Wiemy, dlaczego stare masywne galaktyki przestały tworzyć nowe gwiazdy
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Szybkie rozbłyski radiowe (FRB) wciąż stanowią zagadkę. Astronomowie ciągle nie wiedzą, co jest ich źródłem, jak powstają, często nie potrafią też określić położenia źródła. Niedawno dzięki rozbudowanemu Canadian Hydrogen Intensity Mapping Experiment (CHIME) zarejestrowano najjaśniejszy z FRB i dokładnie określono jego położenie. To zaś może się przyczynić do rozwiązania zagadki rozbłysków.
Teleskop CHIME powstał, by wykrywać i tworzyć mapę rozkładu wodoru we wszechświecie. Pracę rozpoczął w 2018 roku i od tej pory wykrył około 4000 FRB. Nie był jednak w stanie dokładnie określić lokalizacji rozbłysków. Ostatnio jednak został rozbudowany. Dodano do niego CHIME Outriggers, trzy miniaturowe wersje CHIME rozsiane po całej Ameryce Północnej. Dzięki temu teleskop jest w stanie zlokalizować miejsce rozbłysku. Precyzja narzędzia jest zadziwiająca. Wyobraź sobie, że jesteśmy w Nowym Jorku, a na Florydzie przez tysięczną część sekundy – tyle trwają FRB – rozbłysł świetlik. Zlokalizowanie tej części galaktyki, w której doszło do FRB jest jak wskazanie nie tylko tego, z którego drzewa świetlik pochodzi, ale na której gałęzi przysiadł, mówi Shion Andrew z Kavli Institute.
Wspomniany na wstępie rozbłysk zyskał nieoficjalną nazwę RBLOAT, od „radio brightest flash of all time” (najjaśniejszy rozbłysk radiowy wszech czasów). Jego jasność, w połączeniu ze stosunkowo niewielką odległością, w jakiej do rozbłysku doszło, daje astronomom bezprecedensową okazję do badania tego typu zjawisk. RBFLOAT miał bowiem miejsce w odległości około 130 milionów lat świetlnych od Ziemi, w Gwiazdozbiorze Wielkiej Niedźwiedzicy.
Ultrajasny rozbłysk został wykryty 16 marca 2025 roku. Był tak jasny, że początkowo naukowcy nie byli pewni, czy to FRB czy też jakieś zjawisko, do którego doszło na Ziemi. Okazało się jednak, że teleskopy CHIME Outrigger wskazały, że zjawisko miało miejsce w galaktyce spiralnej NGC4141. Mieliśmy więc do czynienia z jednym z najbliższych i najjaśniejszych z wykrytych FRB.
Dzięki kolejnym obserwacjom tego obszaru astronomowie dowiedzieli się, że FRB pochodził zza krawędzi regionu aktywnego formowania się gwiazd. Autorzy badań wysunęli hipotezę, że źródłem RBFLOAT był magnetar, młoda gwiazda neutronowa o potężnych polach magnetycznych. Lokalizacja miejsca rozbłysku, zaraz za krawędzią regionu formowania się gwiazd, może sugerować, że to magnetar w nieco starszym wieku.
Uczeni przeszukali cały zestaw danych CHIME i nie znaleźli w tym regionie innego rozbłysku. Zatem przynajmniej w ciągu ostatnich 6 lat nie doszło tam do podobnego wydarzenia. Wciąż nie wiadomo, czy powtarzające się i unikatowe FRB mają to samo źródło. Istnieją pewne dowody wskazujące, że nie wszystkie rozbłyski powstają tak samo. Dzięki takim urządzeniom jak CHIME naukowcy mogą rejestrować setki FRB rocznie, porównywać je ze sobą i próbować rozwiązać zagadkę tych niezwykłych zjawisk.
Badania zostały szczegółowo opisane na łamach Astrophysical Journal Letters.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Międzynarodowy zespół, kierowany przez naukowców z University of Texas w Austin, zidentyfikował najbardziej odległą i najstarszą czarną dziurę, jaką kiedykolwiek potwierdzono obserwacyjnie. Dziura i jej macierzysta galaktyka CAPERS-LRD-z9, istniały zaledwie 500 milionów lat po Wielkim Wybuchu, 13,3 miliarda lat temu.
