Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Astrofizycy wiedzą, czym jest niezwykła Krowa

Recommended Posts

Wielu astronomów zapamięta rok 2018 jako Rok Krowy, od nazwy spektakularnej eksplozji, którą specjaliści na całym świecie badają od czerwca. Teraz dwa zespoły badaczy sugerują, że mamy tutaj do czynienia z zapadnięciem się gwiazdy i niezwykłą okazją do obserwacji tego zjawiska na bieżąco.

W przeciwieństwie do powoli rozwijającej się typowej supernowej Krowa rozbłysła w przeciągu kilkunastu godzin. Pojawiła się znikąd, mówi jej odkrywca Stephen Smartt z Queen's University Belfast. Dla ekspertów badających eksplozje gwiazd Krowa to wymarzone wydarzenie.

Dwa niezależne zespoły doszły do tego samego wniosku. Obserwowane światło musi pochodzić albo z nowo powstałej czarnej dziury pochłaniającej materię, albo z gwiazdy neutronowej. Obie struktury powstają, gdy masywne gwiazdy kończą swój żywot. Pojawienie się AT2018cow to bezprecedensowa okazja do zbadania takiego zjawiska. Dzięki temu możemy zrozumieć najbardziej ekstremalne zjawiska zachodzące podczas eksplozji masywnych gwiazd, stwierdza Mansi Kasliwal z California Institute of Technology.

Niemal wszystko, co możemy obserwować, to zjawiska, których nigdy wcześniej nie widzieliśmy, dodaje Iar Arcavi, astrofizyk z Instytutu Kalifornijskiego w Santa Barbara.

Historia odkrycia Krowy rozpoczęła się 16 czerwca, gdy jeden z kolegów zwrócił Smarttowi uwagę na gwiazdę, której wcześniej nie było. Smartt początkowo uznał to za nic nieznaczący rozbłysk gwiazdy w Drodze Mlecznej. Jednak szybko zdał sobie sprawę, że zjawisko to znajduje się prawdopodobnie znacznie dalej, a konkretnie w galaktyce CGCG 137-068 oddalonej od Ziemi o około 200 milionów lat świetlnych. To była 11 w nocy w niedzielę gdy pomyślałem, że powinienem wszystkich o tym powiadomić, mówi Smartt. Wysłał więc informację za pomocą Astronomer's Telegram, usługi służącej do raportowania i komentowania przejściowych zjawisk astronomicznych. Bardzo szybko inni astronomowie potwierdzili, że świecący obiekt znajduje się w znaczniej odległości i jest na tyle jasny, iż mogą go obserwować nawet amatorzy.

Oczywistym się też stało, że nie mamy do czynienia ze zwykłą supernową. Obiekt osiągnął szczyt jasności w ciągu kilku dni, nie tygodni. W tym momencie wszyscy odłożyli to, co dotychczas robili i zaczęli obserwować Krowę, mówi Daniel Perley z Liverpool John Moores University. Zespół Perleya wykorzystał do obserwacji teleskop na Wyspach Kanaryjskich oraz wiele innych teleskopów. Obserwowali Krowę przez 6 tygodni. Na podstawie zebranych danych stwierdzili, że mamy do czynienia z gwiazdą rozrywaną przez czarną dziurę.

W tym samym czasie zjawisko obserwowała Anna Ho z Caltechu. Badania prowadziła w spektrum radiowym. Zauważyła emisję w krótkich zakresach fal, która trwała całymi tygodniami. To zaś wskazywało, że istnieje mechanizm, który tę emisję napędza – czarna dziura lub obracająca się gwiazda neutronowa. Wykazaliśmy, że nie mamy tu do czynienia z żadnym standardowym zjawiskiem, mówi Ho.

