Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Teleskop Webba po raz pierwszy potwierdził istnienie egzoplanety
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Niedługo po tym, jak Teleskop Jamesa Webba rozpoczął pracę, naukowcy zauważyli na przesłanych przez niego zdjęciach coś niezwykłego – niewielkie czerwone kropki. Niezwykłe obiekty były wyraźne i było ich całkiem sporo. Od razu stało się jasne, że Webb zauważył coś, czego nie widział Hubble. Kolejne spływające dane pokazały, że obiekty są kompaktowe i znajdują się w odległości 12 miliardów lat świetlnych. A analizy widma światła nie pasowały do żadnych znanych nam obiektów. Astronomowie musieli więc szukać poza standardowymi wyjaśnieniami.
Jedną z pierwszych hipotez było stwierdzenie, że małe czerwone kropki to galaktyki o niezwykle dużym zagęszczeniu gwiazd, a silnie czerwona barwa pochodzi od otaczających je chmur pyłu. Jeśli zamkniemy Układ Słoneczny w sześcianie o boku 1 roku świetlnego, to znajdzie się w nim 1 gwiazda – Słońce. Zgodnie z nową hipotezą, w czerwonych kropkach w takim sześcianie miały istnieć setki tysięcy gwiazd. Byłoby to niezwykle duże zagęszczenie. Najbardziej gęstym regionem Drogi Mlecznej jest jej centrum. Tam w sześcianie o boku 1 roku świetlnego znaleźlibyśmy około tysiąca gwiazd. Istnienie zagęszczenia gwiazd takiego, jakie postulowano dla czerwonych kropek oznaczałoby, że gwiazdy powstają również w sposób, jakiego wcześniej nie obserwowaliśmy.
Wkrótce jednak zaproponowano kolejne wyjaśnienie: czerwone kropki miały być aktywnymi jądrami galaktyk (AGN) otoczonymi chmurami pyłu. AGN-y emitują duże ilości energii, która wytwarzania jest podczas opadania materiału na supermasywną czarną dziurę. Jednak widmo spektroskopowe kropek nie zgadzało się z widmem znanych AGN, ponadto ta hipoteza wymagałaby istnienia supermasywnych czarnych dziur, a biorąc pod uwagę liczbę czerwonych kropek, dziur musiałoby być zaskakująco wiele.
Anna de Graaff z Instytutu Astronomii im. Maxa Plancka w Heidelbergu i jej międzynarodowy zespół zaangażowali do pracy nową aplikację RUBIES (Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey).
Pomiędzy styczniem a grudniem ubiegłego roku aplikacja wykorzystała niemal 60 godzin czasu obserwacyjnego Webba do uzyskania widm 4500 galaktyk. Wśród nich znaleziono 35 czerwonych kropek. Najważniejszym, najbardziej obiecującym znaleziskiem było zauważenie obiektu, który nazwano „Klifem”. Znajduje się on 11,9 miliardów lat świetlnych od nas, a jego wyróżniającą się cechą był wyraźny wzrost promieniowania w zakresie ultrafioletu.
Sygnał ten był tak silny, że wymagał nowej interpretacji czerwonych kropek. Ekstremalne właściwości Klifu zmusiły nas do powrotu do tablicy i opracowania nowych modeli, przyznaje de Graaff. Co prawda podobne wzrosty promieniowania UV widoczne są w widmach galaktyk zawierających dużo bardzo gorących młodych gwiazd, jednak nie są one tak gwałtowne. Widać je również w widmach samych młodych gwiazd. I – co było niezmiernie zaskakujące – dane z czerwonych kropek wskazywały, że są one bardziej podobne do pojedynczej gwiazdy niż do galaktyki.
