Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Odnalazła się gwiazda neutronowa, której poszukiwano od ponad 30 lat

Recommended Posts

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

Share this post


Link to post
Share on other sites

Troszkę nie tak, bo gwiazda się nie zgubiła (w kwestii tytułu). Zwyczajnie nie zawsze da się zaobserwować coś, na czym nam zależy. :)

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
      Czerwony nadolbrzym Betelgeza, jedna z najjaśniejszych gwiazd na niebie, przygasła w ciągu ostatnich tygodni bardziej niż przez ostatnie sto lat. Podekscytowani astronomowie z całego świata zastanawiają się co to oznacza. Nie można wykluczyć, że gwiazda wybuchnie i zamieni się w supernową. Nadolbrzymy wciąż kryją wiele zagadek, a naukowcy mają nadzieję, że dzięki obserwowanemu właśnie procesowi, dowiedzą się więcej o takich gwiazdach.
      Astronomowie od ponad wieku obserwują, jak Betelgeza raz przygasa, raz robi się jaśniejsza. Materia z gwiazdy wędruje ku jej powierzchni i ponownie tonie w jej wnętrzu, powodując, że powierzchnia jest raz chłodniejsza, raz cieplejsza. Stąd właśnie zmienna jasność gwiazdy.
      Richard Wasatonic, astronom z Villanova Univrsity w Pennsylvanii od 25 lat dokonuje pomiarów jasności Betelgezy za pomocą niewielkiego prywatnego teleskopu. W październiku wraz ze swoim kolegą Edwardem Guinanem i astronomem-amatorem Thomasem Calderwoodem zauważyli, że Betelgeza ponownie przygasa. Do grudnia stała się ciemniejsza niż w ciągu ostatnich 25 lat.
      Na łamach witryny The Astronomer's Telegram poinformowali o tym innych astronomów. Każdej nocy była ciemniejsza niż nocy poprzedniej, mówi Guinan. Obserwujący spodziewali się, że wkrótce gwiazda przestanie zmniejszać swoją jasność. Jednak tak się nie stało. Dnia 23 grudnia zaktualizowali swój wpis, stwierdzając, że Betelgeza nadal przygasa i jest już ciemniejsza niż była w ciągu ostatni 100 lat, czyli w całym okresie, w którym nauka mierzy jasność gwiazd za pomocą urządzeń, a nie ocenia ją „na oko”.
      Betelgeza, która jest zwykle 6. lub 7. najjaśniejszą gwiazdą na niebie, do połowy grudnia bieżącego roku stała się 21. najjaśniejszą gwiazdą nieboskłonu.
      Nic więc dziwnego, że pojawiły się głosy, iż możemy być świadkami końca Betelgezy. Na podstawie obliczeń masy astronomowie stwierdzili, że Betelgeza stanie się supernową w wieku około 9 milionów lat. Właśnie tyle mniej więcej lat liczy sobie gwiazda. Już jakiś czas temu obliczano, że Betelgeza stanie się supernową w ciągu najbliższych 100 000 lat. Jeśli nadolbrzym wybuchnie stanie się dla nas tak jasny, jak połowa jasności Księżyca w pełni. Przez wiele miesięcy będziemy mogli obserwować taką supernową nawet za dnia. Nie powinniśmy się jednak obawiać o nasze bezpieczeństwo, gdyż gwiazda znajduje się w odległości około 420 – 640 lat świetlnych od Ziemi.
      Niejednokrotnie mieli dotychczas okazję badać supernowe. Nigdy jednak nie udało się obserwować procesów zachodzących zanim gwiazda stanie się supernową. Stąd też nie wiadomo, czy obecne przygasanie gwiazdy oznacza jej rychły koniec.
      Betelgeza już kilkukrotnie zwracała na siebie naszą uwagę. Przed 10 laty informowaliśmy, że gwiazda mocno się skurczyła, ale jej jasność nie spadła. Po kilku latach astronomowie odkryli tajemniczą wielką ścianę pyłu, w kierunku której zmierza Betelgeza, a z którą w przyszłości się zderzy. Niedługo później na Betelgezie zaobserwowanie istnienie gorących punktów, a trzy lata temu okazało się, że gwiazda obraca się szybciej, niż powinna.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Europejska Organizacja Badań Jądrowych CERN pod Genewą zatwierdziła kilka dni temu nowy eksperyment, który będzie badał własności najlżejszych cząstek materii, tzw. neutrin. Jest to pierwszy tego typu eksperyment przy Wielkim Zderzaczu Hadronów (LHC), który rozpocznie nową erę badań nad neutrinami. W pracach nad projektem istotną rolę odegrał dr Sebastian Trojanowski z Narodowego Centrum Badań Jądrowych (NCBJ).