Jeszcze więcej szczęścia miała Raffaella Margutti z Northwestern University, autorka jednego z dwóch wspomnianych na wstępie artykułów. Już wcześniej zarezerwowała ona sobie czas obserwacyjny na teleskopie rentgenowskim NuSTAR. Teraz mogła wykorzystać jego możliwości. Za pomocą NuSTAR i innych urządzeń wraz z zespołem potwierdziła, że mamy do czynienia z niezwykłym zjawiskiem. Wskazywała na to przede wszystkim emisja w zakresie promieniowania rentgenowskiego, która wskazywała, że cząstki są ogrzewane od wewnątrz rozbłysku. To również wskazywało, że silnikiem napędowym Krowy jest czarna dziura lub gwiazda neutronowa.

Obserwowaliśmy tworzenie się kompaktowego obiektu w czasie rzeczywistym, mówi uczona. Zwykle takich zjawisk się nie obserwuje, gdyż całość jest początkowo zakryta chmurą materiału pochodzącego z eksplozji. Zaletą Krowy jest fakt, że jej główny mechanizm napędowy był niemal całkowicie odsłonięty, cieszy się Margutti.


« powrót do artykułu

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
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Międzynarodowy zespół astronomów poinformował o odkryciu najszybciej poruszającej się gwiazdy w Drodze Mlecznej. Jej prędkość względem centrum naszej galaktyki wynosi ponad 6 000 000 km/h. Przed około 5 milionami lat ta hiperprędkościowa gwiazda znajdowała się w centrum Drogi Mlecznej. Została stamtąd wyrzucona przez czarną dziurę. Gwiazda ma prędkość, która pozwala jej opuścić Galaktykę.
      Gwiazda S5-HVS1 jest dwukrotnie bardziej masywna od Słońca i dostarcza pierwszych mocnych dowodów na poparcie liczącej sobie 30 lat teorii mówiącej, że czarne dziury mogą przyspieszyć gwiazdy do hiperprędkości pozwalających an opuszczenie naszej galaktyki, mówi główny autor badań, profesor Daniel Zucker.
      Centrum Galaktyki to wir składający się z obiektów krążących wokół czarnej dziury i w nią wpadających. Wydaje się, że tworzą się tam też gwiazdy. To dziwaczne miejsce, które trudno badać, gdyż pomiędzy nim a nami znajduje się dużo pyłu. Może je obserwować w podczerwieni i w zakresie fal radiowych, ale już niekoniecznie w świetle widzialnym, dodaje uczony. Teraz odkryliśmy gwiazdę, która prawdopodobnie w tym miejscu się uformowała i z niego uciekła. Obecnie znajduje się w odległości 29 000 lat świetlnych od Ziemi. To wystarczająco blisko, byśmy mogli ją dość szczegółowo badać. Gwiazda wydaje się zwyczajna. Powinna nam sporo powiedzieć o gwiazdach powstających w pobliżu centrum Galaktyki i o warunkach tam panujących.
      S5-HSV1 należy do ciągu głównego gwiazd, podobnie jak Słońce i większość innych gwiazd. Liczy sobie około 500 milionów lat, czyli jest w połowie życia. Przez 495 milionów lat stanowiła część układu podwójnego. W pewnym momencie znalazł się on zbyt blisko Saggitariusa A*, czarnej dziury w środku Drogi Mlecznej. Zgodnie z obowiązującymi teoriami, czarna dziura musiała przechwycić jedną z gwiazd, którą w końcu wchłonęła, a S5-HSV1 została wystrzelona z prędkością 1800 km/s.
      Pierwszą gwiazdę hiperprędkościową odkryto w 2005 roku. Do dzisiaj poznaliśmy zaledwie kilkadziesiąt takich obiektów, a przed kilku laty donosiliśmy o odkryciu nowej klasy gwiazd hiperprędkościowych, odkryciu pierwszego hiperprędkościowego układu podwójnego i o tajemniczej hiperprędkościowej gwieździe LAMOST-HVS.
      S5-HVS1 w końcu opuści Drogę Mleczną. Nie nastąpi to jednak zbyt szybko przebycie 1 roku świetlnego zajmuje jej bowiem 180 lat.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Jeśli to, co uznawaliśmy za czarne dziury jest w rzeczywistości obiektami nieposiadającymi osobliwości, wówczas przyspieszające rozszerzanie wszechświata jest naturalną konsekwencją Einsteinowskiej ogólnej teorii względności, mówi Kevin Croker z Uniwersytetu Hawajskiego. Croker i jego kolega opublikowali na łamach Astrophysical Journal artykuł, w którym stwierdzają, że niektóre obiekty uznawane obecnie za czarne dziury, mogą nie być czarnymi dziurami, ale obiektami pełnymi ciemnej energii.