Naukowcy opracowali model, które nazwali „gwiazdą czarnej dziury” (BH*). BH* nie są technicznie gwiazdami, gdyż w ich wnętrzu nie zachodzi fuzja jądrowa, ponadto tworzący je gaz ulega znacznie bardziej gwałtownym turbulencjom niż w gwiazdach. Wedle tej koncepcji BH* to AGN-y, czarne dziury, ale otoczone nie pyłem, a gęstą powłoką wodoru. Gaz gwałtownie opada do czarnej dziury, dochodzi do jego rozgrzania tak, że z zewnątrz całość przypomina gwiazdę.
Jeśli badacze mają rację, i Teleskop Webba odkrył dużą populację supermasywnych czarnych dziur otoczonych gazem, wyjaśniałoby to, mechanizm powstawania supermasywnych czarnych dziur we wczesnym wszechświecie. Bo sygnały istnienia takich dziur odkryto już wcześniej, problemem zaś był mechanizm ich powstawania.
Warto jednak zwrócić uwagę, że hipoteza Graaff i jej zespołu jest nowa. Badania zostały na razie opublikowane w repozytorium arXiv, a nie w recenzowanym piśmie naukowym. I mimo, że dostarcza ona pożądanego wyjaśnienia powstawania supermasywnych czarnych dziur we wczesnym wszechświecie, nie została jeszcze zweryfikowana przez środowisko naukowe.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po raz pierwszy przeprowadzono trójwymiarowe obserwacje atmosfery planety pozasłonecznej. Dokonał tego międzynarodowy zespół złożony z naukowców ze Szwajcarii, Francji, Hiszpanii, Chile, Kanady, Szwecji, USA i Portugalii wykorzystując wszystkie cztery duże teleskopy tworzące Very Large Telescope (VLT) Europejskiego Obserwatorium Południowego. Celem badań był ultragorący jowisz WASP-121b, położony 900 lat świetlnych od Ziemi w Gwiazdozbiorze Rufy. Znajduje się tak blisko gwiazdy, że obiega ją w 30 godzin.
Niezwykłą atmosferę WASP-121b opisywaliśmy wcześniej w tekście Potężny wiatr i deszcz z kamieni szlachetnych, pierwszy dokładny obraz nocnej strony egzoplanety. Teraz udało się ją zbadać w 3D.
Ultragorące jowisze, ekstremalna klasa planet nieobecna w Układzie Słonecznym, dają wyjątkowy wgląd w procesy atmosferyczne. Ekstremalne różnice temperatur pomiędzy stroną dzienną a nocną każą zadać sobie fundamentalne pytanie: jak jest tam rozłożona energia? Aby na nie odpowiedzieć, musimy obserwować trójwymiarową strukturę ich atmosfer, szczególnie zaś ich cyrkulację pionową, która może posłużyć jako test zaawansowanych Globalnych Modeli Cyrkulacji, stwierdzili autorzy badań.
Naukowcy zajrzeli w głąb atmosfery planety i zauważyli wiatry wiejące w różnych jej warstwach. Stworzyli dzięki temu trójwymiarową najbardziej szczegółową mapę atmosfery egzoplanety.
To, co zobaczyliśmy, zaskoczyło nas. Prąd strumieniowy niesie materiał wokół równika planety, a w niższych warstwach atmosfery ma miejsce inny przepływ, który przemieszcza gazy ze strony gorącej na zimną. Nigdy wcześniej, na żadnej planecie, nie obserwowaliśmy takiego klimatu, mówi Julia V. Seidel z francuskiego Observatoire de la Côte d’Azur. Zaobserwowany prąd strumieniowy rozciąga się na połowę planety, znacząco przyspieszając i gwałtownie skłębiając wysokie partie atmosfery, gdy przekracza gorącą stronę planety. W porównaniu z nim, nawet najpotężniejsze huragany Układu Słonecznego wydają się spokojnymi podmuchami, dodaje Seidel.
