Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Bąble wielkości galaktyki. Kolejne niezwykłe odkrycie w pobliżu Drogi Mlecznej

Recommended Posts

Przed ponad 10 laty poinformowaliśmy o odkryciu tajemniczych olbrzymich bąbli o wysokości około 25 000 lat świetlnych znajdujących się nad i pod centrum Drogi Mlecznej. Z czasem zyskały one miano Bąbli Fermiego. Teraz okazuje się, że nad nimi znajdują się jeszcze większe bąble, których wysokość sięga 45 000 lat świetlnych.

W latach 50. astronomowie po raz pierwszy zauważyli, że nad płaszczyzną Drogi Mlecznej, na jej północnej stronie, wisi łuk emitujący promieniowanie radiowe. Przez kolejne dekady naukowcy sprzeczali się, czym jest ten „North Polar Spur”. Jedni widzieli w nim resztki gwiazdy, która eksplodowała, zdaniem innych była to pozostałość po jakiejś większej eksplozji. Tego typu kwestie są trudne do rozstrzygnięcia, gdyż spoglądając w przestrzeń kosmiczną nie widzimy głębi. Mamy 2-wymiarową mapę 3-wymiarowego wszechświata, stwierdza jeden z ekspertów.

Większość astronomów sądziła, że North Polar Spur należy do bezpośredniego sąsiedztwa naszej galaktyki. Niektóre badania wskazywały, że łączy się on z pobliskimi chmurami gazu. Jeszcze inni specjaliści sprawdzali, jak zaburza on światło gwiazd w tle i dochodzili do wniosku, że to pozostałości supernowej.

W 1977 roku Yoshiaki Sofue, astronom z Uniwersytetu Tokijskiego, na podstawie przeprowadzonych symulacji uznał, że to co widzimy, to jedynie część większej gigantycznej struktury, pary bąbli znajdujących się po obu stronach centrum galaktyki. Struktury takie miały, zdaniem Sofuego, rozdciągać się na dziesiątki tysięcy lat i być falami uderzeniowymi po wielkim wydarzeniu, do którego doszło przed milionami lat.

Jeśli jednak Sofue ma racje, to dlaczego nie widzimy podobnej struktury na południu? Większość specjalistów pozostała nieprzekonana i pomysł Japończyka został niszową hipotezą.

Wszystko uległo zmianie, gdy w 2010 roku teleskop kosmiczny Fermiego zaobserwował dwa bąble emitujące promieniowanie gamma i rozciągające się po obu stronach płaszczyzny naszej galaktyki, nad i pod jej centrum. Bąble były zbyt małe, by North Polar Spur mógł być ich częścią. Jeśli jednak wiemy, że istnieje jedna para bąbli, to może istnieje też i druga? Sytuacja uległa gwałtownej zmianie, mówi Jun Kataoka, współpracownik Sofuego z Uniwersytetu Waseda.

Kolejne badania tylko dodały wagi twierdzeniom japońskiego badacza. W połowie 2019 roku wystrzelono niemiecko-rosyjską misję Spektr-RG, która orbituje wokół punktu L2. W jej skład wchodzą rosyjski teleskop ART-XC, który rejestruje wysokoenergetyczne promieniowanie rentgenowskie w zakresie 5–30 keV oraz niemiecki eROSITA, obserwujący to samo promieniowanie w zakresie 0,2–10 keV. W połowie bieżącego roku opublikowano pierwszą wstępną mapę obserwacji eROSITA.

Widać na niej emitujące promieniowanie X bąble o wysokości 45 000 lat świetlnych każdy. Promieniowanie są emitowane przez gaz o temperaturze 3–4 milionów kelwinów, który rozszerza się w tempie 300–400 km/s. Co ważne, widoczny jest i bąbel północny i południowy. A pozycja bąbla północnego idealnie pasuje do pozycji North Polar Spur.

Jednak naukowcy wciąż nie dokonali pełnej interpretacji North Polar Spur. Nie można wykluczyć, że pozostałości po supernowej znajdują się dokładnie przed nowo odkrytym bąblem północnym. We wrześniu 2020 roku ukazały się badania, których autorzy poinformowali, że coś złożonego z pyłu wisi 450 lat świetlnych nad centrum galaktyki. W kategoriach kosmicznych jest to bezpośrednie sąsiedztwo, wręcz rzut kamieniem.

Jednak to, co zaobserwował eROSITA wskazuje, że przed około 15–20 milionami lat w centrum Drogi Mlecznej doszło do wielkiej eksplozji. Co to jednak mogło być? Na podstawie obliczeń energii, potrzebnej by powstały tak wielkie i gorące bąble, stwierdzono, że możliwe są dwa scenariusze.