      Kevin Croker i emerytowany profesor matematyki Joel Weiner nie zajmowali się badaniem czarnych dziur. Przyglądali się równaniom Friedmanna, które zostały przez ich twórcę wywiedzione z teorii Einsteina. Fizycy wykorzystują te równania do opisu rozszerzania się wszechświata, gdyż za ich pomocą łatwiej jest prowadzić obliczenia. Naukowcy zauważyli, że aby poprawnie zapisać równania Friedmanna, ultragęste izolowane obiekty we wszechświecie, takie jak gwiazdy neutronowe czy czarne dziury muszą być – z matematycznego punktu widzenia – traktowane jak cała reszta. Dotychczas kosmolodzy uważali, że w obliczeniach należy pomijać szczegóły dotyczące tych obiektów.
      Wykazaliśmy, że istnieje tylko jeden prawidłowy sposób na tworzenie tych równań. A jeśli zrobi się to w ten sposób, można dojść do bardzo interesujących wniosków, mówi Croker.
      Z obliczeń wynika, że cała ciemna energia, potrzebna do przyspieszania rozszerzania się wszechświata, może znajdować się w obiektach uznawanych obecnie za czarne dziury. Co więcej wykazali, że te alternatywy dla czarnych dziur – nazwane Generycznymi Obiektami Ciemnej Energii (GEODE – Generic Objects of Dark Energy) – pozwalają również wyjaśnić pewne cechy fal grawitacyjnych.
      Wyliczenia, dokonane przez Crokera i Weinera wykazały, że GEODE, ultragęste obiekty pełne ciemnej energii, ale niezawierające osobliwości, zyskują masę wyłącznie przez to, że wszechświat się rozszerza. Ich masa zwiększa się, nawet gdy w pobliżu nie ma materii, którą mogłyby wchłonąć. Tak, jak światło podróżujące przez rozszerzający się wszechświat traci energię, co widzimy w postaci przesunięcia w podczerwieni, tak i materia traci masę w miarę rozszerzania się wszechświata. Zwykle efekt ten jest zbyt słaby, by go zauważyć. Jednak w ultragęstych środowiskach, wewnątrz których panuje niezwykle wysokie ćiśnienie, mamy do czynienia z materiałem relatywistycznym, a tam efekt utraty masy przez materię jest zauważalny. Ciemna materia jest relatywistyczna i panujące wewnątrz niej ciśnienie działa inaczej niż na materię czy światło. Zatem obiekty zbudowane z ciemnej energii, jak GEODE, z czasem zyskują masę.
      Hipoteza dotycząca GEODE pojawiła się w latach 60. ubiegłego wieku, ale dopiero ostatnio opracowano metody matematyczne, pozwalające badać te obiekty. Dzięki pracy Crokera i Weinera wydaja się, że za ich pomocą w prosty sposób można wyjaśnić pewne zjawiska zaobserwowane podczas rejestracji fal grawitacyjnych pochodzących z połączenia dwóch czarnych dziur. Gdy LIGO po raz pierwszy wykrył fale grawitacyjne wyliczono, że pochodzą one z połączenia czarnych dziur o masach 29 i 36 mas Słońca. Tymczasem naukowcy spodziewali się innych mas.
      Jednak GEODE, w przeciwieństwie do czarnych dziur, zyskują z czasem masę. Uformowane w młodym wszechświecie GEODE mogły z czasem zyskać na masie i to właśnie one mogły się zderzyć, co zostało zaobserwowane przez LIGO. Wyjaśnienie takie jest znacznie prostsze niż przyjęcie, że mieliśmy do czynienia z czarnymi dziurami o takich, a nie innych masach.
      Nie wszyscy są przekonani do twierdzeń Crokera i Weinera. Profesor fizyki Vitor Cardoso z Instituto Superior Tecnico w Lizbonie mówi, że zaprezentowany opis GEODE jest sprzeczny z intuicją i trudny do przyjęcia. Dodaje przy tym: podoba mi się pomysł znalezienia alternatyw dla czarnych dziur. To zmusi nas to wzmocnienia teorii opisującej czarne dziury. Poza tym, jeśli nie będziemy takiej alternatywy szukali, to nigdy jej nie znajdziemy.
      Badania opisano w artykule Implications of Symmetry and Pressure in Friedmann Cosmology. I. Formalism