VLT pozwolił nam na jednoczesne śledzenie trzech różnych warstw atmosfery, cieszy się Leonardo A. dos Santos ze Space Telescope Science Institute w USA. Uczeni śledzili przemieszczanie się w atmosferze żelaza, sodu i wodoru, dzięki czemu mogli obserwować dolną, średnią i górną warstwę. Tego typu obserwacje trudno jest wykonać za pomocą teleskopów w przestrzeni kosmicznej, co pokazuje, jak ważne są naziemne badania egzoplanet, dodaje uczony.
Niespodzianką była obecność tytanu, który zauważono pod obserwowanym prądem strumieniowym. Wcześniejsze badania nie wykazały obecności tego pierwiastka. Prawdopodobnie dlatego, że jest ukryty w głębokich warstwach atmosfery.
Niezwykłym osiągnięciem jest możliwość tak szczegółowego badania atmosfery planet położonych tak daleko od Ziemi, ich składu chemicznego i wzorców pogodowych. Jednak do zbadania egzoplanet wielkości Ziemi konieczne będą większe teleskopy. Jednym z nich może być Extremely Large Telescope (ELT), budowany przez Europejskie Obserwatorium Południowe na pustyni Atacama.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Ekosfera jest tradycyjnie definiowana, jako odległość pomiędzy gwiazdą, a planetą, która umożliwia istnienie wody w stanie ciekłym na planecie. To obszar wokół gwiazdy, w którym na znajdujących się tam planetach może istnieć życie. Jednak grupa naukowców z University of Georgia uważa, że znacznie lepsze byłoby określenie „ekosfery fotosyntezy”, czyli wzięcie pod uwagi nie tylko możliwości istnienia ciekłej wody, ale również światła, jakie do planety dociera z gwiazdy macierzystej.
O życiu na innych planetach nie wiemy nic pewnego. Jednak poglądy na ten temat możemy przypisać do jednej z dwóch szkół. Pierwsza z nich mówi, że na innych planetach ewolucja mogła znaleźć sposób, by poradzić sobie z pozornie nieprzekraczalnymi barierami dla życia, jakie znamy z Ziemi. Zgodnie zaś z drugą, życie w całym wszechświecie ograniczone jest uniwersalnymi prawami fizyki i może istnieć jedynie w formie podobnej do życia na Ziemi.
Naukowcy z Georgii rozpoczęli swoje badania od przyznania racji drugiej ze szkół i wprowadzili pojęcie „ekosfery fotosyntezy”. Znajdujące się w tym obszarze planety nie tylko mogą utrzymać na powierzchni ciekłą wodę – zatem nie znajdują się ani zbyt blisko, ani zbyt daleko od gwiazdy – ale również otrzymują wystarczająca ilość promieniowania w zakresie od 400 do 700 nanometrów. Promieniowanie o takich długościach fali jest na Ziemi niezbędne, by zachodziła fotosynteza, umożliwiające istnienie roślin.
Obecność fotosyntezy jest niezbędne do poszukiwania życia we wszechświecie. Jeśli mamy rozpoznać biosygnatury życia na innych planetach, to będą to sygnatury atmosfery bogatej w tlen, gdyż trudno jest wyjaśnić istnienie takiej atmosfery bez obecności organizmów żywych na planecie, mówi główna autorka badań, Cassandra Hall. Pojęcie „ekosfery fotosyntezy” jest zatem bardziej praktyczne i dające szanse na znalezienie życia, niż sama ekosfera.
Nie możemy oczywiście wykluczyć, że organizmy żywe na innych planetach przeprowadzają fotosyntezę w innych zakresach długości fali światła, jednak istnieje pewien silny przekonujący argument, że zakres 400–700 nm jest uniwersalny. Otóż jest to ten zakres fal światła, dla którego woda jest wysoce przezroczysta. Poza tym zakresem absorpcja światła przez wodę gwałtownie się zwiększa i oceany stają się dla takiego światła nieprzezroczyste. To silny argument za tym, że oceaniczne organizmy w całym wszechświecie potrzebują światła w tym właśnie zakresie, by móc prowadzić fotosyntezę.
