Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Czarna dziura, która znajduje się w centrum naszej galaktyki, w ciągu zaledwie dwóch godzin zwiększyła swoją jasność 75-krotnie. Naukowcy sądzą, że Sagittarius A* była jeszcze jaśniejsza, nim zaczęli się jej przyglądać. Jeszcze nigdy w historii 20-letnich obserwacji nie zanotowano tak dużej jasności tej czarnej dziury. To jednocześnie największa zaobserwowana zmiana.

Obserwacji dokonał Tuan Do z Keck Observatory. Początkowo sądził, że wyjątkowo jasny punkt, który pojawił się na odczytach to pobliska gwiazda S0-2, jednak szybko zdał sobie sprawę, że to co obserwuje, to rosnąca jasność czarnej dziury.

To było dziwne. Nigdy wcześniej nie widziałem tak jasnej czarnej dziury. Może wpada w nią więcej gazu, przez co staje się bardziej jasna niż kiedyś?, zastanawia się uczony. W ubiegłym roku gwiazda S0-2 wędrowała w pobliżu Sagittariusa A*, co mogło zaburzyć gaz znajdujący się w okolicy i spowodowało, że więcej go trafia do dziury, a być może zwiększanie jasności jest związane z tajemniczą chmurą gazu i pyłu zwaną G2, którą zaobserwowano w 2014 roku. Już wówczas spodziewano się zwiększenia aktywności i fajerwerków, ale nic takiego nie nastąpiło. Astronomowie byli wówczas rozczarowani. Być może, jak mówi Do, coś opóźniło tę chmurę.

Sagittarius A* ma wkrótce zostać zobrazowana przez Event Horizon Telescope. W kwietniu wykonał on pierwsze w historii ludzkości zdjęcie czarnej dziury. Była to M87. Gdy w końcu zobaczymy dokładniejszy obraz centralnej dziury Drogi Mlecznej będziemy mogli o niej więcej powiedzieć.

Oczywiście obserwowane światło, które zwiększyło jasność, nie pochodzi z samej czarnej dziury, a z towarzyszącego jej dysku akrecyjnego. To dysk materii krążącej wokół czarnej dziury, który jest podgrzewany wskutek jej oddziaływania i zaczyna emitować promieniowanie elektromagnetyczne. To właśnie nagłe zwiększenie jego jasności zaobserwował Do.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Określenie, że czarna dziura zwiększyła swoją jasność jest błędne i może wyrabiać fałszywe stereotypy o kosmosie wśród niektórych osób. Swoją jasność mógł zwiększyć świecący dysk akrecyjny wirujący wokół czarnej dziury, np. ze względu na lokalnie większą gęstość materii wpadającej do czarnej dziury. W odległości mniejszej niż promień Schwarzschilda od centrum nieobracającej się czarnej dziury, czyli poza tzw. horyzontem zdarzeń światło widzialne ani żaden obiekt materialny  nie może wydostać się z czarnej dziury.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Wiemy :) Natomiast chyba wyjaśnianie istnienia dysku i dlaczego świeci chyba by jeszcze dodatkowo tę dziurę zaciemniło :)
Ale fakt, dodam akapit na koniec :)

Share this post


Link to post
Share on other sites
Godzinę temu, Qion napisał:

ze względu na lokalnie większą gęstość materii wpadającej do czarnej dziury

Z naszego punktu widzenia ta materia nie wpada.

Godzinę temu, Qion napisał:

W odległości mniejszej niż promień Schwarzschilda

Czarne dziury jednak rotują i to zwykle ostro - promień Schwarzschilda nie wystarczy.

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 godzin temu, Astro napisał:

Z naszego punktu widzenia ta materia nie wpada.

Czarne dziury jednak rotują i to zwykle ostro - promień Schwarzschilda nie wystarczy.

Rotują przy braku równowagi, oczywiście jeśli tworzy się dysk akrecyjny musi to nastąpić i przyjmując znane teorie nigdy się ona całkowicie nie zatrzyma, ale to już gdybanie na bazie Kerra Newmana. Można "bezpiecznie" przyjąć promień Schwarzschilda za ostateczną "bezpieczną" odległość horyzontu zdarzeń dla uproszczenia.

 

Jeśli chodzi o materię "wpadającą" pełna zgoda.

