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

Krowa, Koala i CSS161010 – nowa klasa eksplozji kosmicznych

Recommended Posts

Astronomowie z National Radio Astronomy Observatory informują o odkryciu nowej klasy kosmicznych eksplozji. Wszystko zaczęło się w 2018 roku od słynnej Krowy, czyli obiektu oznaczonego AT2018cow. Od tamtej pory okazało się, że dwa inne obiekty, zaobserwowane w 2016 i 2018 roku nie mieszczą się w znanych nam kategoriach.

Wspomniana na wstępie Krowa, o zaobserwowaniu której informowaliśmy, od samego początku zastanawiała naukowców. Początkowo wydawało się, że dość szybko rozszyfrowano jej zagadkę, a rok później naukowcy przyznali, że nie wiedzą, z czym mają do czynienia.

Wybuch był podobny do znanych nam wybuchów supernowych, ale miał też wyjątkowe cechy, szczególnie wyjątkową jasność początkową, bardzo szybkie tempo zwiększania jasności oraz bardzo szybkie tempo przygasania. Wszystko odbyło się w ciągu kilku dni. Okazało się również, że teleskopy wykryły dwie podobne eksplozje. Jedna z nich, Koala (ZTF18abvkwla), miała miejsce w galaktyce odległej o 3,4 miliarda lat świetlnych, a do drugiej – CSS161010 (CRTS CSS161010 J045834-081803) – doszło w odległości 500 milionów lat świetlnych.

Anna Ho z Caltechu, główna autorka badań nad Koalą mówi, że od razu zauważyła, iż jasność tego obiektu odpowiada źródło rozbłysków gamma. Jednak gdy dokonałam redukcji danych, sądziłam, że się pomyliłam, stwierdza uczona. Z kolei Deanne Coppejans, badająca CSS161010 zauważyła, że obiekt ten wyrzucił niezwykle dużą ilość materiału, który przemieszczał się z prędkością powyżej połowy prędkości światła. Uczona i jej zespół przyznają, że przez dwa lata badali obiekt, by w końcu zdać sobie sprawę z faktu, że obserwują coś niezwykłego.

W obu przypadkach kolejne obserwacje wykazały, że Koala i CSS161010 są podobne do Krowy. W końcu naukowcy doszli do wniosku, że mamy do czynienia z nieznaną dotychczas klasą eksplozji obiektów gwiazdowych, którą nazwano Fast Blue Optical Transients (FBOT). O nowej klasyfikacji poinformowano na łamach Astrophysical Journal oraz Astrophysical Journal Letters.
Naukowcy przypuszczają, że FBOT rozpoczyna się podobnie jak niektóre eksplozje supernowych czy rozbłyski gamma. Prawdopodobnie zapoczątkowuje je eksplozja gwiazdy znacznie bardziej masywnej od Słońca, która właśnie kończy swoje życie. Różnica pojawia się natomiast na późniejszych etapach wybuchu.

W standardowych supernowych typu II dochodzi do zapadnięcia się jądra. Wybuch rozrywa gwiazdę, a fala uderzeniowa o kształcie sfery rozrzuca materiał w przestrzeni. Jeśli dodatkowo wokół utworzonej gwiazdy neutronowej lub czarnej dziury uformuje się dysk akrecyjny, w którym pojawią się wąskie dżety materiału przemieszczające się niemal z prędkością światła na zewnątrz, wywoła to rozbłyski gamma. Ten obracający się dysk akrecyjny i dżety nazywane są przez astronomów silnikiem.

FBOT też posiadają swój silnik. Jednak, jak przypuszczają specjaliści, w tym wypadku całość otoczona jest grubą warstwo materii. Materia ta prawdopodobnie została wyciągnięta z gwiazdy jeszcze przed eksplozją przez towarzyszącą jej gwiazdę. Mamy tutaj zatem do czynienia z układem podwójnym. Gdy w układzie tym dochodzi do eksplozji gwiazdy otoczonej wcześniej przez gęsty materiał, fala uderzeniowa dociera do materiału wywołując krótki niezwykły rozbłysk w zakresie widzialnym. To właśnie on odróżnia FBOT od standardowych supernowych. Następnie fala uderzeniowa wychodzi poza gęstą otoczkę materii i rejestrujemy bardzo jasną emisję w paśmie radiowym.