Pierwszy zakłada, że nagle pojawiły się dziesiątki tysięcy nowych gwiazd, które szybko zakończyły swoje życie spektakularnymi eksplozjami. Zdaniem wielu specjalistów jest to jednak mało prawdopodobne, bo w obserwowanych bąblach znajduje się niewiele metali, czyli cięższych pierwiastków. Metaliczność jest bardzo niska, więc nie sądzę, by przyczyną była aktywność gwiazd, mówi Kataoka.

Alternatywny scenariusz dotyczy supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki. Nie można wykluczyć, że w jej pobliże zawędrowała wielka chmura gazu, której część została do dziury wciągnięta, a część odrzucona. W ten sposób powstały nowo odkryte bąble i, być może, bąble Fermiego.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
8 godzin temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

Teraz okazuje się, że nad nimi znajdują się jeszcze większe bąble, których wysokość sięga 45 000 lat świetlnych.

Nie tyle teraz, co kolejny raz okazuje się, że g wiemy.

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, radar said:

Nie tyle teraz, co kolejny raz okazuje się, że g wiemy.

Obserwujemy galaktykę od środka, co można porównać do obserwacji budynku z wnętrza jednego z pokojów :) Nie doczytałem jaka jest gęstość tych bąbli, ale przestrzeń międzygalaktyczna ma gęstość mniejszą niż 1 atom na 1m sześcienny (< 10^-27 kg/m3), czyli niewiele, ale tutaj jest pewnie rząd wielkości więcej. Jesteśmy jednak w stanie to wykryć, gdyż tych metrów sześciennych jest sporo :)

 

11 hours ago, KopalniaWiedzy.pl said:

Alternatywny scenariusz dotyczy supermasywnej czarnej dziury w centrum galaktyki. Nie można wykluczyć, że w jej pobliże zawędrowała wielka chmura gazu, której część została do dziury wciągnięta, a część odrzucona. W ten sposób powstały nowo odkryte bąble i, być może, bąble Fermiego.

Czarna dziura to w takich wypadkach pewny podejrzany :)

Edited by cyjanobakteria

Share this post


Link to post
Share on other sites
7 hours ago, radar said:

Nie tyle teraz, co kolejny raz okazuje się, że g wiemy.

Wiemy już trochę na temat natury jetów relatywistycznych, które wyrzucają strumienie materii z obszarów biegunowych  czarnych dziur. Wiadomo, że im dalej od czarnej dziury, tym bardziej stożek jetu zaczyna rozchodzić się na boki w wyniku działania siły odśrodkowej. Bąble składają się prawdopodobnie z rozrzedzonego gazu pochodzącego z jetów, który jest przyciągany grawitacyjnie przez Drogę Mleczną:

https://theconversation.com/how-we-discovered-the-strange-physics-of-jets-from-supermassive-black-holes-92390

