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

Odkryto gwiazdę niemal zbyt masywną, by istnieć

Recommended Posts

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

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
      Jesteśmy coraz bliżej odkrycia masy neutrino. Przez długi czas sądzono, że neutrino ma zerową masę spoczynkową, jednak obecnie wiadomo, że jednak posiada masę. Najnowsze badania wykazały, że masa ta jest nie większa niż 1/500 000 masy elektronu. Udało się bowiem wyznaczyć górną granicę masy neutrino. Wynosi ona 1,1 elektronowolta. To dwukrotnie mniej niż dotychczasowa górna granica masy.
      We wszechświecie są miliardy razy więcej neutrino niż atomów. Zatem nawet jeśli masa każdego z nich jest niewielka, to w sumie mogą stanowić znaczną część masy wszechświata, mówi Christian Weinheimer z Uniwersytetu w Munster.
      Międzynarodowy zespół naukowców analizował rozpad trytu. W jego trakcie dochodzi do jednoczesnej emisji elektronu i neutrino. Mierząc energię emitowanych elektronów naukowcy byli w stanie bardziej precyzyjnie niż dotychczas określić masę neutrino. Jesteśmy dumni i szczęśliwi, stwierdza Weinheimer. Brał on udział w pracach międzynarodowej grupy naukowców, którzy stali za eksperymentem Karlsruhe Tritium Neutrino.
      Na potrzeby badań powstał specjalny spektrometr o wysokości 24 metrów. To bardzo, bardzo ekscytujące. To najbardziej precyzyjny pomiar ze wszystkich, cieszy się Melissa Uchida z University of Cambridge. Jej zdaniem istnieje szansa, że w ciągu kilku najbliższych lat poznamy masę neutrino. W końcu będziemy w stanie ułożyć puzzle dotyczące powstania wszechświata, dodaje uczona.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Astronomom udało się odnaleźć gwiazdę zaginioną od ponad 30 lat. W 1987 roku zaobserwowano eksplozję supernowej, a dane z badań neutrino wskazują, że pozostałością supernowej powinna być gwiazda neutronowa. Jednak od tamtej pory nie udało się jej odnaleźć.
      SN 1987A jest najbliższą Ziemi supernową od 1604 roku. Znajduje się ona w Wielkim Obłoku Magellana, w odległości 163 000 lat świetlnych od Ziemi. Zwykle widzimy tylko bardzo jasne światło z odległej galaktyki, ale nie możemy zbyt dokładnie się temu przyjrzeć. Tutaj po raz pierwszy mamy supernową tak blisko, że możemy zajrzeć do jej wnętrza, mówi Phil Cigan, z Cardiff University. Jest też pierwszą nową supernową, którą współczesna astronomia może szczegółowo badać. Nic więc dziwnego, że budzi ona szczególne zainteresowanie, a zaginiona gwiazda neutronowa tylko napędza ciekawość.
      Olbrzymia ilość pyłu i gazu nie pozwoliła dotychczas dojrzeć gwiazdy neutronowej. Teraz Cigan i jego koledzy odnaleźli jej sygnaturę za pomocą urządzenia ALMA (Atacama Large Milimeter/submilimeter Array), złożonego z 66 radioteleskopów w Chile.
      Dzięki temu potężnemu narzędziu udało się zarejestrować obszar jaśniejszy i cieplejszy niż otoczenie. Znajduje się on dokładnie w miejscu, w którym powinna być gwiazda neutronowa. Przetestowaliśmy wiele innych scenariuszy istnienia tego obszaru, ale najbardziej prawdopodobny jest ten mówiący o istnieniu tam gwiazdy neutronowej, która podgrzewa otaczający ją pył i gaz, powodując ich świecenie, wyjaśnia Cigan.
      Uczony mówi, że obecnie nie jesteśmy w stanie bezpośrednio zobaczyć gwiazdy neutronowej pozostałej po ekplozji SN 1987A. Jednak w ciągu 50–100 lat gaz i pył powinny na tyle się rozproszyć, że ją zobaczymy. Wówczas astronomowie będą mogli zbadać ją bardziej szczegółowo, co z kolei pozwoli nam lepiej zrozumieć ewolucję supernowych.