Uczeni zauważyli również, że życie oparte na fotosyntezie może z mniejszym prawdopodobieństwem powstać na planetach znacznie większych niż Ziemia. Planety takie mają bowiem zwykle bardziej gęstą atmosferę, która będzie blokowała znaczną część światła z potrzebnego zakresu. Dlatego też Hall i jej koledzy uważają, że życia raczej należy szukać na mniejszych, bardziej podobnych do Ziemi planetach, niż na super-Ziemiach, które są uważane za dobry cel takich poszukiwań.
Badania takie, jak przeprowadzone przez naukowców z University of Georgia są niezwykle istotne, gdyż naukowcy mają ograniczony dostęp do odpowiednich narzędzi badawczych. Szczegółowe plany wykorzystania najlepszych teleskopów rozpisane są na wiele miesięcy czy lat naprzód, a poszczególnym grupom naukowym przydziela się ograniczoną ilość czasu. Dlatego też warto, by – jeśli ich badania polegają na poszukiwaniu życia – skupiali się na badaniach najbardziej obiecujących obiektów. Tym bardziej, że w najbliższych latach ludzkość zyska nowe narzędzia. Od 2017 roku w Chile budowany jest europejski Extremely Large Telescope (ELT), który będzie znacznie bardziej efektywnie niż Teleskop Webba poszukiwał tlenu w atmosferach egzoplanet. Z kolei NASA rozważa budowę teleskopu Habitable Exoplanet Observatory, który byłby wyspecjalizowany w poszukiwaniu biosygnatur na egzoplanetach wielkości Ziemi. Teleskop ten w 2035 roku miałby trafić do punktu L2, gdzie obecnie znajduje się Teleskop Webba.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Webba pokazuje rzeczy, jakich nigdy nie widzieliśmy, w tym okres formowania się galaktyk. Webb pozwolił właśnie na szczegółowe obserwacje protogromady siedmiu galaktyk, o przesunięciu ku czerwieni z=7,9, co oznacza, że obserwujemy ją tak, jak wyglądała 650 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Astronomowie określili jej prawdopodobną późniejszą ewolucję i doszli do wniosku, że z czasem utworzyła znaną obecnie Gromadę Warkocza Bereniki (Abell 1656), najgęstszą z gromad galaktyk.
To szczególne, unikatowe miejsce przyspieszonej ewolucji galaktyk, a Webb daje nam bezprecedensową możliwość dokonania pomiarów prędkości tych siedmiu galaktyk, dzięki czemu możemy upewnić się, że tworzą one protogromadę, mówi główny autor badań, Takahiro Morishita z IPAC-California Institute of Technology.
Dzięki precyzyjnym pomiarom dokonanym przez instrument NIRSpec naukowcy mogli potwierdzić odległość galaktyk oraz prędkość ich przemieszczania się przez halo ciemnej materii, która wynosi około 1000 km/s. Dane spektrograficzne zaś pozwoliły na modelowanie i mapowanie przyszłej ewolucji gromady. Po analizie naukowcy uznali, że najprawdopodobniej utworzyła ona Abell 1656. Obserwujemy te odległe galaktyki jak krople wody w różnych rzekach i możemy stwierdzić, że z czasem staną się one częścią jednego olbrzymiego nurtu, dodaje Benedetta Vulcani z Narodowego Instytutu Astrofizyki we Włoszech. Webb dostrzegł protogromadę dzięki wykorzystaniu zjawiska soczewkowania grawitacyjnego zapewnionego przez Gromadę Pandora (Abell 2744).
Obserwowanie początków powstawania wielkich gromad galaktyk jak Pandora czy Warkocz Bereniki jest bardzo trudne, gdyż wszechświat się rozszerza, a to oznacza, że docierające do nas z coraz większej odległości fale świetlne są coraz bardziej rozciągnięte, przesuwając się ku podczerwieni. Przed Webbem nie dysponowaliśmy instrumentem, który rejestrowałby podczerwień w wystarczająco dużej rozdzielczości. Teleskop Webba powstał właśnie po to, by wypełnić tę lukę w astronomii. I, jak widać, świetnie się sprawdza.
