Wrzesień 2019

Astronomowie odkryli najmasywniejszą gwiazdę neutronową

Gwiazdy neutronowe to najgęstsze obiekty gwiazdowe we Wszechświecie. Choć naukowcy badają te kosmiczne obiekty od dziesięcioleci, wciąż nie potrafimy zrozumieć natury ich wnętrz. Jednak najnowsze odkrycie może poszerzyć naszą wiedzę w zakresie gwiazd neutronowych.

 

Zespół z Północnoamerykańskiego Obserwatorium Fal Grawitacyjnych (NANOGrav), korzystając z Radioteleskopu Green Bank, odkrył szybko obracający się pulsar milisekundowy. Obiekt pod nazwą J0740+6620 znajduje się około 4 500 lat świetlnych od nas i jest to najmasywniejsza znana nam gwiazda neutronowa.

Jej masa, przy średnicy 30 kilometrów, wynosi 2,17 mas Słońca. Wcześniejsze badania nad falami grawitacyjnymi, które zostały wykryte przez detektor LIGO i powstały w wyniku kolizji gwiazd neutronowych, wskazują, że odkryty obiekt J0740+6620 jest blisko przekroczenia granicy tego, jak bardzo masywny i zwarty może stać się obiekt kosmiczny bez zapadnięcia się do czarnej dziury.

 

Dzięki dokładnym badaniom, astrofizycy będą mogli określić maksymalną masę, możliwą dla gwiazdy neutronowej, a także zrozumieć fizykę materii przy tak ekstremalnie wysokich gęstościach. Co więcej, pulsary, które emitują bliźniacze wiązki fal radiowych ze swoich biegunów magnetycznych, można wykorzystać jako kosmiczny odpowiednik zegarów atomowych.

 


Badacze odkryli owalną planetę pozasłoneczną, na której panują ekstremalne warunki

WASP-121b to niezwykła planeta, nieco przypominająca gazowego Jowisza, lecz posiadająca temperaturę liczoną w tysiącach stopni. Jest to pierwsza odkryta planeta, która posiada stratosferę, ale w przeciwieństwie do Ziemi, posiada warstwę tlenku tytanu zamiast ozonu. Planeta WASP-121 znajduje się około 900 lat świetlnych od Ziemi.

Górna atmosfera planety jest znacznie gorętsza niż dolne warstwy i osiąga temperatury rzędu przekraczając 2500 °C. WASP-121b jest tak gorąca, że większość znajdujących się tam metali topi się, a część z nich ucieka z atmosfery i trafia w przestrzeń kosmiczną.

 

Jak donosi „Astronomical Journal”, planeta jest położona tak blisko gwiazdy, że brak jej wodoru i helu - najlżejszych pierwiastków. Gdy gazy te są absorbowane przez gwiazdę, a wraz z nimi uciekają również inne pierwiastki, w tym żelazo i magnez w postaci gazowej.

Planeta znajduje się zaledwie 3,8 miliona kilometrów od gwiazdy, co stanowi 2,5% odległości między Ziemią a Słońcem. Wysoka temperatura WASP-121b powoduje wydęcie, a w połączeniu z silnym przyciąganiem ulega dodatkowej deformacji. Planeta nie jest sferyczna, lecz ma kształt wydłużonego owalu.

„Obserwujemy tę planetę, ponieważ panujące tam warunki są tak ekstremalne.” – powiedział główny badacz David Sing z Johns Hopkins University – „Dzięki teleskopowi Hubble’a mamy szansę ujrzeć uciekanie cięższych pierwiastków. Szukaliśmy głównie magnezu, ale udało się zaobserwować żelazo, które znalazło się również w atmosferach innych egzoplanet. Było jednak zaskoczeniem, że znajdowało się na tak dużych wysokościach, tak daleko od planety. Metale ciężkie uciekają częściowo dlatego, że planeta jest tak duża, a ​​jej grawitacja jest stosunkowo słaba.”

Obserwacje były częścią projektu Panchromatic Comparative Exoplanet Treasury (PanCET). Astronomowie skupili się na 20 egzoplanetach i obserwowali je w ultrafiolecie, świetle widzialnym i podczerwieni w celu poszerzenia naszej wiedzy i zrozumienia ich.

 


Największy radioteleskop świata zarejestrował kolejne powtarzające się rozbłyski radiowe

Sferyczny radioteleskop z 500-metrową aperturą, ( ang. Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope ) w skrócie FAST, jest obecnie największym radioteleskopem działającym na Ziemi. Został oddany do użytku w Chinach w 2016 r., i już pod koniec sierpnia tego roku dokonał pierwszego ważnego odkrycia. Udało się zlokalizować ponowny szybki rozbłysk radiowy.