Z dotychczasowych badań dowiadujemy się, że w przypadku Krowy i CSS161010 gęsty materiał zawierał wodór. W rozbłyskach gamma nie stwierdza się obecności tego pierwiastka.

Naukowcy doszli też do wniosku, że Krowa, Koala i CSS161010 miały miejsce w galaktykach karłowatych. Coppejans uważa, że pewne właściwości galaktyk karłowatych mogą powodować pojawianie się niezwykle rzadkich ścieżek ewolucyjnych gwiazd i stąd biorą się niezwykłe eksplozje.

Jak podkreślają astronomowie, nic nie jest jeszcze przesądzone. Cechą charakterystyczną wszystkich trzech FBOT było posiadania centralnego silnika. Jednak specjaliści zauważają, że mogą się mylić i nie mieliśmy do czynienia z eksplozjami, ale z rozrywaniem gwiazd przez czarna dziury. Scenariusze z eksplozjami są jednak bardziej prawdopodobne. Dopiero zaobserwowanie kolejnych FBOT pozwoli nam zyskać pewność, z jakim mechanizmem mamy do czynienia.


« 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
      Eksplozja w Bejrucie była jedną z najpotężniejszych nieatomowych eksplozji wywołanych przez człowieka, informują naukowcy z Sheffield University. Brytyjscy uczeni ocenili siłę wybuchu, który przed miesiącem miał miejsce w stolicy Libanu, na 500–1100 ton TNT.
      Naukowcy dokonali swojej oceny analizując materiały wideo przedstawiające sposób rozprzestrzeniania się fali uderzeniowej. Na tej podstawie uznali, że siła eksplozji mogła wynosić nawet 1/20 siły wybuchu bomby atomowej zrzuconej na Hiroszimę. Wyliczyli też, że w ciągu milisekund uwolniona została energia rzędu 1 GWh. To tyle ile w ciągu godziny generują 3 miliony paneli słonecznych lub 400 turbin wiatrowych.
      Dnia 4 sierpnia bieżącego roku Bejrutem wstrząsnął olbrzymi wybuch. Eksplodowało 2750 ton nieprawidłowo przechowywanego azotanu amonu. Zginęło około 200 osób, a ponad 6000 odniosło rany. Eksplozja zniszczyła znaczną część miasta. Naukowcy z Wielkiej Brytanii mają nadzieję, że ich badania pomogą w przyszłości reagować na takie wydarzenia, gdyż dostarczą niezbędnej wiedzy o stopniu uszkodzeń infrastruktury.
      Eksplozja w Bejrucie jest interesująca, gdyż jej siła znajduje się dokładnie pomiędzy siłą najpotężniejszej broni konwencjonalnej, a broni atomowej, mówi jeden z autorów badań, doktor Sam Rigby z Blast and Impact Engineering Research Group. Doktor Rigby przypomina, że najpotężniejsza broń konwencjonalna, jaką dysponują Stany Zjednoczone to GBU-43/B MOAB, której siła wybuchu odpowiada 11 tonom TNT. Wybuch w Bejrucie był zatem 10-krotnie potężniejszy niż wybuch najpotężniejszej broni konwencjonalnej i kilkunastokrotnie słabszy od wybuchu wczesnych bomb atomowych.
      Najpotężniejsza nieatomowa eksplozja wywołana przez człowieka miała miejsce w 1917 roku w kanadyjskim porcie Halifax, gdy doszło do zderzenia dwóch statków, z których jeden przewoził materiały wybuchowe. Siła wybuchu była równa eksplozji 3000 ton TNT.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ostatnim rozdziałem końca wszechświata, który nastąpi długo po tym, jak zgaśnie ostatnia gwiazda, może być seria niezwykłych eksplozji. Niezwykłych, bo ich głównymi bohaterami będą supernowe z czarnych karłów, twierdzi Matt E. Caplan z Illinois State University, którego artykuł Black dwarf supernova in the far future został zaakceptowany do publikacji w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