Share this post


Link to post
Share on other sites
14 godzin temu, Astro napisał:

Z naszego punktu widzenia ta materia nie wpada.

 

3 godziny temu, puzzlemaniak napisał:

Jeśli chodzi o materię "wpadającą" pełna zgoda.

To ja z pytaniem laika. Ta materia nie wpada, bo im bliżej czarnej dziury, tym czas z punktu widzenia odległego obserwatora płynie wolniej i w związku z tym ten obserwator widzi materię spadającą coraz wolniej, tak? To w takim razie, gdy gwiazda się zapada, tworząc czarną dziurę, to czy ten proces zapadania się też trwa (widziany z daleka) nieskończenie długo, czy jakiś skończony czas? Ktoś mi powiedział kilka lat temu na forum KW, że to tylko pewnego rodzaju złudzenie, że spadek trwa coraz wolniej, ale jakoś czuję niedosyt.

Share this post


Link to post
Share on other sites
20 hours ago, Astro said:

Czarne dziury jednak rotują i to zwykle ostro - promień Schwarzschilda nie wystarczy.

Horyzont zdarzeń obracającej się czarnej dziury ma takie same ograniczenia jak nieobracającej się czarnej dziury, lecz w przypadku obracającej się czarnej dziury występuje dodatkowa powierzchnia poza horyzontem zdarzeń nazywana ergopowierzchnią określona wzorem:

(r - M)^2 = M*M – (J*cos Θ)^2, gdzie M – masa czarnej dziury, J – moment pędu czarnej dziury, r, Θ – współrzędne Boyera-Linquista. Na powierzchni tej sfery prędkość wirowania otaczającej przestrzeni osiąga prędkość światła. Wewnątrz tej sfery prędkość „ciągnięcia” (wirowania zakrzywionej przestrzeni) jest większa od prędkości światła. Przestrzeń pomiędzy horyzontem zdarzeń a powierzchnią, na której prędkość wirowania dorównuje prędkości światła jest nazywana ergosferą. Cząstki, które dostaną się do ergosfery są zmuszone poruszać się szybciej zyskując energię. Ze względu na to, że znajdują się wciąż poza horyzontem zdarzeń, to mogą opuścić czarną dziurę. Możliwość uzyskania energii z obracającej się czarnej dziury została zaproponowana przez matematyka Rogera Penrose w 1969 i nazywa się procesem Penrose’a.

https://en.wikipedia.org/wiki/Penrose_process

Nie ma jednak niezbitych dowodów, czy mechanizm ten uczestniczy także w procesie formowania jetów – wysokoenergetycznych cząstek wystrzeliwanych z czarnej dziury w jej obszarach biegunowych w kierunku prostopadłym do dysku akrecyjnego. Istnieje możliwość, że proces Penrose’a odpowiada także za rozbłyski gamma.

Horyzont zdarzeń obracającej się czarnej dziury określa wzór:

image.png.703da99d8c3e01f9e1645e0cc12ddfff.png

a = J/(M*c)

gdzie:

rs – promień Schwarzschilda czarnej dziury o takiej samej masie jak obracająca się czarna dziura; J – moment pędu czarnej dziury, M – masa czarnej dziury, c – prędkość światła. Wynika z tego, że właściwy horyzont zdarzeń obracającej się czarnej dziury nie przekracza wartości promienia Schwarzschilda.

 

https://en.wikipedia.org/wiki/Kerr_metric

 

Zbyt uogólniłem swoją pierwszą wypowiedź, gdyż z artykułu jednoznacznie nie wynika czy promieniowanie wydostaje się z dysku akrecyjnego, czy też z ergosfery, którą można uznać za składnik czarnej dziury.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
Godzinę temu, Qion napisał:

Możliwość uzyskania energii z obracającej się czarnej dziury została zaproponowana przez matematyka Rogera Penrose w 1969 i nazywa się procesem Penrose’a.

Laików takich jak ja może zainteresować: https://www.youtube.com/watch?v=QUBr-VzcB18

Edited by darekp

Share this post


Link to post
Share on other sites

Rozwój zaś amerykańskiej przykładowo astronomii to co? Opuszczanie termometrów w fotosfery gwiazdowe?

16 godzin temu, Qion napisał:

czy promieniowanie wydostaje się z dysku akrecyjnego, czy też z ergosfery

Raczej z dysku.