Szybkie rozbłyski radiowe - FRB - to potężne źródła promieniowania elektromagnetycznego, które trwają przeważnie zaledwie kilka milisekund. Zdecydowana większość z tych zjawisk występuje jednorazowo i znika, ale niedawno astrofizycy zaczęli odkrywać nowy rodzaj FRB - powtarzające się szybkie rozbłyski radiowe. Mają one kluczowe znaczenie dla zrozumienia tych zjawisk. Chińscy astrofizycy dołożyli swoją cegiełkę do ich poznania.

 

Specjaliści badali miejsce, w którym w 2015 roku za pomocą radioteleskopu Arecibo, odkryto rozbłysk znany jako FRB 121102. Od sierpnia do września bieżącego roku udało im się odkryć ponad 100 emisji z tego miejsca. To największa ilość powtórzeń FRB o jakiej wiemy.

Jest bardzo wiele hipotez odnośnie przyczyn powstawania szybkich rozbłysków radiowych. Poszukiwano ich w zderzeniach gwiazd neutronowych, czarnych dziur, a nawet w aktywności obcych cywilizacji. Ostatnia teoria na temat powstawania FRB zakłada, że mają one związek z magnetarami, gwiazdami neutronowymi o ekstremalnie silnym polu magnetycznym. Anomalię radiową zwaną jako FRB 121102 najłatwiej wytłumaczyć właśnie w ten sposób.

 

Radioteleskop FAST, zlokalizowany jest w naturalnej głębokiej depresji w prowincji Guizhou w południowo-zachodnich Chinach. Astronomowie obiecują sobie po nim bardzo dużo. Oprócz badań FRB, teleskop FAST ma pomóc w obserwacjach fal grawitacyjnych, egzoplanet oraz wysokoenergetycznego promieniowania kosmicznego.

 

 


Według astronomów Uran posiada "ciepłe" pierścienie

Jowisz i Saturn nie są jedynymi planetami w Układzie Słonecznym, zawierającymi systemy pierścieni. Uran również posiada pierścienie, a naukowcy zdołali właśnie po raz pierwszy zmierzyć ich temperaturę.

 

Najnowsze badania zostały przeprowadzone przez zespół z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, który skorzystał z teleskopów ALMA (Atacama Large Millimeter Array) i VLT (Bardzo Duży Teleskop), znajdujących się w Chile. Naukowcy wykonali zdjęcia termiczne, które ujawniły coś zaskakującego.

 

Okazuje się, że Uran posiada „ciepłe” pierścienie o temperaturze 77 kelwinów, czyli -196,15 stopni Celsjusza. Dla porównania, powierzchnia Urana sięga nawet 47 kelwinów (około -226 stopni Celsjusza), a zatem jest chłodniejsza od samych pierścieni.

Źródło: Uniwersytet Kalifornijski w Berkeley

Przeprowadzone obserwacje wykazały również, że system pierścieni Urana jest na swój sposób wyjątkowy. Najjaśniejszy i najgęstszy z nich, tzw. pierścień epsilon, składa się jedynie z materii o wielkości piłek golfowych i większych, ale brakuje w nim mikroskopijnych cząstek. Pył jest obecny jedynie pomiędzy pierścieniami. Dla porównania, pierścienie Saturna posiadają materię o mikroskopijnych i większych rozmiarach, natomiast pierścienie Jowisza i Neptuna składają się głównie z drobnego pyłu.

Naukowcy ustalili, że pierścienie Urana są bardzo ciemne, a średnica pierścienia epsilon wynosi od 20 do 100 kilometrów. To bardzo niewiele, w porównaniu do pierścieni Saturna, które rozciągają się na dziesiątki tysięcy kilometrów. Badacze nie potrafią wyjaśnić, dlaczego pierścienie Urana posiadają inną strukturę, a przede wszystkim, dlaczego są cieplejsze od powierzchni planety.

 


Wenus mogła kiedyś posiadać oceany wody, które spowolniły rotację planety

Na planecie Wenus panują piekielne warunki, dlatego szanse na obecność życia bakteryjnego są naprawdę małe. Jednak najnowsze badania wskazują, że dawna Wenus mogła w dużej mierze przypominać dzisiejszą Ziemię i posiadać nawet własne oceany. Naukowcy przypuszczają, że to właśnie oceany wody mogły zamienić Wenus w piekło.