  • Upvote (+1) 1

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
      Przed miesiącem pisaliśmy, że astronomowie z Yale University donieśli o odkryciu czarnej dziury, która ciągnie za sobą gigantyczny ogon gwiazd i materii gwiazdotwórczej. Informacja odbiła się szerokim echem, gdyż takie zjawisko wymagałoby spełnienia całego szeregu wyjątkowych warunków. Liczne zespoły naukowe zaczęły poszukiwać alternatywnego wyjaśnienia zaobserwowanej przez Hubble'a struktury. Naukowcy z Instituto de Astrofísica de Canarias przedstawili na łamach Astronomy and Astrophysics Letters własną interpretację obserwowanego zjawiska.
      Ich zdaniem niezwykła struktura zarejestrowana przez Hubble'a może być płaską galaktyką, którą widzimy od strony krawędzi. Galaktyki takie nie posiadają centralnego zgrubienia i są dość powszechne. Ruch, rozmiary i liczba gwiazd pasują do tego, co widzimy w płaskich galaktykach w lokalnym wszechświecie, mówi główny autor najnowszych badań, Jorge Sanchez Almeida. Proponowany przez nas scenariusz jest znacznie prostszy. Chociaż z drugiej strony szkoda, że to może być wyjaśnieniem, gdyż teorie przewidują, że wyrzucenie czarnej dziury z galaktyki jest możliwe, tutaj więc mielibyśmy pierwszą obserwację takiego zjawiska, dodaje.
      Almeida i jego zespół porównali strukturę zaobserwowaną przez Hubble'a z dobrze znaną nieodległą galaktyką IC5249, która nie posiada centralnego zgrubienia, i znaleźli zaskakująco wiele podobieństw. Gdy przeanalizowaliśmy prędkości w tej odległej strukturze gwiazd okazało się, że odpowiadają one prędkościom obrotowym galaktyk, więc postanowiliśmy porównać tę strukturę ze znacznie nam bliższą galaktyką i okazało się, że są one wyjątkowo podobne, dodaje współautorka artykułu Mireia Montes.
      Naukowcy przyjrzeli się też stosunkowi masy do maksymalnej prędkości obrotowej i odkryli, że to galaktyka, która zachowuje się jak galaktyka, stwierdza Ignacio Trujillo. Jeśli uczeni z Wysp Kanaryjskich mają rację, to Hubble odkrył interesujący obiekt. Dużą galaktykę położoną w odległych od Ziemi regionach, gdzie większość galaktyk jest mniejsza.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba prawdopodobnie znalazł galaktyki, których istnienie przeczy standardowemu modelowi kosmologicznemu. Wydaje się, że są one zbyt masywne jak na czas swoich narodzin.
      Astronomowie z The University of Texas at Austin informują na łamach Nature Astronomy, że sześć z najstarszych i najbardziej masywnych galaktyk zaobserwowanych przez JWST wydaje się przeczyć najbardziej rozpowszechnionym poglądom obowiązującym w kosmologii. Naukowcy szacują bowiem, że galaktyki te narodziły się w ciągu 500–700 milionów lat po Wielkim Wybuchu, a ich masa wynosi ponad 10 miliardów mas Słońca. Jedna z nich wydaje się nawet równie masywna co Droga Mleczna, a jest od niej o miliardy lat młodsza.
      Jeśli szacunki dotyczące masy są prawidłowe, to wkraczamy na nieznane terytorium. Wyjaśnienie tego zjawiska będzie wymagało dodania czegoś całkowicie nowego do teorii formowania się galaktyk lub modyfikacji poglądów kosmologicznych. Jednym z najbardziej niezwykłych wyjaśnień byłoby stwierdzenie, że wkrótce po Wielkim Wybuchu wszechświat rozszerzał się szybciej, niż sądzimy. To jednak mogłoby wymagać dodania nowych sił i cząstek, mówi profesor Mike Boylan-Kolchin, który kierował zespołem badawczym. Co więcej, by tak masywne galaktyki uformowały się tak szybko, w gwiazdy musiałoby zamienić się niemal 100% zawartego w nich gazu. Zwykle w gwiazdy zamienia się nie więcej niż 10% gazu galaktyki. I o ile konwersja 100% gazu w gwiazdy mieści się w teoretycznych przewidywaniach, to taki przypadek wymagałby zupełnie innych zjawisk, niż obserwujemy, dodaje uczony.
      Dane, jakich dostarczył JWST, mogą postawić astronomów przed poważnym problemem. Jeśli bowiem masy i wiek wspomnianych galaktyk zostaną potwierdzone, mogą być potrzebne fundamentalne zmiany w obowiązującym modelu kosmologicznym. Takie, które dotkną też ciemnej materii i ciemnej energii. Jeśli istnieją inne, szybsze sposoby formowania się galaktyk, albo też więcej materii było dostępnej we wczesnym wszechświecie, konieczna będzie radykalna zmiana poglądów.