Odkrycia dokonano za pomocą teleskopu Jamesa Webba (JWST) w ramach programu CAPERS (CANDELS-Area Prism Epoch of Reionization Survey), którego celem jest identyfikacja i analiza najodleglejszych galaktyk. Kluczowe było zastosowanie spektroskopii, pozwalającej na rozszczepienie światła na poszczególne długości fal i wykrycie charakterystycznych przesunięć widma, wywołanych ruchem gazu wokół czarnej dziury. Dzięki temu astronomowie wykryli gaz poruszający się z prędkością ponad 3500 km/s. To sygnał wskazujący na istnienie aktywnego jądra galaktycznego. Zauważono je przy przesunięciu ku czerwieni z = 9,288.
Galaktyka należy do intrygującej klasy Małych Czerwonych Kropek (Little Red Dots). To odkryte w 2024 roku przez JWST kompaktowe obiekty, które pojawiły się między 0,6 a 1,5 miliarda lat po powstaniu wszechświata. W przypadku CAPERS-LRD-z9 źródłem intensywnego blasku jest supermasywna czarna dziura. Jej masę oszacowano na nawet 300 milionów mas Słońca, co stanowi do połowy masy wszystkich gwiazd w galaktyce.
Modelowanie emisji w zakresie UV i optycznym sugeruje, że czarna dziura jest otoczona gęstym obłokiem neutralnego gazu o gęstości rzędu 1010 cząsteczek wodoru na centymetr sześcienny. Ten gaz, działając jak filtr, nadaje obserwowanej galaktyce charakterystyczny czerwony odcień. Obserwacje wskazują również na małe rozmiary galaktyki, jej średnica to około 1100 lat świetlnych.
Tak masywna czarna dziura w tak młodym Wszechświecie rodzi fundamentalne pytania o mechanizmy ich powstawania. Być może czarne dziury we wczesnym wszechświecie rosły znacznie szybciej, niż zakładają obecne modele, albo też rozpoczynały swoje istnienie od znacznie większej masy.
Więcej na ten temat: CAPERS-LRD-z9: A Gas-enshrouded Little Red Dot Hosting a Broad-line Active Galactic Nucleus at z = 9.288.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Międzynarodowy zespół naukowców z Izraela, USA, Wielkiej Brytanii, Danii i Finlandii, znalazł dowody świadczące o tym, że gwiazda przetrwała spotkanie z supermasywną czarną dziurą. Do takich wniosków uczeni doszli, gdy niedawno zauważyli rozbłysk, który bardzo przypominał rozbłysk AT 2022dbl sprzed 700 dni. Ten wcześniejszy zaobserwowano dokładnie w tym samym miejscu, co późniejszy, a charakterystyki obu były niezwykle podobne. Badacze wysnuli więc wniosek, że oba rozbłyski spowodowało przejście tej samej gwiazdy w pobliżu czarnej dziury. A to oznacza, że gwiazda przetrwała pierwsze spotkanie.
Gdy gwiazda znajdzie się zbyt blisko supermasywnej czarnej dziury, jest rozrywana przez siły pływowe. Połowa jej masy trafia do czarnej dziury, połowa jest odrzucana. Astronomowie niejednokrotnie obserwowali rozbłyski, świadczące o rozerwaniu gwiazdy przez czarną dziurę. Takie obserwacje pozwalają poznać właściwości czarnych dziur i ich dysku akrecyjnego. Centralną czarną dziurę Drogi Mlecznej możemy badać wykorzystując w tym celu ruch pobliskich gwiazd. Jednak w odniesieniu do innych galaktyk naukowcy muszą polegać na rzadkich wysokoenergetycznych wydarzeniach, pozwalających w ogóle stwierdzić obecność czarnej dziury.
Szacuje się, że raz na 10 000 – 100 000 lat gwiazda może zbliżyć się do czarnej dziury tak blisko, że zostanie rozerwana. Wówczas połowa jej materiału opada na dziurę po spiralnej trajektorii. W bezpośrednim sąsiedztwie dziury opadająca materia osiąga niemal prędkość światła, rozgrzewa się i intensywnie promieniuje. Trwa to kilka tygodni lub miesięcy, dając astronomom okazję do badań.
Jednak wiele takich rozbłysków stanowi zagadkę, gdyż ich jasność i temperatura są znacznie niższe, że przewidują teorie. Dlatego naukowcy szukają alternatywnych wyjaśnień tego fenomenu. Niedawno grupa naukowa pracująca pod kierunkiem Uniwersytetu w Tel Awiwie, zidentyfikowała w danych obserwacyjnych rozbłysk, który bardzo przypominał i miał miejsce w tym samym miejscu co rozbłysk AT 2022dbl sprzed 700 dni. Uczeni wysunęli więc hipotezę, że pierwszy rozbłysk był spowodowany częściowym zniszczeniem gwiazdy przez siły pływowe czarnej dziury, a drugi rozbłysk to dowód na ponowną interakcję tej samej gwiazdy i dziury.