 

Współczesna Wenus posiada atmosferę, która w ponad 96% składa się z dwutlenku węgla i posiada chmury kwasu siarkowego. Co więcej, na powierzchni planety panują skrajnie wysokie temperatury rzędu około 460 stopni Celsjusza. Nieprzyjazne warunki wynikają między innymi ze specyficznego ruchu obrotowego - jedna doba na planecie Wenus trwa aż 243 dni ziemskie! Oznacza to, że dany region jest przez kilka miesięcy nieustannie nagrzewany przez Słońce.

 

Jednak w odległej przeszłości, Wenus, podobnie jak Mars, mogła posiadać własne oceany i przypominać współczesną Ziemię, a jedna doba prawdopodobnie trwała znacznie krócej. Badania przeprowadzone przez naukowców z agencji NASA, Uniwersytetu w Bangor i Uniwersytetu Waszyngtońskiego wskazują, że Wenus mogła ostatecznie przeobrazić się w piekielną planetę właśnie z powodu obecności oceanów.

 

Symulacje komputerowe wskazują, że pływy morskie stopniowo spowalniają prędkość obrotową planety. Dla przykładu, proces ten wydłuża dobę na Ziemi o około 20 sekund na milion lat. Jeśli Wenus posiadała oceany to zachodziły na niej podobne zjawiska z tą różnicą, że były one spowodowane przez Słońce.

Źródło: NASA

Jak wynika z przeprowadzonych badań, siły pływowe na Wenus mogły być na tyle duże, że skutecznie spowolniły rotację planety, lecz efekt był zależny od głębokości oceanów i szybkości, z jaką Wenus obracała się na początku. W najbardziej ekstremalnym przypadku, siły pływowe mogły spowalniać ruch obrotowy Wenus aż o 72 dni ziemskie na milion lat. Oznacza to, że doba na planecie Wenus mogła wydłużyć się do obecnej wartości w ciągu zaledwie 10-50 milionów lat.

 

Co więcej, światło słoneczne mogło w tym czasie doprowadzić do odparowania oceanów i w stosunkowo bardzo krótkim czasie zamienić planetę Wenus w piekło. Najnowsze badania pokazują, że odtwarzanie sił pływowych ma ważne znaczenie dla lepszego poznania historii danej planety. Jednak niektórzy naukowcy mimo wszystko wierzą, że planeta Wenus wciąż może zawierać życie. Przypuszcza się, że bakterie mogą być obecne w chmurach – wysoko nad powierzchnią planety, gdzie panują bardziej przyjazne warunki.

 


We Wszechświecie jest 10 razy więcej galaktyk niż podejrzewano

Dotychczasowe szacunki wskazują, że w widzialnym Wszechświecie może istnieć od 170 do 200 miliardów galaktyk. Jednak z najnowszych badań, przeprowadzonych przez międzynarodowy zespół astronomów wynika, że liczba ta jest zdecydowanie za niska i powinniśmy pomnożyć ją aż dziesięciokrotnie.

 

Naukowcy skorzystali ze zdjęć głębokiego kosmou i innych danych, pochodzących z Teleskopu Kosmicznego Hubble'a oraz Głębokiego Pola Hubble'a. Na tej podstawie stworzono trójwymiarowe obrazy i odtwarzano liczbę galaktyk na różnym etapie rozwoju Wszechświata. Następnie, przy pomocy modeli matematycznych, ustalono liczbę galaktyk, których nie potrafilibyśmy zobaczyć dzisiejszymi teleskopami.

 

Badania pozwoliły ustalić, że w widzialnym Wszechświecie znajduje się  około 10 razy więcej galaktyk niż dotychczas podejrzewaliśmy. Ich liczba może wynosić nawet 2 biliony. To oznacza, że aż 90% galaktyk jest nam zupełnie nieznanych i nie potrafimy ich dostrzec, ponieważ mogą być zbyt ciemne i/lub zbyt odległe.

 

Profesor astrofizyki i główny autor badania, Christopher Conselice z Uniwersytetu Nottingham powiedział: "To zdumiewające, że ponad 90% galaktyk we Wszechświecie musi jeszcze zostać przebadanych. Kto wie jakie interesujące właściwości znajdziemy, gdy zaczniemy obserwować te galaktyki przy pomocy teleskopów kolejnej generacji". 

 


Astrofizycy mają nowy pomysł na zlokalizowanie ciemnej materii

Astronomowie zastosowali rewolucyjną metodę wykrywania ciemnej materii w gromadach galaktyk. Technika ta pozwala „zobaczyć” rozkład ciemnej materii z rekordową precyzją i być może pozwoli w przyszłości zbadać jej naturę. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie naukowym Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).

