiastki mogą pojawiać się w ośrodku międzygwiazdowym wskutek wybuchu supernowej lub poprzez wiatry gwiazdowe z czerwonych olbrzymów. W zewnętrznych częściach Galaktyki rzeczywiście jest mniej gwiazd, niż w centrum, w związku z czym stopień wzbogacenia ośrodka w metale też jest mniejszy. To właśnie czyni ten region ciekawym obiektem badań - tłumaczy dr Karska. Moment na podjęcie tego rodzaju badań jest szczególnie sprzyjający: nowe generacje teleskopów pozwalają bowiem badać indywidualnie nawet bardzo odległe gwiazdy. Dotychczas przy badaniu odległych obiektów obserwowało się cały wielki obłok molekularny lub jego fragment. Widoczne były wówczas przede wszystkim masywne obiekty i nie można było powiedzieć za wiele o obiektach mniejszych, takich jak protogwiazdy, które później staną się takimi gwiazdami jak nasze Słońce. Co prawda nadal nie możemy badać pojedynczych obiektów w innych galaktykach - ale już obserwacja pojedynczych gwiazd na skraju naszej Galaktyki jest jak najbardziej możliwa - stwierdza astronomka. Dr Karska podkreśla przy tym, że Uniwersytet Mikołaja Kopernika, na którym zdecydowała się prowadzić nowe badania, jest dla nich idealnym miejscem. Astrochemia to taka nietypowa działka astronomii, gdzie kluczowe są nie tylko obserwacje gwiazd, ale też cała znajdująca się tam materia - gaz i pył. W Toruniu fizycy zajmują się w dużej mierze fizyką atomową i molekularną - co oznacza, że mamy na miejscu specjalistów mogących pomóc w interpretacji naszych wyników - mówi badaczka. « powrót do artykułu

Teleskopy Spitzera i Hubble’a odkryły, że jedna z najdalszych znanych nam galaktyk tworzy gwiazdy w niezwykle szybkim tempie. GN-108036 to jednocześnie najjaśniejsza z tak odległych galaktyk. Znajduje się ona w odległości 12,9 miliarda lat świetlnych od Ziemi i każdego roku powstaje w niej... 100 nowych gwiazd. Dla porównania, Droga Mleczna jest pięciokrotnie większa i 100-krotnie bardziej masywna, a produkuje około 3 gwiazd rocznie. Mark Dickinson z National Optical Astronomy Observatory w Arizonie mówi, że nigdy wcześniej nie znaleziono tak wiekowych galaktyk, które świeciłyby tak jasno. Nową galaktykę odkrył zespół astronomów pracujący pod kierownictwem Masami Ouchiego z Uniwersytetu Tokijskiego. Najpierw zauważono ją za pomocą Subaru Telescope na Mauna Kea na Hawajach, a później potwierdzono za pomocą aparatury W.M. Keck Observatory. W ciągu dwóch ostatnich lat trzykrotnie dokonywano pomiarów potwierdzających dane uzyskane o galaktyce. Bahram Mobasher, jeden z członków zespołu naukowego, stwierdził, że GN-108036 mogła być przodkiem wielu współczesnych galaktyk. GN-108036 powstała zaledwie 750 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Obecnie widzimy ją taką, jaka była 12,9 miliarda lat temu. Przesunięcie ku czerwieni galaktyki wynosi 7,2. Znamy niewiele galaktyk, które charakteryzują się przesunięciem większym od 7, a tylko dwie, które leżą dalej od GN-108036. Przesunięcie ku czerwieni to zjawisko przesuwania się długości obserwowalnych fal elektromagnetycznych w kierunku czerwieni. Im dalej leży obiekt, tym większe jest jego przesunięcie ku czerwieni.

Profesor Sun Kwok i doktor Yong Zhang z Uniwersytetu w Hongkongu dowiedli, że w przestrzeni kosmicznej znajdują się złożone substancje organiczne. Uczeni odkryli mieszaninę związków aromatycznych i alifatycznych. Stopień złożoności ich budowy przypomina węgiel i ropę. Dotychczas sądzono, że tak złożone związki organiczne mogą formować się w organizmach żywych. Tymczasem odkrycie uczonych z Hongkongu wskazuje, że do ich syntezy może dochodzić w kosmosie bez obecności życia. Obaj naukowcy badali nierozwiązaną dotychczas zagadkę tajemniczej emisji w podczerwieni, którą można zauważyć obserwując gwiazdy, galaktyki czy przestrzeń międzygwiezdną. Przez 20 lat obowiązywało wyjaśnienie, zgodnie z którym emisja ta pochodzi z wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Kwok i Zhang udowodnili jednak, że emitowane przez nie światło ma właściwości, których nie da się wytłumaczyć obecnością wspomnianych molekuł. Uczeni zaproponowali, że źródłem emisji są znacznie bardziej złożone molekuły i wykazali, że powstają one w gwiazdach w ciągu kilku tygodni. Gwiazdy nie tylko produkują, ale też wyrzucają te molekuły w przestrzeń kosmiczną. Otwartą kwestią pozostaje zatem pytanie, czy produkowane przez gwiazdy złożone molekuły organiczne mogły wraz z meteorytami trafić na Ziemię i w jakiś sposób przyczynić się do powstania życia na naszej planecie.