      Planowany eksperyment FASERν (na końcu nazwy grecka mała litera „ni”) ma być nie tylko pierwszym takim detektorem w samym LHC, ale też w całej historii podobnych doświadczeń, w których dwa strumienie cząstek lecących w przeciwległych kierunkach zderzają się ze sobą. Otwiera to nową, fascynującą erę badań nad neutrinami, które są najbardziej nieuchwytnymi spośród znanych nam obecnie cząstek elementarnych.
      Neutrina produkowane w LHC to najbardziej energetyczne neutrina wytworzone kiedykolwiek przez człowieka. Można je jedynie porównać do neutrin powstałych w ekstremalnych zjawiskach takich jak zderzenia wysoko energetycznych promieni kosmicznych z atmosferą ziemską. Eksperyment FASERν przy LHC umożliwi laboratoryjne badanie tych cząstek przy energiach, dla których jak dotąd nie było to możliwe.
      Detektor FASERν będzie częścią większego, niedawno zatwierdzonego eksperymentu FASER, którego jednym z czterech pomysłodawców jest dr Sebastian Trojanowski związany z NCBJ oraz Uniwersytetem w Sheffield w Wielkiej Brytanii. FASERν to wyjątkowo mały detektor w porównaniu z typowymi eksperymentami neutrinowymi – mówi dr Trojanowski, który był bezpośrednio zaangażowany w prace przygotowawcze prowadzące do zatwierdzenia nowego detektora. Będzie to prostopadłościan o długości nieco ponad metra i szerokości jedynie 25cm. Tak niewielki rozmiar można było uzyskać dzięki precyzyjnemu dobraniu lokalizacji detektora, w miejscu gdzie trafia przeważająca część bardzo silnej wiązki neutrin produkowanych w LHC w punkcie kolizji protonów w detektorze ATLAS.
      Instalację nowego detektora będzie można przeprowadzić bardzo szybko, a zbieranie pierwszych danych rozpocznie się wraz z ponownym uruchomieniem LHC już w 2021 roku. FASERν może również utorować drogę do innych eksperymentów neutrinowych w przyszłych zderzaczach cząstek, zaś rezultaty tych eksperymentów będą mogły zostać użyte podczas planowania przyszłych, znacznie większych detektorów neutrin – mówi dr Jamie Boyd, jeden z liderów projektu FASER, na co dzień pracujący w ośrodku CERN pod Genewą.
      Choć nowy detektor FASERν jest osobnym instrumentem badawczym w stosunku do głównego detektora FASER zatwierdzonego wcześniej w tym roku, współgranie obydwu części eksperymentu może odegrać kluczową rolę w prowadzonych badaniach nad fizyką neutrin. Dodatkowo, w gronie kilku fizyków teoretyków z NCBJ oraz laboratorium SLAC w Stanach Zjednoczonych przeprowadziliśmy już pierwsze analizy ekscytujących perspektyw na odkrycie całkiem nowych cząstek elementarnych przy współudziale obu części eksperymentu FASER. Planujemy dalsze takie badania w przyszłości – wyjaśnia dr Trojanowski.
      Badania wysoko energetycznych neutrin nie tylko pomogą nam lepiej zrozumieć przebieg burzliwych zdarzeń nieustannie zachodzących na styku atmosfery ziemskiej z przestrzenią kosmiczną, lecz również rzucą więcej światła na naturę oddziaływań tych trudnych do detekcji cząstek. Teoretyczne spekulacje dotyczące istnienia neutrin sięgają lat 30. XX wieku, ale pierwsza ich eksperymentalna obserwacja nastąpiła dopiero niemal ćwierk wieku później. W późniejszym okresie opracowano teoretycznie dość szczegółowy opis oddziaływań neutrin z innymi cząstkami materii, który nadal jednak nie został dogłębnie przetestowany eksperymentalnie, szczególnie w obszarze wysokich energii charakterystycznych dla detektora FASERν. Jednym z głównych celów eksperymentu będzie sprawdzenie, czy dokładne pomiary własności neutrin w tym zakresie energii są zgodne z przewidywaniami teoretycznymi i naszym obecnym stanem wiedzy, czy też nadszedł czas na weryfikację tych poglądów.
      Badanie neutrin jest jedną ze specjalności polskich fizyków i współpracujących kilku polskich ośrodków. Między innymi Warszawska Grupa Neutrinowa, której istotną część stanowią naukowcy z NCBJ, bierze udział w wielkim eksperymencie neutrinowym T2K w Japonii i przygotowuje kolejny eksperyment z planowanym jeszcze potężniejszym detektorem HyperKamiokande. W porównaniu z wielkimi eksperymentami neutrinowymi ulokowanymi w kopalniach jak T2K czy oceanach lub lodach Antarktydy, FASERν jest nową jakością i powinien dać naukowcom cenne oraz stosunkowo tanie narzędzie badania otaczającego nas świata.