 

W ostatnich dziesięcioleciach, astronomowie próbowali zrozumieć prawdziwą naturę tajemniczej substancji, która stanowi większość materii we Wszechświecie, oraz odwzorować jej rozkład. Dwóch astronomów, Mireia Montes z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii oraz Ignacio Trujillo z Instytutu Astrofizyki Wysp Kanaryjskich, dokonali postępu na tym polu. Naukowcy wykorzystali dane, które pozyskano z pomocą programu Frontier Fields, aby dokładnie zbadać rozkład ciemnej materii.

 

Mireia Montes wyjaśniła, że bardzo słabe światło w gromadach galaktyk pozwala zobaczyć rozmieszczenie ciemnej materii. Światło to, pochodzące z wewnątrz gromad, jest produktem ubocznym oddziaływań między galaktykami. Podczas tych interakcji, poszczególne gwiazdy wyrzucane są ze swoich galaktyk i swobodnie poruszają się wewnątrz gromady. Gdy zdołają uwolnić się od sił grawitacji swoich galaktyk, trafiają tam, gdzie znajduje się większość masy, głównie ciemnej materii, w gromadzie.

Źródło: NASA/ESA/HST Frontier Fields (STScI)

Gwiazdy te rozmieszczone są niemal tak samo, jak ciemna materia i nie zderzają się ze sobą. Zamiast tego, przemieszczają się zgodnie z grawitacyjnym potencjałem całej gromady. Jak wynika z badań, światło wewnątrz gromady jest rozmieszczone prawie tak jak ciemna materia i ujawnia jej rozkład dokładniej, niż jakakolwiek inna metoda, polegająca na wykorzystaniu wskaźników świetlnych.

 

Powyższa metoda jest również wydajniejsza od soczewkowania grawitacyjnego – złożonej techniki, wymagającej precyzyjnego odtworzenia zjawiska soczewkowania i czasochłonnych kampanii spektroskopowych. Metoda wykorzystana przez astronomów opiera się jedynie na głębokich zdjęciach kosmosu.

 

Wyniki badań wskazują, że wreszcie posiadamy możliwość przyjrzenia się naturze ciemnej materii. Ignacio Trujillo wskazuje, że jeśli ciemna materia oddziałuje sama ze sobą, interakcje te możemy zaobserwować jako drobne odchylenia rozkładu ciemnej materii od bardzo słabej poświaty gwiazd. Astronomowie zamierzają przetestować swoją metodę na innych gromadach, po czym inne zespoły badawcze przeprowadzą własne analizy. W kolejnych latach, Montes i Trujillo będą mogli zbadać setki gromad galaktyk, korzystając z przyszłych teleskopów kosmicznych, takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.

 


Wszechświat rozszerza się szybciej, niż przypuszczano

Astronomowie dokonali pomiaru tempa ekspansji Wszechświata. Jednak najnowszy wynik znów pokazuje nam, że kosmos rozszerza się znacznie szybciej, niż powinien w oparciu o warunki, jakie powstały tuż po Wielkim Wybuchu.

 

Ustalenie stałej Hubble'a, czyli szybkości ekspansji Wszechświata, pozostaje dla naukowców sporym wyzwaniem. Według danych satelity Planck, który mierzył mikrofalowe promieniowanie tła, stała Hubble'a powinna wynosić 67,4 km/s na megaparsek z mniej niż 1% niepewności.

 

Stałą Hubble'a można obliczyć na wiele sposobów. Kiedyś, Edwin Hubble obserwował tzw. przesunięcie dopplerowskie oddalających się mgławic, czyli zmiany długości fal światła w miarę oddalania się obiektu. Jednak dziś mamy do dyspozycji bardziej precyzyjne metody.

 

Współcześnie, obliczenia często opierają się o świece standardowe, takie jak gwiazdy zmienne – cefeidy. Poznanie jasności tych gwiazd pozwala na dokładne obliczenie odległości. Przykładowo w 2018 roku, obliczenia dokonane na cefeidzie dostarczyły nam danych, z których wynika, że tempo ekspansji Wszechświata jest na poziomie 73,5 km/s na megaparsek. Pomiar ten zmniejszył prawdopodobieństwo wystąpienia błędu do 1 do 3000. Teraz dokonano kolejnych pomiarów, które jeszcze bardziej zmniejszyły ryzyko błędu.