Sprawdzają się też przewidywania mówiące, że największą korzyść osiągniemy ze współpracy Webba z Hubble'em.Te siedem galaktyk w protogromadzie zostało wytypowanych właśnie przez Teleskop Hubble'a jako potencjalnie interesujący cel badawczy. Hubble nie ma jednak możliwości obserwowania światła o długości fali większej niż bliska podczerwień, dlatego też nie był w stanie dostarczyć nam zbyt wielu danych. Uzyskaliśmy je dzięki Webbowi.
Co więcej, autorzy badań nad protogromadą przypuszczają, że współpraca Webba z Roman Grace Telescope, który ma zostać wystrzelony w 2027 roku, a który bazuje na jednym z teleskopów przekazanych NASA przez agencję wywiadowczą, może dostarczyć nam jeszcze więcej informacji o początkach gromad galaktyk.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Webba zaobserwował szczegóły zawierających krzemiany chmur w atmosferze odległej planety. W jej atmosferze bez przerwy dochodzi do mieszania, wznoszenia i opadania materiału w 22-godzinym cyklu. Wynikiem tego są tak olbrzymie zmiany jasności, że wspomniana planeta jest najbardziej zmiennym znanym nam obiektem o masie planetarnej.
Naukowcy, na czele których stoi Brittany Miles z University of Arizona, zauważyli też wyjątkowo wyraźne sygnały świadczące o obecności wody, metanu i tlenku węgla oraz dowód na występowanie w atmosferze dwutlenku węgla. Tym samym Teleskop Webba wykrył największą liczbę molekuł zauważonych jednorazowo w atmosferze egzoplanety.
Wspomniana egzoplaneta, VHS 1256 b, znajduje się w odległości 40 lat świetlnych od Ziemi o okrąża 2 gwiazdy. Okres jej obiegu wynosi ponad 10 000 lat. VHS 1256 b znajduje się około 4-krotnie dalej od swoich gwiazd, niż Pluton od Słońca. To czyni ją idealnym celem dla obserwacji za pomocą Webba. Dobiegające z niej światło nie miesza się ze światłem z jej gwiazd macierzystych, mówi Miles. Uczona dodaje, że w górnych partiach temperatura jej atmosfery sięga 830 stopni Celsjusza.
Webb zauważył też dwa rodzaje ziaren krzemianów w chmurach. Mniejsze mogą być wielkości cząstek dymu, większe zaś są jak bardzo gorące miniaturowe ziarenka piasku. VHS 1256 b ma bardzo słabą grawitację, dlatego też chmury występują bardzo wysoko w jej atmosferze, co pozwala na ich obserwację. Drugą przyczyną tak gwałtownych zjawisk w atmosferze jest młody wiek planety. Naukowcy szacują, że uformowała się ona zaledwie 150 milionów lat temu i przez najbliższy miliard lat będzie się schładzała i zmieniała.
Wiele z cech, które zaobserwowano na VHS 1256 b zauważono wcześniej na innych planetach. Jednak w ich przypadku wymagało to wielu obserwacji za pomocą różnych teleskopów. Tutaj zaś Teleskop Webba dostarczył wszystkich informacji jednocześnie. A to nie wszystko. Naukowcy uważają, że przez najbliższe miesiące i lata, analizując dane dostarczone przez Webba, będą zdobywali kolejne informacje. Mamy tutaj olbrzymią ilość danych uzyskanych w niedługim czasie. Czujemy olbrzymi potencjał i mamy nadzieję na wiele odkryć w danych, zebranych w ciągu zaledwie kilku godzin obserwacji, cieszy się Beth Biller z Uniwersytetu w Edynburgu.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.