Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Astronomowie z UMK badają obszary powstawania gwiazd na obrzeżach Galaktyki

Recommended Posts

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

Witam!

Sformułowanie "...ciężkie molekuły mogą pojawiać się w ośrodku międzygwiazdowym wskutek wybuchu supernowej..." wprowadza zamieszanie. Terminu "molekuła" używa się  w kontekście cząsteczki związku chemicznego. Czy nie chodzi tu o atomy cięższych pierwiastków?

Pozdrawiam

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Być może po raz pierwszy udało się odkryć planetę poza Drogą Mleczną, poinformowali naukowcy prowadzący obserwacje za pomocą Chandra X-ray Observatory. Jeśli rzeczywiście zauważyli oni planetę poza naszą galaktyką, oznacza to, że już teraz jesteśmy w stanie wykrywać planety znajdujące się znacznie dalej niż dotychczas. Nowa kandydatka na egzoplanetę został zauważony w galaktyce spiralnej Messier 51 (M51).
      Dotychczas odkryto tysiące egzoplanet. Wszystkie one jednak znajdują się w Drodze Mlecznej i niemal wszystkie w odległości mniejszej niż 3000 lat świetlnych od Ziemi. Tymczasem egzoplaneta w M51 byłaby oddalona od nas o około 28 milionów lat świetlnych.
      Próbujemy otworzyć całkiem nowy rozdział w poszukiwaniu egzoplanet. Szukamy ich w zakresie promieniowania rentgenowkiego, co umożliwia obserwowanie planet w innych galaktykach, wyjaśnia główna autorka badań, Rosanne Di Stefano z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA).
      Prawdopodobna planeta została zarejestrowana podobnie jak dotychczas odkryte egzoplanety. Obiekt zauważono metodą tranzytu. Gdy na tle gwiazdy przechodzi planeta, możemy zaobserwować spadek jasności gwiazdy, której światło jest częściowo przesłaniane przez jej towarzyszkę. W ten właśnie sposób odkryto tysiące egzoplanet, prowadząc obserwacje w świetle widzialnym.
      Z kolei Di Stefano i jej zespół szukali takich samych zjawisk w układach podwójnych w zakresie promieniowania rentgenowskiego. Zwykle źródłami takiego promieniowania są albo gwiazda neutronowa, albo czarna dziura, wyciągające materię z towarzyszącej jej gwiazdy. Jako, że takie źródła są małe, planeta przechodząca na ich tle powinna zablokować większość lub całość promieniowania. Zatem tego typu tranzyty powinny być łatwe do zauważenia, gdyż źródło promieniowania może okresowo regularnie znikać. Powinniśmy móc je zaobserwować ze znacznie większej odległości niż tranzyty badane w paśmie światła widzialnego. W ich przypadku bowiem przechodząca planeta blokuje minimalną część światła swojej gwiazdy.
      Zespół Di Stefano wykorzystał więc metodę obserwacji w paśmie rentgenowskim do znalezienia kandydatki na planetę, znajdującej się w układzie podwójnym M51-ULS-1 w galaktyce M51. Układ ten składa się z czarnej dziury lub gwiazdy neutronowej krążącej wokół gwiazdy o masie ok. 20-krotnie większej od masy Słońca. Naukowcy zauważyli, że źródło promieniowania rentgenowskiego zniknęło na około 3 godziny. Na podstawie zgromadzonych danych stwierdzili, że możemy mieć do czynienia z planetą o rozmiarach Saturna, która krąży wokół gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury w odległości 2-krotnie większej niż odległość między Saturnem a Słońcem.
      To niezwykle interesująca interpretacja, jednak potrzebujemy więcej informacji, by potwierdzić, że odkryto pierwszą planetę poza naszą galaktyką. Problem w tym, że jeśli to rzeczywiście planeta, która krąży w takiej odległości od gwiazdy lub czarnej dziury, to na kolejny tranzyt musimy poczekać około 70 lat. Niestety, aby potwierdzić, że to planety, będziemy musieli poczekać całe dekady na kolejny tranzyt. A jako, że nie wiemy, w jakim dokładnie czasie obiega ona źródło promieniowania, nie wiemy dokładnie, kiedy powinniśmy patrzeć, mówi współautorka badań Nia Imara z University of California w Santa Cruz.
      Jeśli rzeczywiście mamy tutaj do czynienia z planetą, to o bardzo burzliwej historii. Musiała ona bowiem przetrwać eksplozję supernowej w wyniku której powstała gwiazda neutronowa lub czarna dziura. W pewnym momencie dojdzie też do eksplozji gwiazdy towarzyszącej źródłu promieniowania.