Pytanie brzmi, czy zaobserwujemy kolejny rozbłysk po mniej więcej dwóch latach, czyli na początku 2026 roku. Jeśli tak, to będzie oznaczało, że również drugi rozbłysk był wynikiem częściowego zniszczenia gwiazdy. Może więc i inne rozbłyski, których naturę specjaliści próbują wyjaśnić od dekady, nie są spowodowane przez całkowite zniszczenie gwiazdy, zastanawia się profesor Iair Arcavi z Tel Awiwu.
Źródło: The Double Tidal Disruption Event AT 2022dbl Implies that at Least Some “Standard” Optical Tidal Disruption Events Are Partial Disruptions
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Lód w przestrzeni kosmicznej jest inny, niż dotychczas sądzono, wynika z badań przeprowadzonych przez uczonych z University College London i University of Cambridge. Ich zdaniem, zawiera on niewielkie kryształki i nie jest całkowicie nieuporządkowanym amorficznym materiałem, jak woda. Przez dekady uważano, że lód poza Ziemią nie posiada struktury, jest amorficzny, gdyż znacznie niższe niż na Ziemi temperatury nie zapewniają wystarczająco dużo energii, by podczas zamarzania uformowały się kryształy.
Autorzy nowych badań przyjrzeli się najpowszechniej występującej formie lodu we wszechświecie, amorficznemu lodowi o niskiej gęstości, który występuje w kometach, na lodowych księżycach czy w chmurach materiału, z których powstają gwiazdy i planety. Przeprowadzone przez nich symulacje komputerowe wykazały, że lód taki najlepiej odpowiada wynikom analiz gdy nie jest w pełni amorficzny, a zawiera niewielkie kryształki o średnicy 3 nanometrów. Naukowcy przeprowadzili też badania, w czasie których krystalizowali (np. poprzez podgrzewanie) uzyskane w różny sposób próbki amorficznego lodu. Zauważyli, że ostateczna struktura krystaliczna lodu zależała od tego, w jaki sposób został oryginalnie utworzony. Stwierdzili też, że gdyby taki lód był w pełni amorficzny, to nie zachowałby żadnych informacji o swojej wcześniejszej strukturze.
Teraz mamy dobre pojęcie, jak na poziomie atomowym wygląda najbardziej rozpowszechniony lód we wszechświecie. To bardzo ważna wiedza, gdyż lód bierze udział w wielu procesach kosmologicznych, na przykład w formowaniu się planet, ewolucji galaktyk czy przemieszczaniu materii we wszechświecie, wyjaśnia główny autor badań doktor Michael B. Davies.
Lód na Ziemi to kosmologiczny ewenement z powodu wysokich temperatur panujących na naszej planecie. Ma dzięki nim uporządkowaną naturę. Uznawaliśmy, że lód w pozostałych częściach wszechświata jest jak unieruchomiona ciekła woda, nieuporządkowana struktura. Nasze badania pokazują, że nie jest to do końca prawda. I każą zadać pytanie o amorficzne struktury w ogóle. Takie materiały są niezwykle ważne dla nowoczesnych technologii. Na przykład światłowody powinny być amorficzne. Jeśli jednak zawierają niewielkie kryształki, a my będziemy potrafili je usunąć, poprawimy ich wydajność, dodaje profesor Christoph Salzmann.
Badania prowadzono zarówno metodą symulacji komputerowych, jak i tworząc amorficzny lód. Metodami obliczeniowymi sprawdzano dwa rodzaje wirtualnego lodu. Jeden powstawał podczas obniżania temperatury wirtualnych molekuł wody do -120 stopni Celsjusza. W zależności od tempa schładzania otrzymany lód składał się ze struktury krystalicznej i amorficznej w różnych proporcjach. Okazało się, że właściwości wirtualnego lodu zawierającego 20% struktury krystalicznej i 80% amorficznej blisko odpowiadają właściwościom prawdziwego lodu amorficznego o niskiej gęstości, który badano metodą dyfrakcji promieniowania rentgenowskiego. Drugi rodzaj lodu składał się z niewielkich ściśniętych razem kryształków pomiędzy którymi symulowano istnienie struktury amorficznej. Taki lód wykazywał największe podobieństwo do prawdziwego kosmicznego lodu gdy zawierał 25% kryształków.