      Czarne karły jeszcze nie powstały, gdyż sam wszechświat istnieje zbyt krótko by mogły się pojawić. Ewolucja gwiazd jest determinowana przez ich masę. Niektóre eksplodują, stają się supernowymi i mogą zostać czarnymi dziurami. Jeszcze inne stają się niewielkimi gęstymi gwiazdami – białymi karłami. Po bilionach lat tracą blask i zamieniają się w czarne nie emitujące światła obiekty zwane czarnymi karłami. Caplan twierdzi, że pod koniec istnienia wszechświata mogą one rozświetlić go, eksplodując i zamieniając się w supernowe.
      Supernowe czarnych karłów powstaną w wyniku fuzji pyknonuklearnej (pycnonuclear fusion). Zwykle gwiazdy są zasilane dzięki reakcjom termojądrowym, gdzie wysokie temperatury i ciśnienie wymuszają łączenie się atomów w cięższe pierwiastki.
      Tymczasem fuzja pyknonuklearna zachodzi w wyniku pojawienia się tunelowania kwantowego, które pozwala atomom na zbliżenie się bardziej niż normalnie. To proces, który z czasem zmienia białego karła w żelazo – ostatni z pierwiastków, jaki może powstać w wyniku fuzji.
      Jak mówi Matt Caplan, takie reakcje zachodzą niezwykle powoli. Przez milion lat może nie dojść do ani jednej tego typu reakcji w czarnym karle, stwierdza uczony. Dla porównania – w każdej sekundzie w Słońcu dochodzi do fuzji ponad 1038 protonów.
      Zamiana czarnego karła w żelazo w wyniku fuzji pyknonuklearnej może potrwać od 101100 do 1032000 lat. To kolosalne skale czasowe, mówi astrofizyk Fred Adams z Univesrity of Michigan. Uważamy, że największe możliwe czarne dziury parują w ciągu 10100 lat. To mgnienie oka w porównaniu ze skalą omawianą w artykule.
      Gdy już większość czarnego karła zamieni się w żelazo, obiekt zostanie zmiażdżony przez własną masę. Dojdzie do implozji, która odrzuci zewnętrzne warstwy. Podobne procesy zachodzą we współczesnym wszechświecie, gdzie gromadzenie się żelaza prowadzi do pojawienia się supernowych Typu II.
      Jak wylicza Caplan, supernowa czarnego karła może powstać z czarnego karła o masie od 1,16 do 1,35 masy Słońca. Z kolei takie czarne karły powstaną z typowych gwiazd o masie od 6 do 10 mas Słońca. Gwiazdy o takiej masie nie są zbyt rozpowszechnione, chociaż nie można też powiedzieć, że występują rzadko. Szacuje się, że stanowią one około 1% wszystkich gwiazd. Na tej podstawie Caplan szacuje, że przed końcem wszechświata pojawi się około 1021 supernowych czarnych karłów. Jako, że czarne karły będą miały niewielką masę, ich supernowe nie będą tak olbrzymie jak znane nam supernowe, jednak nadal będzie to spektakularne widowisko, szczególnie w pozbawionym gwiazd ciemnym wszechświecie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed około 359 milionami lat Ziemia doświadczyła epizodu wymierania, podczas którego niemal całkowicie wyginęły akritarchy i ryby pancerne. To późnodewońskie wymieranie, zwane kryzysem Hangenberg, trwało około 300 000 lat. Brian Field z University of Illinois Urbana-Champaign upublicznił artykuł [PDF], w którym dowodzi, że za wymieranie to odpowiada... wybuch supernowej.
      Uważa się, że kryzys Hangenberg był spowodowany długotrwałym ubytkiem ozonu, przez co do Ziemi docierało zbyt dużo szkodliwego promieniowania ultrafioletowego ze Słońca. Jedną z możliwych przyczyn ubytku ozonu jest pojawienie się w niższych warstwach atmosfery dużej ilości pary wodnej, która może brać udział w cyklu pojawiania się wolnych rodników tlenku chloru, który niszczy ozon. Jednak hipoteza taka jest o tyle wątpliwa, że para wodna mogłaby utrzymywać się w atmosferze zbyt krótko, by wywołać wymieranie trwające 300 000 lat. Ponadto taki mechanizm spowodowałby redukcję ozonu na ograniczonym terenie geograficznym, tymczasem wiemy, że kryzys Hangenberg objął całą Ziemię.