      Di Stefano i jej zespół poszukiwali tranzytów w trzech galaktykach: M51 (Galaktyka Wir), Messier 101 (M101, Galaktyka Wiatraczek) oraz Messier 104 (M104, Galaktyka Sombrero). W Wirze przyjrzeli się 55 układom podwójnym, w Wiatraczku sprawdzili 64 układy, a w Sombrero – 119. Teraz planują przeszukanie archiwów teleskopów Chandra i XMM-Newton, w poszukiwaniu wcześniejszych tranzytów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcom z University of Massachusetts w Amherst udało się rozwiązać jedną z podstawowych zagadek astronomii, na którą odpowiedzi szukano od lat. Dzięki ich pracy, opublikowanej na łamach Nature, wiemy, dlaczego niektóre z najstarszych i najbardziej masywnych galaktyk bardzo szybko przestały być aktywne i nie pojawiają się w nich już nowe gwiazdy.
      Najbardziej masywne galaktyki we wszechświecie powstały niezwykle szybko, krótko po Wielkim Wybuchu sprzed niemal 14 miliardów lat. Jednak z jakiegoś powodu przestały działać. Już nie powstają w nich nowe gwiazdy, mówi profesor Kate Whitaker. To właśnie formowanie się nowych gwiazd jest jednym z procesów umożliwiających wzrost galaktyk. Od dawna wiemy, że wczesne masywne galaktyki stały się nieaktywne, ale dotychczas nie wiedzieliśmy dlaczego.
      Zespół Whitaker połączył dane z teleskopu Hubble'a i ALMA. Pierwszy z nich obserwuje wszechświat w zakresie od ultrafioletu do bliskiej podczerwieni – w tym część zakresu widzialnego dla ludzkiego oka – drugi zaś pracuje w spektrum pomiędzy 0,32 do 3,6 mm, którego nasze oczy nie widzą.
      Naukowcy poszukiwali za pomocą ALMA niewielkich ilości zimnego gazu, który stanowi główne źródło energii dla procesu tworzenia się nowych gwiazd. We wczesnym wszechświecie, a więc i w tych galaktykach, było bardzo dużo tego gazu. Skoro galaktyki te przestały szybko tworzyć nowe gwiazdy, to powinno im sporo takiego gazu pozostać", spekulowali uczeni. Jednak okazało się, że w badanych galaktykach pozostały jedynie śladowej ilości zimnego gazu znajdujące się w okolicach ich centrów. To zaś oznacza, że w ciągu kilku pierwszych miliardów lat galaktyki te albo zużyły cały gaz, albo go wyrzuciły. Niewykluczone też, że istnieje jakiś mechanizm, który blokuje uzupełnianie gazu przez galaktyki.
      W następnym etapie badań naukowcy chcą sprawdzić, jak bardzo zagęszczony jest ten pozostały w starych galaktykach gaz i dlaczego znajduje się wyłącznie w pobliżu ich centrum.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy od dawna wysuwali hipotezy mówiące, że supermasywne czarne dziury mogą się poruszać niezależnie od swoich galaktyk. Jednak zaobserwowanie tego zjawiska było niezwykle trudne. Do niedawna. Astronomowie z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics poinformowali właśnie na łamach Astrophysical Journal o zdobyciu najsilniejszego dowodu na przemieszczającą się supermasywną czarną dziurę.
      Nikt raczej nie wyobraża sobie supermasywnych czarnych dziur, które sobie wędrują. Zwykle uważamy je za byty stacjonarne. Są bowiem zbyt masywne, by można było myśleć o nich jako o czymś, co się porusza. Pomyślcie, o ile trudniej jest wprawić w ruch kulę do kręgli niż piłkę do futbolu. A tym jest to trudniejsze, że ta nasza „kula do kręgli” jest wiele milionów razy bardziej masywna od Słońca. Jej wprawienie w ruch wymaga porządnego kopnięcia, mówi Dominic Pesce, który stał na czele grupy badawczej.
      Pesce i jego koledzy przez ostatnich pięć lat mierzyli prędkości supermasywnych czarnych dziur oraz galaktyk. Zadawaliśmy sobie pytanie, czy prędkość czarnych dziur jest taka sama jak galaktyk, w których się one znajdują. Spodziewaliśmy się, że tak właśnie jest. Jeśli byłoby inaczej, oznaczałoby to, że coś zaburzyło czarną dziurę, dodaje uczony.