Natomiast podczas badań eksperymentalnych uzyskiwano amorficzny lód o niskiej gęstości albo poprzez osadzanie pary wodnej na bardzo zimnej powierzchni, albo podgrzewając amorficzny lód o dużej gęstości. Następnie tak uzyskany amorficzny lód o niskiej gęstości był delikatnie podgrzewany, by miał wystarczająco dużo energii do utworzenia kryształów. Różnice w uzyskanej w ten sposób strukturze zależały od pierwotnej metody wytworzenia lodu. W ten sposób naukowcy doszli do wniosku, że gdyby lód taki był całkowicie amorficzny, nie zachowałby pamięci o swojej pierwotnej strukturze.
Lód to potencjalnie bardzo przydatny materiał w kosmosie. Mógłby posłużyć do ochrony pojazdu kosmicznego przed promieniowaniem czy do wytworzenia paliwa. Dlatego musimy lepiej rozumieć jego różne rodzaje i właściwości, podsumowuje doktor Davies.
Źródło: Low-density amorphous ice contains crystalline ice grains, https://journals.aps.org/prb/abstract/10.1103/PhysRevB.112.024203
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
TOI-6894 to gwiazda jakich wiele, nieduży czerwony karzeł o masie pięciokrotnie mniejszej od masy Słońca. Astronomowie nie spodziewają się, by wokół tak niewielkich gwiazd krążyły duże planety. Podczas ich formowania nie powinno być bowiem warunków do powstania wielkich planet. Jednak uczeni z University College London i University of Warwick dokonali zdumiewającego odkrycia, którego nie potrafią wytłumaczyć.
Wokół TOI-6894 krąży bowiem gazowy olbrzym TOI-6894b o średnicy większej od średnicy Saturna. To odkrycie będzie przełomem w zrozumieniu procesu formowania się gazowych olbrzymów, stwierdzają odkrywcy. Planeta TOI-6894b, zauważona dzięki Very Large Telescope, jest gazowym olbrzymem o niewielkiej gęstości. Przy średnicy większej od Saturna jej masa jest o połowę mniejsza niż olbrzyma z Układu Słonecznego. A jej gwiazda macierzysta to najmniej masywna gwiazda przy której zauważono dużą planetę.
To interesujące odkrycie. Nie rozumiemy, jak gwiazda o tak niskiej masie doprowadziła do powstania tak masywnej planety. To właśnie jeden z celów poszukiwań egzoplanet. Znajdując układy planetarne różne od Układu Słonecznego, możemy przetestować nasze modele i lepiej zrozumieć, jak powstał nas własny system planetarny, mówi doktor Vincent Van Eylen z UCL.
Zgodnie z najszerzej akceptowaną teorią dotyczącą formowania się gazowych olbrzymów, powstają one z dysku akrecyjnego wokół gwiazdy. Znajdujący się tam materiał gromadzi się, tworząc jądro, a gdy staje się ono wystarczająco masywne, zaczyna przyciągać gazy, tworzące atmosferę gazowego olbrzyma. Początkowo proces ten jest powolny, jednak gdy masa atmosfery dorównuje już masie jądra, dochodzi do gwałtownego zasysania gazu z dysku akrecyjnego, a im większa masa, tym proces ten jest szybszy.
Wedle tej teorii utworzenie się gazowych olbrzymów wokół gwiazd o niskiej masie jest trudniejsze, gdyż w ich dysku protoplanetarnym nie ma wystarczająco dużo materiału. Odkrycie TOI-6894b wskazuje, że taki model nie jest dokładny i potrzebne są alternatywne teorie. Być może formowanie się planety przebiegało stopniowo, jej jądro nie było nigdy tak masywne, by rozpoczął się proces gwałtownego zasysania gazu. Być może zaś planeta powstała w grawitacyjnie niestabilnym dysku, który rozpadł się na fragmenty i utworzył planetę. Naukowcy rozważyli oba te scenariusze i uznali, że żaden z nich nie wyjaśnia do końca powstania TOI-6894b. Kwestia więc pozostaje otwarta.
Innym interesującym aspektem nowo odkrytej planety jest temperatura jej atmosfery. Jest ona bowiem niezwykle chłodna. Większość pozasłonecznych gazowych olbrzymów to gorące Jowisze, których atmosfera ma temperaturę 1000–2000 kelwinów. Tymczasem temperatura TOI-6894b to zaledwie 420 kelwinów.
Źródło: A transiting giant planet in orbit around a 0.2-solar-mass host star, https://www.nature.com/articles/s41550-025-02552-4
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.