16 godzin temu, Qion napisał:

można uznać za składnik czarnej dziury

Przeddziurze, śróddziurze i zadziurze? Hmmm. Wydaje mi się, że budowa czarnej dziury jest nam tak odległa, jak tylko może.

23 godziny temu, darekp napisał:

że to tylko pewnego rodzaju złudzenie

Raczej nie. Gdy mówimy o powstawaniu i rozwoju horyzontu to mówimy raczej o procesach tej skali, gdzie efekty kwantowe są bardzo istotne, czyli nie mamy definitywnej koncepcji którą można to prosto rozkminić. Spójrz przykładowo na obrazki w tej pracy. Masywna gwiazda (upraszczając) zapada się, nie ma horyzontu i nagle jest? Czy to "cząstki" przekraczają horyzont, czy może jednak ten rozrastając się je pochłania? Skłaniam się ku temu drugiemu rozumieniu procesu.

ed: Różni ludzie oczywiście różnie rozumieją pewne pojęcia.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Pytanie laika
Jeśli materia spada na czarną dziurę, to przyspiesza w kierunku czarnej dziury i zwiększa swoją prędkość dążąc do prędkości światła, której nie może jednak osiągnąć
To czy nie świadczy to o tym, że czarna dziura tak naprawdę jest czarną SWERĄ, w której środku czas nie płynie?

Share this post


Link to post
Share on other sites
9 hours ago, Astro said:

Gdy mówimy o powstawaniu i rozwoju horyzontu to mówimy raczej o procesach tej skali, gdzie efekty kwantowe są bardzo istotne, czyli nie mamy definitywnej koncepcji którą można to prosto rozkminić. Spójrz przykładowo na obrazki w tej pracy. Masywna gwiazda (upraszczając) zapada się, nie ma horyzontu i nagle jest? Czy to "cząstki" przekraczają horyzont, czy może jednak ten rozrastając się je pochłania? Skłaniam się ku temu drugiemu rozumieniu procesu.

Procesu pożerania zapadającego się obiektu kosmicznego przez horyzont zdarzeń nie można by się dopatrywać nawet w przypadku gwiazd neutronowych, chociaż rozmiary czarnej dziury i gwiazdy neutronowej są zbliżone. Gdyby obiekt o masie Słońca i promieniu 696,34 tys. km został w nienaturalny sposób ściśnięty do rozmiaru gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury, to jego promień wyniósłby odpowiednio 10 km oraz 3km (promień Schwarzschilda). Wielkości te jak widać nie są porównywalne z rozmiarami Słońca, więc pożeranie jest tu raczej metaforą. Przy założeniu stałej gęstości obiektu lub jego warstwy kurczenie przebiegałoby w miarę równomiernie co wynika z prawa grawitacji Newtona, a dla mniejszych obiektów horyzont zdarzeń pojawiłby się w końcu procesu zapadania. W bardzo masywnych obiektach horyzont pojawiłby się szybciej, lecz nadal miałby znacznie mniejszą średnicę niż zapadająca się materia.

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 godziny temu, Qion napisał:

wyniósłby odpowiednio 10 km

Nawet pewnie 11; poniżej masz pewne ograniczenia obserwacyjne jak i rachunki  dla różnych równań stanu:

http://xtreme.as.arizona.edu/NeutronStars/index.php/neutron-star-radii/

3 godziny temu, Qion napisał:

Wielkości te jak widać nie są porównywalne z rozmiarami Słońca, więc pożeranie jest tu raczej metaforą.

Ale o co chodzi i kto taką "metaforę" wysunął?

3 godziny temu, Qion napisał:

Przy założeniu stałej gęstości obiektu

Gwiazdy masywne, które są protoplastami BH pod koniec życia stanowczo nie są jednorodne, więc takie szkolne rozważania o kant stołu, podobnie jak "prawa grawitacji Newtona".

ed: Przy okazji, bo miałem to już gdzieś wcześniej podlinkować, ale niech będzie tu. Prześliczna tablica :)
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/3/31/Nucleosynthesis_periodic_table.svg

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 hour ago, Astro said:

Gwiazdy masywne, które są protoplastami BH pod koniec życia stanowczo nie są jednorodne, więc takie szkolne rozważania o kant stołu, podobnie jak "prawa grawitacji Newtona".