      Oceny wieku i masy wspomnianych 6 galaktyk to wstępne szacunki. Następnym etapem prac powinno być przeprowadzenie badań spektroskopowych. W ich trakcie może się np. okazać, że czarne dziury w centrach galaktyk tak bardzo podgrzewają otaczający je gaz, że galaktyki są jaśniejsze, zatem wydają się bardziej masywne niż w rzeczywistości. Nie można też wykluczyć, że galaktyki tak naprawdę są młodsze, ale znajdujący się pomiędzy nami a nimi pył zmienia kolor docierającego z nich światła tak, iż jest ono bardziej przesunięte ku czerwieni, zatem wydaje się dochodzić z większej odległości, a zatem z młodszych galaktyk.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ultraintensywne źródła rentgenowskie (ULX) generują około 10 milionów razy więcej energii niż Słońce. Są tak jasne, że wydają się przekraczać granicę jasności Eddingtona o 100-500 razy, stanowiąc dla naukowców zagadkę. Opublikowane niedawno badania potwierdzają, że ULX rzeczywiście przekraczają jasność Eddingtona, a wszystko to prawdopodobnie dzięki niezwykle silnym polom magnetycznym, zmieniającym interakcje pomiędzy światłem a materią. Jednak hipotezy o wpływie tych pól nie można przetestować. Są one miliardy razy silniejsze niż najpotężniejsze magnesy, zatem pozostają nam tylko badania obserwacyjne.
      Cząstki światła, fotony, popychają obiekty, na które natrafiają. Jeśli obiekty takie jak ULX emitują wystarczająco dużo cząstek, siła ich oddziaływania może być większa niż siła grawitacji samego obiektu. W ten sposób obiekt osiąga granicę jasności Eddingtona, poza którą jego własne światło powinno teoretycznie wypychać wszelki gaz i inny materiał opadający na obiekt. Ten moment gdy ciśnienie światła jest większe niż grawitacja, jest niezwykle ważny, gdyż to właśnie opadający na ULX materiał jest źródłem promieniowania. Przypomina to sytuację, jaką znamy z czarnych dziur. Gdy ich grawitacja przyciąga gaz i pył, rozgrzewają się one i promieniują.
      Naukowcy przez długi czas sądzili, że ULX to czarne dziury otoczone jasnymi chmurami gazu. Jednak w 2014 roku NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) odkrył, że ULX M82 X-2 jest pulsarem. To rodzaj gwiazdy neutronowej, czyli zdegenerowanej gwiazdy, która powstała w wyniku zapadnięcia się większej gwiazdy. Gwiazdy neutronowe mają średnicę niewielkiego miasta, ale ich masa może przekraczać masę Słońca.
      Gwiazda tworząca M82 X-2 jest więc niezwykle gęsta. Z tym zaś wiąże się silne pole grawitacyjne, które na jej powierzchni jest około 100 bilionów razy silniejsze niż pole grawitacyjne Ziemi. Gaz i pył przyciągany w kierunku gwiazdy osiąga prędkość milionów kilometrów na godzinę i uwalnia olbrzymie ilości energii, gdy uderza w jej powierzchnię. Jak obrazowo wyliczyli to naukowcy z NASA, pianka marshamallow uderzyłaby w pulsar z mocą tysięcy bomb wodorowych. Tak olbrzymie energie wyjaśniają, dlaczego ULX są źródłem tak potężnego promieniowania rentgenowskiego.
      Autorzy najnowszych badań wykorzystali NuSTAR, by ponownie przyjrzeć się M82 X-2 i zauważyli, że ten ULX „kradnie” materię z pobliskiej gwiazdy. Każdego roku pobiera z niej tyle materii, że można by z niej zbudować 1,5 planety o masie Ziemi. Znając ilość materii opadającej na powierzchnię ULX naukowcy mogli obliczyć jasność obiektu. I te obliczenia zgadzają się z pomiarami jasności, co potwierdza, iż M82 X-2 rzeczywiście przekracza limit Eddingtona.
      Jeśli badania te zostaną niezależnie potwierdzone, można będzie odrzucić hipotezę mówiącą, że ULX w rzeczywistości nie przekraczają limitu Eddingtona, ale silne wiatry wiejące z przestrzeni wokół źródła koncentrują kierują większość emisji w jednym kierunku. Jeśli zostanie ona skierowana w stronę Ziemi, może nam się wydawać, że emisja jest tak potężna, iż ULX przekraczają limit Eddingtona.
      Co jednak z limitem jasności Eddingtona i oddziaływaniem fotonów potężniejszym niż grawitacja? Nowe badania mogą być wsparciem dla alternatywnej hipotezy. Mówi ona, że silne pola magnetyczne generowane przez ULX zmieniają sferyczny kształt atomów w kształt podłużny. To zaś zmniejsza zdolność fotonów do wywierania wpływu na atomy, pozwalając na zwiększenie jasności obiektu.