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W centrum Drogi Mlecznej znajduje się supermasywna czarna dziura o masie 4 milionów mas Słońca. Jest ona spokojna jak na aktywne jądro galaktyki, jednak obserwacje w zakresie promieniowania rentgenowskiego pokazują, że w okolicach czarnej dziury dochodzi do silnych rozbłysków. Ponadto chociaż tempo formowania się gwiazd w tamtym regionie jest od kilkuset milionów lat stabilne, mamy dowody, że czasami dochodzi tam do wysokoenergetycznych epizodów. Teraz na łamach Nature naukowcy donoszą o odkryciu dwóch bąbli emitujących promieniowanie radiowe i znajdujących się nad oraz pod płaszczyzną Galaktyki.
      Rozmiary obu bąbli wynoszą 140x430 parseków, czyli każda z nich rozciąga się na 700 lat świetlnych. Wiek bąbli oceniono na kilka milionów lat, a całkowitą energię na 7x1052 ergów.
      Naszym czytelnikom z pewnością coś to przypomina. Przed 9 laty informowaliśmy o odkryciu tajemniczych bąbli rozciągających się w obu kierunkach od centrum Drogi Mlecznej. Natura Bąbli Fermiego wciąż nie została wyjaśniona. A odkryte właśnie bąble emitujące promieniowanie radiowe nie są tym samym, co Bąble Fermiego. To zupełnie nowa, nieznana dotychczas struktura i jedna z największych istniejących w centrum Drogi Mlecznej.
      Centrum naszej galaktyki jest dość spokojne w porównaniu z innymi galaktykami. Mimo to, nasza centralna czarna dziura może być czasami niezwykle aktywna, rozbłyskając, gdy wchłonie większe ilości pyłu i gazu. Możliwe, że podczas jednego z takich zdarzeń doszło do potężnego rozbłysku, który utworzył te bąble, mówi astrofizyk Ian Heywood z Uniwersytetu w Oksfordzie.
      Na pierwsze ślady nowo odkrytych struktur trafił w latach 80. ubiegłego wieku astronom Farhad Yusef-Zadeh z Northwestern University, który wraz z kolegami zauważył w centrum galaktyki długie, wąskie dobrze zorganizowane i wysoce namagnetyzowane pasma gazu, rozciągające się na dziesiątki lat świetlnych, których szerokość wynosiła zaledwie rok świetlny. Gaz ten emitował promieniowanie synchrotronowe. Podobnych struktur nigdzie indziej nie zaobserwowano.
      W międzyczasie powstał należący do National Radio Astronomy Observatory południowoafrykański teleskop MeerKAT, złożony z 64 anten. Gdy naukowcy nakierowali go na centrum Drogi Mlecznej zauważyli wspomniane bąble emitujące promieniowanie radiowe. Bąble odkryte przez MeerKAT rzucają nowe światło na pochodzenie pasm gazu, mówi Yusef-Zadeh. Niemal wszystkie z ponad 100 takich pasm znajdują się wewnątrz bąbli radiowych.
      Cała nowo odkryta struktura przypomina klepsydrę, ma wyraźnie zaznaczone ostre krawędzie, jest niezwykle symetryczna. To ta symetria oraz całkowita długość struktury wynosząca 1400 lat świetlnych zdradzają kilka szczegółów na temat struktury. Kształt i symetria wskazują, że wydarzenie, które utworzyło tę strukturę miało miejsce przed kilkoma milionami lat w bezpośrednim pobliżu czarnej dziury. Prawdopodobnie doszło do erupcji wywołanej olbrzymią ilością gazu, który wpadł do czarnej dziury lub też masowym formowaniem się gwiazd, co wywołało falę uderzeniową, która przeszła przez centrum galaktyki. Wskutek tego wydarzenia w gorącym zjonizowanym gazie w pobliżu centrum galaktyki doszło do wygenerowania fal radiowych, które możemy obecnie rejestrować, wyjaśnia William Cotton z National Radio Astronomy Observatory.