Gwiazda neutronowa ma stałą gęstość, a jak się ją odpowiednio "podkarmi" to zamieni się w czarną dziurę lub hipotetyczne dziwadełko (ang. strangelet) zbudowane z masy kwarkowo-gluonowej

Share this post


Link to post
Share on other sites
32 minuty temu, Qion napisał:

Gwiazda neutronowa ma stałą gęstość

Kto Cię tak skrzywdził?

33 minuty temu, Qion napisał:

to zamieni się w czarną dziurę lub hipotetyczne dziwadełko (ang. strangelet) zbudowane z masy kwarkowo-gluonowej

Odpuść sobie dziwadełka, bo w jednorożce nie bardzo chce mi się wchodzić. Spójrz ponownie na pierwszy link mojego ostatniego posta. Na dużym obrazku szare rosnące linie wskazują przewidywania dla gwiazd kwarkowych. Jak widzisz, nie bardzo chcą być w zgodzie z rzeczywistością.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Dobra, dodam (bo wyrzut sumienia)

14 godzin temu, Qion napisał:

Gwiazda neutronowa ma stałą gęstość

+/- raczej dziś tak to widzimy:

image.png.2cefc1fa8f1a65ccdd1140ae12c2c2d9.png

Share this post


Link to post
Share on other sites
16 hours ago, Astro said:

Odpuść sobie dziwadełka, bo w jednorożce nie bardzo chce mi się wchodzić. Spójrz ponownie na pierwszy link mojego ostatniego posta. Na dużym obrazku szare rosnące linie wskazują przewidywania dla gwiazd kwarkowych. Jak widzisz, nie bardzo chcą być w zgodzie z rzeczywistością.

Powiedziałbym, że współczesna fizyka istnieje właśnie dzięki "jednorożcom", gdyż zmusza naukowców do weryfikacji dotychczasowych teorii i nakłada na nie dodatkowe warunki brzegowe lub zmusza ich do  zastosowania różniących się praw fizyki np. w odniesieniu do odmiennych typów materi, a nawet opracowania teorii wszystkiego za jaką uważam hipotezę holograficznego wszechświata . W jaki sposób można sobie wyobrazić cząstkę o ujemnej energii w procesie Penrose'a,  istnienie związanej materii kwarkowo-gluonowej w przypadku zaniku grawitacji, bezkolizyjne przenikanie ciemnej materii przez materię barionową pomimo wzajemnego oddziaływania grawitacyjnego.

Share this post


Link to post
Share on other sites
23 minuty temu, Qion napisał:

a nawet opracowania teorii wszystkiego za jaką uważam hipotezę holograficznego wszechświata

No to malutkie masz to wszystko, ale to Twój wybór i problem. :)

Współczesna fizyka istniej głównie dzięki zarąbistym teleskopom i takim również akceleratorom. Jak za dużo jednorożców tupie, to albo kościół, albo bezsenność. ;)

26 minut temu, Qion napisał:

W jaki sposób można sobie wyobrazić cząstkę o ujemnej energii w procesie Penrose'a,  istnienie związanej materii kwarkowo-gluonowej w przypadku zaniku grawitacji, bezkolizyjne przenikanie ciemnej materii przez materię barionową pomimo wzajemnego oddziaływania grawitacyjnego.

Kolega rozwija jakiś domowy zielnik? Polecam odstawić.

P.S. Z mojej strony to już chyba wszystko. Jeśli masz problem ze zrozumieniem czegokolwiek, to pytaj. Wizji po zielniku nie polecam jako obrazu rzeczywistości.Owszem, banan w pierwszym przybliżeniu jest kulą i to założenie wespół z empirycznym faktem, że mniejsze banany mają cieńszą skórkę pomaga rozwiązać dylemat czy lepiej kupić dwa duże, czy trzy małe. Jeśli jednak będziesz chciał układać banany jak kule przy istotnym problemie transportu bananów do Europy, to nie przewiduję długo Twojej działalności w branży.  EOT.

ed: Chciałem przed upływem pół godziny edytować, bo babok jak "istniej" się wykluł, a nie jestem aż tak szybki, przy czym dziuniek jeszcze nie odpowiedział... to chyba nie jest normalne dla ludzi w moim wieku. Bywa. Może jakaś statystyka by pomogła w arbitralnej wizji wiadomego pogromcy stada?

image.png

ed2: i znowu jakoś wkleiło mi się niechcący coś, co już było... Za stary jestem chyba na KW...