      Naukowcy początkowo przyglądali się 10 odległym galaktykom z supermasywnymi czarnymi dziurami. Szukali dziur, w których dysku akrecyjnym znajduje się woda. Gdy woda porusza się wokół czarnej dziury dochodzi do specyficznego rodzaju emisji radiowej, zwanej maserem. Za pomocą techniki interferometrii wielkobazowej (VLBI) można wykorzystać masery do precyzyjnego pomiaru prędkości czarnej dziury. Dzięki temu naukowcy mogli stwierdzić, że 9 z 10 obserwowanych czarnych dziur jest nieruchomych. Poruszają się dokładnie z tą samą prędkością, co ich galaktyki. Ale jedna z nich ma inną prędkość.
      Mowa tutaj o czarnej dziurze o masie około 3 milionów mas Słońca, która znajduje się w centrum galaktyki J0437+2456 i jest położona 230 milionów lat świetlnych od Ziemi. Dzięki dodatkowym badaniom przeprowadzonym za pomocą Obserwatoriów Arecibo oraz Gemini stwierdzono, że wspomniana supermasywna czarna dziura porusza się wewnątrz swojej galaktyki z prędkością około 177 000 kilometrów na godzinę. Nie wiadomo jednak, co wywołało ten ruch.
      Uczeni proponują jednak dwie hipotezy. Być może obserwujemy skutek połączenia się dwóch supermasywnych czarnych dziur. W wyniku tego procesu doszło do odrzutu nowej czarnej dziury. Obserwujemy albo ten odrzut, albo jego spowolnienie i powrót dziury do stanu stacjonarnego, mówi Jim Condon z National Radio Astronomy Observatory.
      Drugim, bardziej ekscytującym wyjaśnieniem, może być istnienie układu podwójnego czarnych dziur. Pomimo tego, że uważamy, iż takich układów powinno być wiele, dotychczas mamy problemy ze zidentyfikowaniem oczywistych przykładów układów podwójnych supermasywnych czarnych dziur. Możemy tutaj obserwować, że w galaktyce J0437+2456 znajduje się jedna z czarnych dziur, a drugiej z układu nie widzimy, gdyż nie posiada ona wody w dysku akrecyjnym, zatem nie ma masera, stwierdza Pesce.
      Naukowcy twierdzą, że z czasem poznamy przyczynę ruchu czarnej dziury.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed ponad 10 laty poinformowaliśmy o odkryciu tajemniczych olbrzymich bąbli o wysokości około 25 000 lat świetlnych znajdujących się nad i pod centrum Drogi Mlecznej. Z czasem zyskały one miano Bąbli Fermiego. Teraz okazuje się, że nad nimi znajdują się jeszcze większe bąble, których wysokość sięga 45 000 lat świetlnych.
      W latach 50. astronomowie po raz pierwszy zauważyli, że nad płaszczyzną Drogi Mlecznej, na jej północnej stronie, wisi łuk emitujący promieniowanie radiowe. Przez kolejne dekady naukowcy sprzeczali się, czym jest ten „North Polar Spur”. Jedni widzieli w nim resztki gwiazdy, która eksplodowała, zdaniem innych była to pozostałość po jakiejś większej eksplozji. Tego typu kwestie są trudne do rozstrzygnięcia, gdyż spoglądając w przestrzeń kosmiczną nie widzimy głębi. Mamy 2-wymiarową mapę 3-wymiarowego wszechświata, stwierdza jeden z ekspertów.
      Większość astronomów sądziła, że North Polar Spur należy do bezpośredniego sąsiedztwa naszej galaktyki. Niektóre badania wskazywały, że łączy się on z pobliskimi chmurami gazu. Jeszcze inni specjaliści sprawdzali, jak zaburza on światło gwiazd w tle i dochodzili do wniosku, że to pozostałości supernowej.
      W 1977 roku Yoshiaki Sofue, astronom z Uniwersytetu Tokijskiego, na podstawie przeprowadzonych symulacji uznał, że to co widzimy, to jedynie część większej gigantycznej struktury, pary bąbli znajdujących się po obu stronach centrum galaktyki. Struktury takie miały, zdaniem Sofuego, rozdciągać się na dziesiątki tysięcy lat i być falami uderzeniowymi po wielkim wydarzeniu, do którego doszło przed milionami lat.
      Jeśli jednak Sofue ma racje, to dlaczego nie widzimy podobnej struktury na południu? Większość specjalistów pozostała nieprzekonana i pomysł Japończyka został niszową hipotezą.
      Wszystko uległo zmianie, gdy w 2010 roku teleskop kosmiczny Fermiego zaobserwował dwa bąble emitujące promieniowanie gamma i rozciągające się po obu stronach płaszczyzny naszej galaktyki, nad i pod jej centrum. Bąble były zbyt małe, by North Polar Spur mógł być ich częścią. Jeśli jednak wiemy, że istnieje jedna para bąbli, to może istnieje też i druga? Sytuacja uległa gwałtownej zmianie, mówi Jun Kataoka, współpracownik Sofuego z Uniwersytetu Waseda.