      Możemy tutaj obserwować wpływ niewiarygodnie silnych pól magnetycznych. Takich, jakich nie jesteśmy w stanie obecnie odtworzyć na Ziemi. Na tym właśnie polega piękno astronomii. Obserwując niebo, wzbogacamy naszą wiedzę na temat funkcjonowania wszechświata. Z drugiej jednak strony, nie możemy przeprowadzić eksperymentów, by szybko uzyskać odpowiedzi na trapiące nas pytania, więc musimy czekać, aż wszechświat ujawni nam swoje tajemnice, mówi główny autor badań, Matteo Bachetti z Obserwatorium Cagliari we Włoszech.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Z galaktyki NGC 253, położonej o 11,4 miliona lat świetlnych od nas, wieje wiatr o temperaturze milionów stopni. Każdego roku wywiewa on z centrum galaktyki gaz o masie dwukrotnie większej od masy Ziemi. Wiatr ten wzbogaca przestrzeń międzygwiezdną w materiał, z którego mogą powstać gwiazdy, planety oraz w składniki niezbędne do powstania życia.
      NGC 253 to galaktyka spiralna, jest zatem podobna do Drogi Mlecznej, jednak gwiazdy tworzą się w niej 2 do 3 razy szybciej niż w naszej galaktyce. Naukowcy z Ohio wykorzystali teraz obserwacje wiatru galaktycznego do sprawdzenia źródła jego pochodzenia.
      Uczeni zauważyli, że gęstość i temperatura wiatru są najwyższe w odległościach nie przekraczających 800 lat świetlnych od centrum galaktyki, później zaś zmniejszają się. Obserwacja ta nie zgadza się z wcześniejszymi modelami przewidującymi, że wiatry pochodzące z galaktyk gwiazdotwórczych mają sferyczny kształt. Są za to zgodne z nowszymi przewidywaniami, mówiącymi, że wiatry takie pochodzą z pierścieni wielkich gromad młodych masywnych gwiazd. Jednak i tutaj zgodność nie jest pełna, co sugeruje, że mamy do czynienia z mechanizmami, których współczesna nauka nie rozumie.
      Być może tym brakującym elementem jest fakt, że w pewnym momencie temperatura wiatru zaczyna gwałtownie spadać. To może wskazywać, że wiatr „wbija się” w zimny gaz, który go ochładza i spowalnia. Uwzględnienie takiego mechanizmu mogłoby ewentualnie wyjaśnić rozbieżność pomiędzy modelami a obserwacjami.
      Sebastian Lopez i jego zespół z Ohio State University przyjrzeli się też składowi tego wiatru i stwierdzili, że zawiera on tlen, neon, magnes, krzem, siarkę i żelazo. Co interesujące, zawartość tych pierwiastków w wietrze szybko spada w miarę zwiększania się odległości do centrum galaktyki. Takiego zjawiska nie zaobserwowano wcześniej w przypadku dobrze przestudiowanej galaktyce gwiazdotwórczej M82. Dlatego też potrzebne są kolejne badania, które pozwolą stwierdzić, skąd biorą się te różnice.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W odległości 9,2 miliardów lat świetlnych od Ziemi zauważono galaktykę z supermasywną czarną dziurą. Jej otoczenie wykazuje cechy gromady galaktyk – olbrzymiej struktury mogącej zawierać nawet tysiące galaktyk – jednak 3C 397 jest samotna. Wszystko wskazuje na to, że wchłonęła ona wszystko, co znajdowało się w jej pobliżu.
      Astronomowie korzystający z Chandra X-ray Observatory, Karl G. Jansky Very Large Array i International Gemini Observaotry zauważyli olbrzymie ilości gazu podgrzanego do temperatury milionów stopni, dżet z kwazaru zagięty przez interakcje z otoczeniem oraz dżet z innego kwazaru zderzający się z otaczającym go gazem. Wszystkie te elementy są charakterystyczne dla gromady galaktyk. Jednak 3C 397 jest samotna.
      Jedna z hipotez dotyczących takiego ukształtowania otoczenia 3C 397 mówi, że wchłonęła ona otaczające ją galaktyki. Jeśli tak jest w rzeczywistości, to mamy tutaj do czynienia z tzw. gromadą szczątkową, czyli etapem ewolucji, w której jedna galaktyka przyciąga i wchłania inne. Byłaby więc to najbardziej odległa ze znanych gromad szczątkowych. Naukowcy nie mogą wykluczyć, że w pobliżu 3C 397 znajdują się jakieś galaktyki karłowate, ale ich ewentualna obecność nie wyjaśnia braku dużych galaktyk. Przez kolejne miliardy lat nowo odkryta galaktyka będzie sama.
      Najbardziej niezwykły jest fakt, że 3C 397 znajduje się w tak dużej odległości od Ziemi. Dotychczas najbardziej odległa znana gromada szczątkowa znajdowała się 4,9 miliarda lat świetlnych od nas. Współautorka badań, Mischa Schirmer z Instytutu Astronomii im. Maxa Plancka mówi, że trudno będzie wyjaśnić powstanie gromady szczątkowej już 4,6 miliardów lat po Wielkim Wybuchu. Jej istnienie nie przeczy teoriom kosmologicznym, ale pokazuje, że galaktyki i gromady galaktyk mogą ewoluować znacznie szybciej niż sądzimy.
      Ze szczegółami badań można zapoznać się w artykule Powerful Yet Lonely: Is 3C 297 a High-redshift Fossil Group?.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...