Share this post


Link to post
Share on other sites
46 minutes ago, Astro said:

Współczesna fizyka istniej głównie dzięki zarąbistym teleskopom i takim również akceleratorom. Jak za dużo jednorożców tupie, to albo kościół, albo bezsenność. ;)

Teleskopy i akceleratory tylko dostarczają danych wejściowych, których obróbką na bazie istniejących teorii matematyczno-fizycznych muszą zająć się superkoputery zaprogramowane przez zwykłych ludzi, których w przyszłości może zastąpić sztuczna inteligencja. Obróbka danych może potwierdzić lub skomplikować istniejące już hipotezy.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.
Note: Your post will require moderator approval before it will be visible.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.


  • Similar Content

    • 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
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed 900 milionami lat doszło do zderzenia dwóch obiektów. Jednym z nich była czarna dziura, drugim zaś – niemal na pewno – gwiazda neutronowa. Przed tygodniem fale grawitacyjne wywołane tym wydarzeniem dotarły do Ziemi i zostały zarejestrowane przez amerykański wykrywacz LIGO oraz włoski Virgo.
      Jesteśmy przekonani, że właśnie wykryliśmy ślad czarnej dziury pożerającej gwiazdę neutronową, mówi Susan Scott, fizyk teoretyk z Australijskiego Universytetu Narodowego w Canberrze i główna badaczka w ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery.
      Jeśli odkrycie się potwierdzi, to będziemy mieli sygnały wszystkich trzech kataklizmów kosmicznych, na których zarejestrowanie liczyli twórcy LIGO: zderzenie dwóch czarnych dziur, zderzenie dwóch gwiazd neutronowych oraz wchłonięcie gwiazdy neutronowej przez czarną dziurę.
      Już w kwietniu naukowcy sądzili, że zarejestrowali zderzenie czarnej dziury z gwiazdą neutronową. Odkrycia jednak nie ogłoszono, gdyż istniało zbyt duże prawdopodobieństwo, że zarejestrowany sygnał to zakłócenie pochodzenia ziemskiego. Teraz naukowcy są pewni, że sygnał pochodzi spoza Ziemi. Jego właściwości są wysoce zgodne z sygnałem łączenia się układu podwójnego, a ze wstępnej oceny mas obu obiektów wynika, że mamy do czynienia z czarną dziurą i gwiazdą neutronową, stwierdza Scott.
      Kompaktowe układy podwójne składają się najczęściej z par gwiazd neutronowych lub czarnych dziur. Twórcy LIGO przewidywali, że będą one źródłami najsilniejszych sygnałów wykrywanych przez detektor. Gdy np. dwie czarne dziury krążą wokół siebie i są znacznie oddalone, dochodzi do emisji słabych fal grawitacyjnych. Fale te zabierają energię z systemu, przez co krążące czarne dziury wchodzą na ciaśniejszą orbitę. Krążą coraz szybciej, a emitowane fale grawitacyjne mają coraz większą energię. W końcu, gdy zbliżą się na odpowiednią odległość, dochodzi do połączenia i utworzenia jednej czarnej dziury. To właśnie wtedy powstają najsilniejsze fale grawitacyjne. Krótko po połączeniu istnieje czarna dziura o mocno zaburzonym kształcie, co przejawia się emisją charakterystycznych fal grawitacyjnych. Obserwując napływające do nas fale grawitacyjne jesteśmy w stanie określić fazy łączenia się obiektów czy ich charakterystyki.
      Obecnie badacze na całym świecie sprawdzają obliczenia, by potwierdzić identyfikację obu obiektów. Naukowcy uważają, że większy z nich to czarna dziura, a mniejszy to gwiazda neutronowa. Istnieje jednak minimalne prawdopodobieństwo, że może to być bardzo lekka czarna dziura. Jeśli tak, byłaby to najlżejsza z dotychczas zaobserwowanych. Musimy bliżej przyjrzeć się sygnałom, by sprawdzić, czy możemy potwierdzić, że odpowiadają one zachowaniu się gwiazdy neutronowej opadającej na czarną dziurę, dodaje Scott.