      Kolejne badania tylko dodały wagi twierdzeniom japońskiego badacza. W połowie 2019 roku wystrzelono niemiecko-rosyjską misję Spektr-RG, która orbituje wokół punktu L2. W jej skład wchodzą rosyjski teleskop ART-XC, który rejestruje wysokoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie w zakresie 5–30 keV oraz niemiecki eROSITA, obserwujący to samo promieniowanie w zakresie 0,2–10 keV. W połowie bieżącego roku opublikowano pierwszą wstępną mapę obserwacji eROSITA.
      Widać na niej emitujące promieniowanie X bąble o wysokości 45 000 lat świetlnych każdy. Promieniowanie są emitowane przez gaz o temperaturze 3–4 milionów kelwinów, który rozszerza się w tempie 300–400 km/s. Co ważne, widoczny jest i bąbel północny i południowy. A pozycja bąbla północnego idealnie pasuje do pozycji North Polar Spur.
      Jednak naukowcy wciąż nie dokonali pełnej interpretacji North Polar Spur. Nie można wykluczyć, że pozostałości po supernowej znajdują się dokładnie przed nowo odkrytym bąblem północnym. We wrześniu 2020 roku ukazały się badania, których autorzy poinformowali, że coś złożonego z pyłu wisi 450 lat świetlnych nad centrum galaktyki. W kategoriach kosmicznych jest to bezpośrednie sąsiedztwo, wręcz rzut kamieniem.
      Jednak to, co zaobserwował eROSITA wskazuje, że przed około 15–20 milionami lat w centrum Drogi Mlecznej doszło do wielkiej eksplozji. Co to jednak mogło być? Na podstawie obliczeń energii, potrzebnej by powstały tak wielkie i gorące bąble, stwierdzono, że możliwe są dwa scenariusze.
      Pierwszy zakłada, że nagle pojawiły się dziesiątki tysięcy nowych gwiazd, które szybko zakończyły swoje życie spektakularnymi eksplozjami. Zdaniem wielu specjalistów jest to jednak mało prawdopodobne, bo w obserwowanych bąblach znajduje się niewiele metali, czyli cięższych pierwiastków. Metaliczność jest bardzo niska, więc nie sądzę, by przyczyną była aktywność gwiazd, mówi Kataoka.
      Alternatywny scenariusz dotyczy supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki. Nie można wykluczyć, że w jej pobliże zawędrowała wielka chmura gazu, której część została do dziury wciągnięta, a część odrzucona. W ten sposób powstały nowo odkryte bąble i, być może, bąble Fermiego.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Niewykluczone, że chińscy naukowcy zaobserwowali najstarszy znany rozbłysk gamma, który miał miejsce zaledwie 400 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Linhua Jiang z Uniwersytetu w Pekinie i jego koledzy korzystali z Teleskopu Kecka na Hawajach do badań najsłabiej świecącej i najstarszej znanej nam galaktyki, GN-z11, gdy galaktyka nagle pojaśniała. Przez mniej niż 3 minuty była setki razy jaśniejsza niż zwykle.
      Naukowcy sądzą, że za nagłe zwiększenie jasności galaktyki odpowiada rozbłysk gamma czyli nagłe pojawienie się bardzo silnego źródła promieniowania gamma. Zjawiska takie znamy z innych galaktyk, a źródłami rozbłysków mogą być eksplozje gwiazd.
      Widzimy GN-z11 taką, jak wyglądała 13,4 miliarda lat temu, co oznacza, że jest to jedna z pierwszych galaktyk, jakie powstały po Wielkim Wybuchu. Jednak w rzeczywistości, biorąc pod uwagę rozszerzanie się wszechświata, znajduje się ona w odległości około 32 miliardów lat świetlnych. Ten proces rozszerzania się rozciągnął też czas, w jakim Jian i jego zespół mogli obserwować rozbłysk. W rzeczywistości trwał on około 20 sekund.
      Poprzedni najstarszy zaobserwowany rozbłysk gamma pochodził sprzed 500 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Ten z GN-z11 jest zatem wyjątkowo stary i sugeruje, że galaktyki we wczesnym wszechświecie były bardziej aktywne niż sądzono.
      Odkrycie jest tym bardziej istotne, że zauważono niezwykle rzadkie zjawisko. Prawdopodobieństwo odkrycia rozbłysku gamma w konkretnej galaktyce jest bliskie zeru. Jeśli byśmy obserwowali jakąś galaktykę przez milion lat, to zauważylibyśmy jedynie kilka takich wydarzeń. To dlatego jesteśmy tak zaskoczeni, mówi Jiang.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...