      Mimo, że bąble radiowe są mniejsze i mają mniej energii niż Bąble Fermiego, nie można wykluczyć, że obie struktury powstały w wyniku podobnych, może nawet połączonych ze sobą, wydarzeń.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Gwiazdy neutronowe to najbardziej gęste – nie licząc czarnych dziur – obiekty we wszechświecie. Centymetr sześcienny ich materii waży miliony ton. Naukowcy wciąż je badają próbując znaleźć odpowiedzi na wiele pytań. Chcieliby np. dowiedzieć się, jak wyglądają neutrony ściśnięte tak potężnymi siłami czy gdzie leży granica pojawienia się czarnej dziury.
      Naukowcy używający Green Bank Telescope donieśli właśnie o odkryciu najbardziej masywnej gwiazdy neutronowej. Pulsar J0740+6620 ma masę 2,17 większą od masy Słońca, a całość jest upakowana w kuli o średnicy zaledwie 30 kilometrów. To bardzo ważne odkrycie, gdyż z danych dostarczonych przez detektor LIGO, który zarejestrował fale grawitacyjne pochodzące ze zderzenia dwóch gwiazd neutronowych wynika, iż 2,17 masy Słońca to bardzo blisko granicy powstania czarnej dziury.
      Gwiazdy neutronowe są tajemnicze i fascynujące. Te obiekty wielkości miasta przypominają ogromne jądro atomowe. Są tak masywne, że mają dziwaczne właściwości. Gdy dowiemy się, jaka może być ich maksymalna masa, poznamy wiele niedostępnych obecnie faktów z astrofizyki, mówi doktorant Thankful Cromartie.
      Pulsar J0740+6620 tworzy układ podwójny z białym karłem. To właśnie dzięki temu udało się precyzyjnie określić jego masę. Pulsary emitują bowiem z obu biegunów fale radiowe. Emisja ma miejsce w bardzo regularnych odstępach. Jako, że wspomniany pulsar ma towarzysza, to gdy z ziemskiego punktu widzenia znajduje się za nim, obecność białego karła zagina przestrzeń, co powoduje pojawienie się zjawiska znanego jako opóźnienie Shapiro. Z powodu obecności obiektu zniekształcającego przestrzeń, sygnał radiowy musi przebyć nieco dłuższą drogę, by dotrzeć do Ziemi. W omawianym przypadku opóźnienie wynosi około 10 milisekund. To wystarczy, by na tej podstawie wyliczyć masę białego karła. Gdy już ją znamy, z łatwością da się wyliczyć masę towarzyszącego mu pulsara.
      Położenie tego układu podwójnego względem Ziemi stworzyło nam wyjątkową okazję. Istnieje granica, poza którą gęstość we wnętrzu gwiazd neutronowych jest tak wielka, iż grawitacja przezwycięża materię i gwiazda dalej się zapada. Każda kolejna „rekordowo masywna” gwiazda neutronowa, którą odkrywamy, przybliża nas do odkrycia tej granicy i pozwala lepiej zrozumieć zjawiska fizyczne zachodzące przy tak olbrzymich gęstościach, mówi astronom Scott Ransom.
      Badania były prowadzone w ramach programu NANOGrav Physics Frontiers Center.


      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...