      Jeśli się okaże, że LIGO zarejestrowało wszystkie trzy sygnały, których znalezienie było przyczyną wybudowania urządzenia, będzie to dopiero koniec początkowej fazy badań, mówi uczona.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Gdy Galileusz skierował swój pierwszy teleskop w kierunku Drogi Mlecznej, dostrzegł, że składa się ona z niezliczonej liczby gwiazd. Od tego czasu badania historii i własności Galaktyki pochłaniały wiele pokoleń naukowców. W najnowszym numerze amerykańskiego tygodnika Science zespół polskich astronomów z Obserwatorium Astronomicznego UW, pracujący w ramach projektu The Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE), prezentuje unikalną, trójwymiarową mapę Drogi Mlecznej. Mapa przedstawia precyzyjny obraz naszej Galaktyki i dostarcza wielu nowych informacji dotyczących budowy i historii systemu gwiazdowego, w którym mieszkamy.
      Od XVII wieku astronomowie zdawali sobie sprawę, że Ziemia, Słońce i inne planety z Układu Słonecznego wraz z miliardami gwiazd widocznych przez teleskopy tworzą naszą Galaktykę. Światło tych gwiazd, obserwowane z dala od świateł cywilizacji, zlewa się, przybierając kształt rozlanego na niebie mleka, tworząc Drogą Mleczną. Opisanie rzeczywistego kształtu oraz budowy i struktury Galaktyki na podstawie obserwacji pochodzących z jej wnętrza nie jest zadaniem łatwym.
      Astronomowie wyobrażają sobie Galaktykę jako typową galaktykę spiralną z tzw. poprzeczką, składającą się z centralnego zgrubienia zawierającego owalną poprzeczkę otoczonego płaskim dyskiem zbudowanym z gazu, pyłu i gwiazd. Dysk składa się z czterech ramion spiralnych, a jego średnica wynosi około 120 tys. lat świetlnych. Układ Słoneczny znajduje się wewnątrz dysku w odległości około 27 tys. lat świetnych od centrum Galaktyki. Dlatego gwiazdy dysku oglądane z tego miejsca wyglądają na niebie jak cienka, blada poświata – pas Drogi Mlecznej.
      Aktualna wiedza dotycząca budowy Galaktyki opiera się m. in. na zliczeniach gwiazd, radiowych badaniach rozmieszczenia cząsteczek gazu w Galaktyce, a także analizie obrazów innych galaktyk, które widzimy z zewnątrz. Jednak zawsze dotąd odległości do badanych obiektów mających opisać budowę Galaktyki wyznaczane były pośrednio oraz były mocno zależne od przyjętych modeli. Najdokładniejszą metodą poznania struktury Galaktyki byłoby więc wyznaczenie precyzyjnych odległości do dużej grupy gwiazd o podobnych własnościach, dzięki czemu zobaczylibyśmy bezpośrednio ich rozmieszczenie w Galaktyce w trzech wymiarach.
      Obiektami idealnymi do mapowania Drogi Mlecznej są stosunkowo młode (młodsze niż 250 mln lat) gwiazdy zwane cefeidami klasycznymi. Są to pulsujące nadolbrzymy, których jasność zmienia się w bardzo regularny sposób z okresem od kilkunastu godzin do kilkudziesięciu dni.
      Na podstawie okresu pulsacji możemy wyznaczyć jasność rzeczywistą cefeidy i porównując ją z jasnością obserwowaną gwiazdy obliczamy precyzyjnie jej odległość – objaśnia dr Dorota Skowron, liderka zespołu przygotowującego mapę Galaktyki, pierwsza autorka pracy. Pewnym utrudnieniem w uzyskaniu dokładnych wyników jest pochłanianie światła na drodze od gwiazdy do obserwatora ziemskiego, ale astronomowie radzą sobie z tym problemem przez wykonywanie obserwacji w zakresie promieniowania podczerwonego, gdzie pochłanianie jest bardzo małe. Odległości do cefeid można wyznaczyć z dokładnością lepszą niż 5% – dodaje.
      Unikatowa mapa Drogi Mlecznej
      Najnowsza mapa Galaktyki zespołu OGLE prezentowana w czasopiśmie Science powstała na podstawie danych dotyczących ponad 2400 cefeid. Większość z nich to nowo odkryte obiekty dzięki obserwacjom prowadzonym w ramach projektu OGLE, w Obserwatorium Las Campanas w Chile.