      Brian Field uważa, że przyczyną wymierania mógł być wybuch pobliskiej supernowej. Podczas takiego wydarzenia uwalniana jest olbrzym ilość promieniowania ultrafioletowego, X czy gamma. Promieniowanie kosmiczne z pobliskiej supernowej mogłoby oddziaływać na Ziemię przez 100 000 lat. To z kolei doprowadziłoby do długotrwałej globalnej utraty warstwy ozonowej. Hipoteza z supernową wyjaśnia zarówno skalę jak i czas trwania kryzysu Hangenberg.
      Z wyliczeń zespołu Fielda wynika, że za wspomniane wymieranie może być odpowiedzialny wybuch supernowej Typu II. Taki wybuch w odległości mniejszej niż 10 parseków (33 lata świetlne) od Ziemi prawdopodobnie zniszczyłby życie na naszej planecie.
      Dlatego też naukowcy sądzą, że do eksplozji doszło w odległości około 20 parseków. To wystarczająco blisko, by zabić wiele gatunków, jednak za daleko, by całkowicie zniszczyć życie.
      Dowodami na takie wydarzenie mają być radioaktywne izotopy, które powstały podczas wybuchu i opadły na Ziemię. Część z tych izotopów na na tyle długi okres połowicznego rozpadu, że powinny nadal być obecne w osadach z przełomu dewonu i karbonu. Takim pierwiastkiem jest np. pluton-244. Jego znalezienie w osadach z tego okresu byłoby silnym poparciem hipotezy Fielda.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy korzystający z Very Large Telescope (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego poinformowali o... zniknięciu masywnej niestabilnej gwiazdy znajdującej się w jednej z galaktyk karłowatych. Naukowcy sądzą, że gwiazda stała się mniej jasna i przesłonił ją pył. Inna możliwa interpretacja jest taka, zapadła się tworząc czarną dziurę, bez stworzenia supernowej. Jeśli się to potwierdzi, będzie to pierwsza bezpośrednia obserwacja tak dużej gwiazdy kończącej życie w taki sposób, mówi doktorant Andrew Allan z Trinity College Dublin.
      W latach 2001–2011 różne grupy astronomów obserwowały w Galaktyce Kinman niezwykłą masywną gwiazdę. Wielokrotne obserwacje potwierdziły, że znajduje się ona na ostatnich etapach ewolucji. Allan i prowadzony przez niego międzynarodowy zespół naukowy z Irlandii, Chile i USA chcieli więcej dowiedzieć się o życiu masywnych gwiazd. Gdy jednak w 2019 roku skierowali VLT na gwiazdę, tej nie było tam, gdzie spodziewali się ją znaleźć.
      Galaktyka karłowata Kinman znajduje się w odległości około 75 milionów lat świetlnych od Ziemi w Konstelacji Wodnika. To zbyt duża odległość, by można było obserwować pojedyncze gwiazdy. Jednak możliwe jest odkrycie sygnatur niektórych z nich. Przez 10 lat kolejni astronomowie widzieli dowody, że znajduje się w niej gwiazda zmienna typu S Doradus. Tego typu gwiazdy są bardzo niestabilne, są ostatnim etapem życia gwiazd, których początkowa masa jest co najmniej 85 razy większa od masy Słońca. Żyją krótko i są niezwykle jasne. Gwiazda z Kinmana była 2,5 miliona razy jaśniejsza od Słońca.
      Allan i jego zespół stwierdzili, że gwiazda zniknęła. Byłoby czymś niezwykłym, gdyby tak masywna gwiazda zniknęła i nie pozostałaby po niej jasna supernowa, przyznaje Allan. Naukowcy zaczęli szukać gwiazdy. Wykorzystali w tym celu VLT oraz spektrograf ESPRESSO. Nic nie znaleźli. Użyli również instrumentu X-shooter. I dalej nic. Następnie zabrali się za analizę wieloletnich danych pochodzących z różnych źródeł.
      Dane pokazały, że w Galaktyce Kinman doszło do okresu intensywnych rozbłysków, które zakończyły się po roku 2011. Wiadomo, że gwiazdy zmienne typu S Doradus mogą pod sam koniec życia doświadczać silnych rozbłysków i znacznej utraty masy, a po tym procesie ich jasność dramatycznie spada.