      « 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
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Celem eksperymentu GERDA jest badanie natury neutrina i próba wyznaczenia jego masy efektywnej. Wykorzystywana do tego jest jedna z najbardziej czułych metod, jaką jest obserwacja podwójnego bezneutrinowego rozpadu beta (0νββ). GERDA jest projektem europejskim, zrzeszającym naukowców z 16 instytutów badawczych i uniwersytetów z Niemiec, Włoch, Rosji, Polski, Szwajcarii i Belgii.
      Grupa z Instytutu Fizyki UJ jest jedyną grupą z Polski, biorącą udział w eksperymencie. Ewolucja projektu, wymuszona poprzez konieczność poprawy czułości detektora w jego kolejnych fazach realizacji, wymaga zawsze redukcji tła, w czym specjalizuje się grupa z IF UJ.
      W ostatnim numerze czasopisma naukowego Science, opublikowany został artykuł zespołu GERDA pt. „Probing Majorana neutrinos with double-β decay” zawierający wyniki dotychczasowych poszukiwań podwójnego bezneutrinowego rozpadu beta izotopu 76Ge. Są one prowadzone w podziemnym laboratorium w Gran Sasso we Włoszech. Członkami tego międzynarodowego zespołu, z Instytutu Fizyki Uniwersytetu Jagiellońskiego, są: prof. Marcin Wójcik, dr Marcin Misiaszek, dr Krzysztof Pelczar oraz dr hab. Grzegorz Zuzel.
      We wspomnianym artykule podano dotychczasowe wyniki badań, których celem jest udzielenie odpowiedzi na najbardziej podstawowe pytania współczesnej fizyki: czy neutrina są swoimi własnymi antycząstkami? Jaka jest bezwzględna skala mas neutrin? Czy w oparciu o poznawane własności neutrin możemy wyjaśnić asymetrię pomiędzy materią i antymaterią we Wszechświecie? Wiele rozszerzeń Modelu Standardowego cząstek czyni neutrina, zakładając że są one swoimi antycząstkami, odpowiedzialnymi za dominację materii nad antymaterią. To oznaczałoby także, iż powinien istnieć bardzo rzadki rozpad promieniotwórczy, łamiący zasadę zachowania liczby leptonowej, w którym dwa neutrony zamieniane są w jądrze na dwa protony bez emisji neutrin.
      Możliwości rejestracji podwójnego bezneutrinowego rozpadu beta ograniczane są obecnością naturalnej promieniotwórczości (stanowiącej tzw. tło), która może imitować poszukiwany sygnał. W eksperymencie GERDA udało się nam osiągnąć niezwykle niski poziom tła poprzez zastosowanie osłon z ultra radio-czystej wody oraz ciekłego argonu (osłona pasywna i aktywna). Ponadto, zastosowano wyrafinowane software-owe metody identyfikacji oraz eliminacji resztkowego tła (opracowane przez  grupę z IF UJ). Dzięki temu GERDA jest pierwszym eksperymentem, w którym możliwy stał się pomiar czasu połowicznego zaniku podwójnego bezneutrinowego rozpadu beta dłuższego niż 1026 lat. Jest to okres o 16 rzędów wielkości dłuższy niż wiek Wszechświata. Dla takiego czasu połówkowego, w jednym kilogramie 76Ge zachodziłby najwyżej jeden rozpad w ciągu 18 lat. Biorąc pod uwagę standardową interpretację podwójnego bezneutrinowego rozpadu beta, czas połowicznego zaniku może być powiązany z tzw. masą efektywną (Majorany) neutrina. W przypadku GERDY możemy wyznaczyć górną granicę na tę wielkość na poziomie 0.07 – 0.16 eV/c2.
      Badania prowadzone przez naukowców z UJ finansowane są przez Narodowe Centrum Nauki (w ramach programów HARMONIA, SONATA-BIS, OPUS) oraz przez Fundację na rzecz Nauki Polskiej (program TEAM).

      « 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
×
×
  • Create New...