      Projekt OGLE to jeden z największych na świecie przeglądów fotometrycznych nieba, obserwuje regularnie ponad dwa miliardy gwiazd. Kolekcje różnorodnych typów gwiazd zmiennych, w tym cefeid z Galaktyki i sąsiednich Obłoków Magellana, należą do największych we współczesnej astrofizyce i są podstawą do różnorodnych badań Wszechświata – wyjaśnia kierownik projektu OGLE, prof. Andrzej Udalski.
      Skonstruowana na podstawie analizowanych cefeid mapa pokazuje rzeczywiste rozmieszczenie młodej populacji gwiazdowej w Galaktyce. Jest to pierwsza trójwymiarowa mapa stworzona na podstawie bezpośrednich odległości wyznaczonych do poszczególnych obiektów. Precyzyjnie wyznaczone odległości cefeid wypełniających dysk galaktyczny, aż po jego krańce, umożliwiają dokładną analizę budowy dysku galaktycznego. Słońce znajduje się około 50 lat świetlnych powyżej płaszczyzny dysku. Mapa pokazuje, że dysk galaktyczny jest płaski do odległości 25 tys. lat świetlnych od centrum Galaktyki, a w dalszych odległościach ulega zakrzywieniu (disk warp).
      Zakrzywienie dysku podejrzewano już wiele lat temu, ale dopiero teraz po raz pierwszy możemy użyć indywidualnych obiektów do badania jego kształtu w trzech wymiarach – wyjaśnia Przemek Mróz, doktorant UW, badający parametry dysku Galaktyki. Gwiazdy w zewnętrznych częściach dysku Drogi Mlecznej mogą być przesunięte nawet o 4,5 tys. lat świetlnych od płaszczyzny dysku wyznaczonej w centralnych rejonach Galaktyki. Zakrzywienie dysku może być spowodowane oddziaływaniami z innymi galaktykami, wpływem gazu międzygalaktycznego lub tzw. ciemnej materii.
      Dysk galaktyczny nie ma stałej grubości. Rozszerzanie dysku (disk flaring) zostało w przypadku młodej populacji gwiazd Galaktyki po raz pierwszy tak dokładnie scharakteryzowane. Grubość dysku galaktycznego wynosi około 500 lat świetlnych w odległości Słońca i osiąga ponad 3 tys. na samych krańcach dysku.
      Wyznaczenie precyzyjnych odległości do tak licznej próbki cefeid w połączeniu z pomiarami ich prędkości z satelity Gaia umożliwiły również skonstruowanie dokładnej krzywej rotacji Galaktyki – zależności prędkości orbitalnej gwiazd wokół centrum Galaktyki od ich odległości od środka.
      Nasza krzywa rotacji Galaktyki sięga daleko poza zakres dotychczasowych badań i potwierdza stałą prędkość orbitalną gwiazd, praktycznie aż do granic dysku – dodaje Przemek Mróz. Taki jej kształt jest jednym z podstawowych argumentów na rzecz istnienia tzw. ciemnej materii w Galaktyce.
      Wiek cefeid skorelowany jest z ich okresem pulsacji. Na tej podstawie można wykonać tomografię wieku cefeid z Galaktyki. Okazuje się, że szereg wyraźnych struktur widocznych na mapie ma podobny wiek. Cefeidy młodsze znajdują się bliżej centrum Galaktyki, a najstarsze na jej krańcach.
      Zbliżony wiek struktur wskazuje, że musiały one powstać w podobnym momencie w przeszłości, w jednym z ramion spiralnych Galaktyki. Ich dzisiejsze rozmieszczenie w dysku i częściowe rozmycie jest wynikiem różnej prędkości rotacji w Galaktyce ramion spiralnych (gazowych struktur, w których młode gwiazdy, m.in. cefeidy, powstają) oraz rotacji gwiazd – zauważa dr Jan Skowron, współautor pracy w tygodniku Science.
      Aby przetestować tę hipotezę, skonstruowany został prosty model powstawania poszczególnych struktur. W ramiona spiralne Galaktyki wstawiono epizody formowania się gwiazd w różnych momentach w przeszłości i powstającym gwiazdom przypisano typowe ruchy własne oraz prędkość rotacji. Sprawdzano jak powstające miliony lat temu we fragmentach ramion spiralnych cefeidy będą usytuowane w dzisiejszej Galaktyce.