Europejska Agencja Kosmiczna ogłosiła koniec prac nad aparatem fotograficznym dla misji Gaja. Aparat o rozdzielczości miliarda pikseli składa się ze 106 CCD, których łączna powierzchnia wynosi pół metra kwadratowego. Zaplanowana na pięć lat misja Gaja rozpocznie się w 2013 roku, a celem aparatu będzie stworzenie mapy nieba z około miliardem gwiazd. Aparat będzie korzystał z dwóch matryc po 51 CCD każda, które będą ustawione względem siebie pod kątem 106,5 stopnia. Zadaniem czterech pozostałych CCD będzie dbałość o jakość obrazu i odpowiednie ustawienie matryc względem siebie. Matryce mają do wykonania cztery zadania - mapowanie gwiazd, ich pozycji i ruchu (dzięki czemu można będzie tworzyć obraz 3D, ich koloru i intensywności oraz wykonywanie pomiarów spektrometrycznych. Satelita Gaja zostanie umieszczona w punkcie Lagrange'a L2.

Zaledwie przed trzema miesięcami informowaliśmy o odkryciu najodleglejszego obiektu we wszechświecie, a już dowiadujemy się, że teleskop Hubble'a zajrzał jeszcze głębiej w kosmos. Tym razem zauważono niewielką galaktykę, UDFj-39546284, znajdującą się w odległości 13,2 miliarda lat świetlnych od Ziemi. Poprzedni rekord został pobity o około 150 milionów lat. Nowo odkryta galaktyka jest około stukrotnie mniejsza od Drogi Mlecznej i została stworzona przez gwiazdy, które powstały zaledwie 480 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Odnalezienie tej galaktyki bardzo nas ucieszyło, a jednocześnie jesteśmy zdziwieni, że odkryliśmy tylko jeden tak wiekowy obiekt. To wskazuje, że wszechświat w swoich początkach przechodził szybkie zmiany - mówi Ivo Labbe, jeden z autorów odkrycia. Dotychczas znamy 47 galaktyk, które pochodzą z czasów, gdy wszechświat liczył sobie około 650 milionów lat. To wskazuje, że pomiędzy 480 a 650 milionami lat po Wielkim Wybuchu doszło do wielokrotnego przyspieszenia tempa powstawania gwiazd. Odkryta galaktyka znajduje się na granicy obecnych możliwości obserwacyjnych Teleskopu Hubble'a. Jednocześnie pokazuje, jak bardzo urządzenie to zmieniło naukę. Zanim Teleskop trafił na orbitę byliśmy w stanie obserwować obiekty, których przesunięcie ku czerwieni wynosiło z=1, a powstały one 6 miliardów lat po Wielkim Wybuchu. Przesunięcie ku czerwieni to zjawisko przesuwania się długości obserwowalnych fal elektromagnetycznych w kierunku czerwieni. Im dalej leży obiekt, tym większe jest jego przesunięcie ku czerwieni. Już w roku 1995 dzięki urządzeniu Hubble Deep Field możliwości obserwacyjne ludzkości zwiększyły się do z=4. W roku 2002 astronauci zamontowali na Hubble'u urządzenia Advanced Camera i Hubble Ultra Deep Field zwiększając wartość "z" do 6. Gdy zamontowano pierwszą kamerę działającą na podczerwień - Near Infrared Camera, oraz Multi Object Spectrometer, "z" wzrosła do 7. Obecnie, po kolejnych udoskonaleniach możliwości obserwacyjne Hubble'a wynoszą z=10, co pozwala na zauważenie obiektów powstałych zaledwie 500 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Budowany właśnie przez NASA następca Hubble'a czyli James Webb Space Telescope pozwoli nam zobaczyć obiekty o z=15 i, prawdopodobnie, jeszcze starsze. Astronomowie mają nadzieję, że dzięki temu ujrzymy pierwsze gwiazdy, które mogły powstać w 100-250 milionów lat po Wielkim Wybuchu, a zatem ich wartość "z" wynosi od 15 do 30.

Patrząc na pokryty jasnymi punktami firmament, trudno w to uwierzyć, ale fizycy z University of Utah w Salt Lake City wyliczyli, że pierwsze gwiazdy mogły być tak przysłonięte przez chmury ciemnej materii, że nie mogły świecić. Gdyby się to potwierdziło, musielibyśmy zmienić poglądy na ewolucję gwiazd i proces tworzenia się czarnych dziur w dobie młodości kosmosu. Teraz większość astronomów uznaje, że wszechświat zaczął się formować wokół zbitek ciemnej materii. W sumie jest jej 6-krotnie więcej niż materii widzialnej, do tej pory nikomu jednak nie udało się jej bezpośrednio zaobserwować. Widać tylko skutki jej działania grawitacyjnego. Wg naukowców, zbitki ciemnej materii miały ok. 13 mld lat temu spełniać rolę "jądra"/zakotwiczenia grawitacji. Wokół nich najpierw kondensowały się chmury wodoru i helu, a potem formowały się pierwsze gwiazdy i galaktyki. Fizyk Paolo Gondolo i jego zespół zaprezentowali jednak alternatywną koncepcję. Na razie nie była ona testowana podczas symulacji komputerowych. Sądzą oni, że cząsteczki ciemnej materii (neutralino) zderzały się ze sobą, ogrzewając chmury gazów i nie dopuszczając do ich skraplania się oraz rozpoczęcia reakcji termojądrowych. To dlatego gwiazdy pozostały ciemne (nie wiadomo na jak długo). Były też większe od swoich współczesnych odpowiedników. Być może ich rozmiary 15 tys. razy przekraczały "gabaryty" Układu Słonecznego (Physical Review Letters). Niewykluczone, że nadal gdzieś istnieją. Amerykanie odwołali się do teorii supersymetrii, która zakłada, że ciemna materia powinna się składać z tzw. superpartnerów cząsteczek elementarnych (cięższych, nierozszczepialnych i pozbawionych ładunku elektrycznego). I tak superpartnerem neutrina byłoby neutralino.