      Naukowcy proponują dwa wyjaśnienia tego zjawiska oraz braku supernowej. Według pierwszego scenariusza po serii rozbłysków i utracie masy gwiazda znacznie straciła na jasności i może być częściowo przesłonięta pyłem. Drugie wyjaśnienie mówi o zapadnięciu się gwiazdy i powstaniu czarnej dziury. To byłoby niezwykłe, gdyż zgodnie z obowiązującymi obecnie teoriami, większość masywnych gwiazd kończy życie jako supernowa.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Niezwykły sygnał, zauważony w falach grawitacyjnych, rzuca nowe światło na „lukę masy” pomiędzy gwiazdami neutronowymi, a czarnymi dziurami. Naukowcy od kilkudziesięciu lat nie wiedzą, czy i co znajduje się pomiędzy tymi obiektami. Teraz mają dowód, że coś tam jest.
      Gdy najbardziej masywne gwiazdy kończą życie, zapadają się pod wpływem własnej grawitacji i powstaje czarna dziura. Gdy jednak umierająca gwiazda jest mniej masywna, wybucha jako supernowa i pozostaje po niej gęste jądro – gwiazda neutronowa.
      Od dziesięcioleci wiemy, że najbardziej masywne gwiazdy neutronowe mają masę nie większą niż 2,5 masy Słońca, a najmniej masywne czarne dziury charakteryzują się masą około 5 mas Słońca. Powstaje więc pytanie, co jest pomiędzy tymi masami.
      W ubiegłym roku informowaliśmy, że wykrywacz fal grawitacyjnych LIGO, zarejestrował wszystko, czego od niego oczekiwano: zderzenie dwóch czarnych dziur, zderzenie dwóch gwiazd neutronowych oraz wchłonięcie gwiazdy neutronowej przez czarną dziurę. I właśnie to ostatnie wydarzenie, do którego doszło około 800 milionów lat temu, może rzucić nieco światła na „lukę masy”.
      Jak bowiem czytamy na łamach najnowszego numeru The Astrophysical Journal Letters, zarejestrowany sygnał, oznaczony jako GW190814, pochodził z połączenia czarnej dziury o masie 23 mas Słońca (22,2–24,3 M☉) z obiektem o masie 2,6 mas Słońca (2,50–2,67 M⊙). W wyniku tego procesu powstały fale grawitacyjne, które 800 milionów lat później zarejestrowaliśmy na Ziemi.
      Różnica mas pomiędzy obiektami, wynosząca aż 9:1 jest największą różnicą zaobserwowaną dotychczas podczas badania fal grawitacyjnych. Jednak najbardziej interesująca jest masa lżejszego z obiektów. W tym wypadku nie wiemy, czy lżejszy obiekt to gwiazda neutronowa czy czarna dziura. To wciąż tajemnica. Zbadanie, w jaki sposób powstają takie układy może zmienić nasze rozumienie ewolucji gwiazd, mówi doktor Christopher Berry z Institute for Gravitational Research University of Glasgow, którego naukowcy odegrali kluczową rolę w analizie danych.
      Od dziesięcioleci czekamy na rozwiązanie tej zagadki. Nie wiemy, czy ten obiekt to najbardziej masywna gwiazda neutronowa czy najmniej masywna czarna dziura. Tak czy inaczej jest to rekordowy obiekt, mówi profesor Vicky Kalogera z Northwestern University, a profesor Patrick Brady, rzecznik prasowy eksperymentu LIGO, dodaje: to zmieni sposób postrzegania czarnych dziur i gwiazd neutronowych. Może się okazać, że „luka masy” nie istnieje, a wynika ona tylko z naszych ograniczonych możliwości obserwacyjnych. Potrzebujemy więcej czasu i kolejnych obserwacji, by to rozstrzygnąć.
      Naukowcy mają nadzieję, że kolejna rozbudowa możliwości obserwatorium LIGO, z obecnego Advanced LIGO do Advanced LIGO Plus, pozwoli na przeprowadzenie większej liczby bardziej szczegółowych obserwacji.

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