      « powrót do artykułu
    • 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
      Potężna burza geomagnetyczna, która spowoduje wyłączenia prądu, awarie satelitów i urządzeń elektrycznych jest nie do uniknięcia. Prawdopodobnie tego typu wydarzenia mają miejsce częściej, niż nam się wydaje i, bazując na najnowszych badaniach, można przypuszczać, że takiego uderzenia ze strony Słońca możemy spodziewać się prawdopodobnie w ciągu najbliższych 100 lat. Nikt nie jest jednak w stanie powiedzieć, czy nastąpi ono w następnej dekadzie czy w następnym wieku.
      Jako, że w coraz większym stopniu jesteśmy uzależnieni od technologii, burze gaomagnetyczne – związane z aktywnością Słońca – są coraz groźniejsze dla naszej cywilizacji.
      Już przed 10 laty informowaliśmy o raporcie NASA i Narodowej Akademii Nauk opisującym katastrofalne skutki, jakie mogłaby przynieść burza geomagnetyczna, czyli gwałtowna zmiana pola magnetycznego Ziemi spowodowana koronalnymi wyrzutami masy na Słońcu. Autorzy raportu szacują, że same tylko Stany Zjednoczone poniosłyby w ciągu pierwszego roku straty rzędu 2 bilionów dolarów. Przywrócenie stanu sprzed katastrofy potrwałoby 4-10 lat. Mało prawdopodobne, by nawet tak potężne państwo było w stanie całkowicie się z niej podnieść, informowaliśmy.
      Dotychczas najsilniejszą znaną nam burzą geomagnetyczną była ta z września 1859 roku, kiedy to zorza polarna była widoczna na Karaibach, doszło do awarii sieci telegraficznych i pożarów. Sądzono jednak, że tak silne wydarzenia mają miejsce raz na 500 lat. Okazuje się jednak, że zdarzają się znacznie częściej.
      Jeffrey Love i jego koledzy ze Służby Geologicznej Stanów Zjednoczonych informują na łamach Space Weather o wynikach analizy, jakiej poddali New York Railroad Storm, burzę magnetyczną z 1921 roku.
      Tego typu wydarzenia ocenia się według skali Dst (disturbance short time). To skala oceny uśrednionej aktywności pola magnetycznego Ziemi. Jeśli ulega ono osłabieniu, a tak się dzieje przy koronalnych wyrzutach masy ze Słońca, pojawiają się na niej wartości ujemne. Wartość bazowa Dst Ziemi wynosi około -20 nanotesli (nT). Wartości poniżej -250 nT są uznawane za superburzę.
      Naukowcy dysponują bardzo ograniczonym zestawem danych dotyczących burzy z 1859 roku i na tej podstawie uznają, że w tym czasie Dst wynosiło pomiędzy -850 a -1050 nT. Tymczasem, jak wynika z badań Love'a i jego zespołu, Dst podczas burzy z 1921 roku wynosiło około -907 nT. Burza z roku 1921 mogła być bardziej intensywna niż ta z roku 1859. Zanim przeprowadziliśmy badania wiedziano, że było to gwałtowne zjawisko, jednak nie wiedziano, do jakiego stopnia.
      Pomiary historycznych burz geomagnetycznych nie są proste. Obecnie dysponujemy całym szeregiem instrumentów monitorujących, jednak nasza wiedza od wydarzeniach sprzed roku 1957, kiedy to pojawił się indeks Dst, jest bardzo uboga, a dane opierają się na informacjach z różnych magnetometrów rozmieszczonych na całym świecie. Przed badaniami Love'a cała nasza wiedza o burzy z 1921 roku była oparta na danych z jednego obserwatorium na Samoa. Jednak autorom najnowszej analizy udało się dotrzeć do notatek wykonanych przez specjalistów z Australii, Hiszpanii i Brazylii. Dzięki temu mogli ocenić intensywność tego wydarzenia bardziej precyzyjnie niż wcześniej. Ich wyliczenia są też bardziej precyzyjne niż te, dotyczące burzy z 1859 roku, które opierają się na daych z jednego magnetometru w Indiach.
      Burza z 1921 roku została nazwana New York Railroad Storm od pożaru kolejowej wieży kontrolnej w Nowym Jorku, który wówczas wybuchł. Obecnie wiemy, że dowody na związek pomiędzy burzą, a tym pożarem są słabe. Jednak wiemy również, że tego samego dnia wybuchły też trzy inne wielkie pożary, które dotychczas przeoczono. Do jednego z nich doszło w wyniku pojawienia się silnych prądów indukcyjnych w telegrafach na stacji kolejowej w Brewster w stanie Nowy Jork. Stacja całkowicie spłonęła. Drugi z pożarów zniszczył centralę telefoniczną w Karlstad w Szwecji, a trzeci wybuchł w Ontario.
      Wiemy też, że burza ta przebiegła dwuetapowo. W Karlstad operatorzy centrali najpierw informowali o awarii i dymie. A gdy dym się rozwiał, nastąpił nagły pożar okablowania. Autorzy najnowszych badań dotarli tez do zapisków wskazujących, że zorzę polarną obserwowano wówczas na Samoa, w Arizonie i w pobliżu Paryża, a do awarii sieci telegraficznych i telefonicznych doszło w Wielkiej Brytanii, Nowej Zelandii, Danii, Japonii, Brazylii i Kanadzie. Wszystko zaś wskazuje na to, że mieliśmy do czynienia z wydarzeniem o średniej intensywności, które w ciągu kilku godzin znacznie się wzmocniło, powodując liczne problemy.
      Gdyby taka burza jak w 1921 roku miała miejsce dzisiaj, doszłoby to zakłócenia pracy wielu systemów. Doświadczylibyśmy wyłączeń prądu, awarii sieci telekomunikacyjnych, być może utraty niektórych satelitów. Nie twierdzę, że byłby to koniec świata, ale doszłoby do zniszczeń na wielką skalę, stwierdza Love.

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