 

Badania przeprowadzone z pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, które skupiały się na ustaleniu jasności 70 cefeid w Wielkim Obłoku Magellana, pozwoliły określić nową stałą Hubble'a. Wynosi ona 74,03 km/s na megaparsek – to około 9% szybciej niż szacunki oparte o dane satelity Planck. Jednocześnie szansa, że taka rozbieżność mogłaby być błędem, spadła do 1 na 100 000.

 

Naukowcy wciąż nie rozumieją, dlaczego po raz kolejny otrzymali wynik, który tak bardzo różni się od szacunków, wynikających z pomiaru mikrofalowego promieniowania tła. Zagadki tej wciąż nie udało się rozwiązać, dlatego badacze zamierzają przeprowadzać kolejne pomiary, aby przynajmniej mieć pewność, że zostały one wykonane w sposób prawidłowy. Jednak naukowcy zdają sobie sprawę z tego, że rozwiązanie zagadki ze stałą Hubble'a być może będzie wymagało nowej fizyki.

 


Na Ceres zlokalizowano ogromny wulkan

Zdjęcia planety karłowatej Ceres, wykonane przez sondę kosmiczną Dawn w 2016 roku, wskazują na istnienie ogromnego wzniesienia. Obecność tej niezwykłej struktury geologicznej sprawia, że Ceres staje się jeszcze bardziej interesującym celem dla przyszłych misji kosmicznych.

 

Według szacunków NASA, góra o nazwie Ahuna Mons wznosi się na wysokość ponad 4 kilometrów, a jej zbocza posiadają młode pionowe smugi zamiast starych kraterów. Historia powstania tego wzniesienia pozostaje dla nas tajemnicą, choć naukowcy przedstawili właśnie swoją nową teorię.

 

Liczne pomiary grawitacyjne oraz badania geometryczne Ceres wskazują, że głęboko pod powierzchnią planety karłowatej mogła powstać bańka zawierająca mieszaninę błota, skał i słonej wody, która wypychała obfitą w lód skorupę, a w słabym punkcie zdołała przebić się przez powierzchnię, po czym zestaliła się i uformowała górę.

Źródło: Dawn Mission/NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA

Naukowcy przypuszczają, że wzniesienie Ahuna Mons jest wielkim wulkanem błotnym. Ceres, planeta karłowata krążąca pomiędzy orbitami Marsa i Jowisza jest największym ciałem niebieskim w tamtejszym pasie planetoid i może stać się celem misji kosmicznych. Przyszłe badania być może pozwolą zrozumieć, w jaki sposób powstała góra Ahuna Mons, oraz czy na planecie karłowatej Ceres panują odpowiednie warunki dla przetrwania życia bakteryjnego.

 

 

 

 


Zlokalizowano planetę, która może nadawać się do zamieszkania

Międzynarodowy zespół astronomów odkrył w pobliskim układzie gwiezdnym trzy nowe planety skaliste. Wśród nich jest egzoplaneta, na której mogą panować odpowiednie warunki dla rozwoju i przetrwania życia bakteryjnego.

 

Trzy nowe planety orbitują wokół czerwonego karła Gliese 1061, który znajduje się zaledwie 17 lat świetlnych od Słońca. Jest to 20. gwiazda, najbliższa Układowi Słonecznemu. Naukowcy odkryli w tym systemie trzy planety, które nazwano: Gliese 1016 b, Gliese 1016 c oraz Gliese 1016 d.

 

Wszystkie egzoplanety są skaliste i przypominają Ziemię pod względem wielkości. Jednak astronomowie zwrócili uwagę, że Gliese 1016 d, która jest położona najdalej od swojej gwiazdy macierzystej, znajduje się w tzw. strefie zamieszkania. Na jej powierzchni powinny panować temperatury umożliwiające przejście wody w stan ciekły.

Źródło: NASA/Ames/JPL-Caltech

Niestety, Gliese 1061 jest czerwonym karłem, a gwiazdy tego typu są często niespokojne i mogą emitować rozbłyski zabójczego promieniowania ultrafioletowego i rentgenowskiego. Obecność czerwonego karła zmniejsza szanse na istnienie życia na planecie Gliese 1016 d.

 

Badania planet pozasłonecznych to element poszukiwania życia poza Układem Słonecznym. Same obserwacje niewiele pomogą, lecz w dalekiej przyszłości, gdy technika pójdzie do przodu, będziemy mogli zorganizować pierwszą misję kosmiczną, która zbada planetę krążącą wokół gwiazdy innej niż Słońce.

 

 


Strony