      Symulowane i obserwowane struktury w Galaktyce są uderzająco podobne. Możemy więc stwierdzić, że nasz model historii dysku galaktycznego jest możliwy i jest w stanie objaśnić dzisiejsze struktury jakie w nim widzimy – podsumowuje wyniki modelowania dr Jan Skowron.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Teleskop Hubble'a zauważył cienki dysk materiału krążącego wokół czarnej dziury NGC 3147, która jest położona w odległości 130 milionów lat świetlnych od Ziemi. Problem w tym, że zgodnie z współczesnymi teoriami dysk taki nie ma prawa istnieć. Jego obecność tak blisko czarnej dziury to okazja do przetestowania teorii względności Einsteina. Teorie te opisują grawitację jako zagięcie przestrzeni oraz relacje pomiędzy czasem a przestrzenią.
      Nigdy z taką dokładnością i to w świetle widzialnym nie obserwowaliśmy skutków opisywanych w ogólnej i szczególnej teorii względności, mówi Marco Chiaberge z Europejskiej Agencji Kosmicznej. Mamy niezwykłą okazję, by obserwować dysk materii znajdujący się bardzo blisko czarnej dziury. Tak blisko, że prędkości i intensywność grawitacji wpływają na wygląd fotonów. Bez odwołania się do teorii względności nie jesteśmy w stanie zrozumieć tego, co widzimy, dodaje główny autor badań, Stefano Bianchi z Universita degli Studi Roma Tre w Rzymie.
      Czarne dziury w pewnych typach galaktyk, takich jak NGC 3147 są „niedożywione”, gdyż brak jest wokół nich wystarczająco dużo materii, która byłaby przez nie regularnie wchłaniana. Materia wokół takich czarnych dziur jest „napompowana”, przypomina kształtem oponę, a nie płaski dysk wokół potężnych „dobrze odżywionych” czarnych dziur. Tymczasem materia wokół NGC 3147 ma kształt płaskiego dysku.
      Myśleliśmy, że ta czarna dziura będzie świetną kandydatką do potwierdzenia, że poniżej pewnej jasności dysk akrecyjny wokół obiektu przestaje istnieć. Jednak zaobserwowaliśmy coś, czego się nie spodziewaliśmy. Zauważyliśmy tam poruszający się gaz, którego właściwości można wyjaśnić tylko wtedy, gdy przyjmiemy, że mamy tam do czynienia z cienkim dyskiem materiału znajdującego się bardzo blisko czarnej dziury, mówi Ari Laor z Izraelskiego Instytutu Technologicznego Technion.
      Obecne modele mówią, że dysk akrecyjny formuje się, gdy wielkie ilości gazu zostaną przechwycone przez pole grawitacyjne czarnej dziury. Przechwycona materia emituje bardzo dużo światła i powstaje kwazar. Gdy do dyskuk napływa coraz mniej materiału, zaczyna się on rozpadać, staje się mniej jasny i zmienia strukturę.
      To, co zaobserwowaliśmy to pomniejszony kwazar. Nie sądziliśmy, że coś takiego istnieje. To taki sam dysk, jaki widzimy wokół obiektów o 1000 czy 100 000 razy jaśniejszych. Okazuje się zatem, że współczesne modele dynamiki gazów w słabo świecących aktywnych galaktykach są niewłaściwe, dodaje Bianchi.
      Niezwykle cenną dla nauki cechą niespodziewanego odkrycia jest fakt, że pole grawitacyjne czarnej dziury oddziałuje na dysk tak silnie, iż modyfikuje właściwości jego światła, do daje unikatową okazję do przetestowania teorii względności.
      Czarna dziura NGC 3147 ma masę około 250 milionów mas Słońca. Materiał krąży wokół niej z prędkością ponad 10% prędkości światła. Przy tych prędkościach wydaje się, że emitowane przezeń światło jest coraz jaśniejsze od strony, z której gaz zbliża się do Ziemi, a przygasa, gdy gaz się oddala. Obserwacje wykazały także, że gaz jest tak mocno powiązany z grawitacją czarnej dziury, iż światło ma problem by się zeń wydobyć, przez co wydaje się, że jest emitowane w czerwonym zakresie spektrum.

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