Październik 2019

Odkryto aż 20 nowych księżyców Saturna

Jowisz to największa planeta Układu Słonecznego, jednak wraz z najnowszym odkryciem przestała być numerem jeden pod względem ilości posiadanych znanych księżyców. Astronomowie namierzyli bowiem aż 20 nowych księżyców, które krążą wokół Saturna. Oznacza to, że ten gazowy olbrzym ze spektakularnym systemem pierścieni posiada oficjalnie największą ilość znanych księżyców.

 

Odkrycia dokonał zespół pod przewodnictwem Scotta S. Shepparda z Instytutu Carnegiego w Waszyngtonie, który korzystał z teleskopu Subaru. Wszystkie nowe księżyce posiadają średnicę około 5 kilometrów. Dwa obiekty potrzebują około dwóch lat, aby wykonać pełny obieg wokół planety, podczas gdy pozostałe potrzebują ponad trzech lat. Co ciekawe, tylko trzy odkryte księżyce krążą w tym samym kierunku, w którym obraca się planeta.

Źródło: NASA/JPL-Caltech/Space Science Institute/Paolo Sartorio

Saturn posiada teraz 82 znane nam księżyce i tym samym jest planetą z największą ilością potwierdzonych księżyców w Układzie Słonecznym. Dla porównania, wokół Jowisza krąży 79 znanych księżyców. Jednak dzięki trwającym badaniom wciąż odkrywamy nowe. W zeszłym roku, zespół kierowany przez Scotta S. Shepparda odkrył 12 nowych księżyców Jowisza.

 

Naukowcy podejrzewają, że grupy zewnętrznych księżyców, które posiada zarówno Jowisz, jak i Saturn, wskazują na dawną kolizję, w wyniku której zniszczeniu uległ duży księżyc. Zderzenie to mogło doprowadzić do defragmentacji ciała niebieskiego. Kolejne odkrycia, a także badania orbit księżyców Jowisza i Saturna, mogą pomóc ustalić ich pochodzenie.

 


Kolizja dwóch gwiazd wyprodukowała ogromne ilości złota i spowodowała grawitacyjne "kołysanie" Wszechświata

Od jakiegoś czasu kolejne zespoły naukowców odkrywają fale grawitacyjne. Jednak jedno takie odkrycie jest inne od poprzednich - tym razem dokonano detekcji fal powstałych w wyniku zderzenia się dwóch gwiazd neutronowych.

 

Najnowsze piąte wykrycie fal grawitacyjnych miało miejsce 17 sierpnia. Zdarzenie zostało oznaczone jako GW170817. Po raz pierwszy udało się namierzyć sygnał, który został wyemitowany podczas kolizji dwóch gwiazd neutronowych, podczas gdy wcześniejsze sygnały miały związek z kolizją dwóch masywnych czarnych dziur.

 

Jednak to jeszcze nie wszystko. Gdy detektory LIGO i Virgo zarejestrowały fale grawitacyjne, liczne obserwatoria rozmieszczone na całej planecie oraz w kosmosie wykryły fale elektromagnetyczne w różnych zakresach długości fal, które najprawdopodobniej pochodzą z tego samego źródła. To oznacza, że w wyniku kolizji dwóch gwiazd neutronowych zaobserwowaliśmy fale grawitacyjne i elektromagnetyczne jednocześnie.

 

Zderzenie nastąpiło około 130 milionów lat świetlnych od Ziemi w galaktyce NGC 4993 w gwiazdozbiorze Hydry, czyli znacznie bliżej niż podczas poprzednich detekcji fal grawitacyjnych. Co więcej, sygnał był słabszy i trwał przez 100 sekund, w porównaniu do około jednej sekundy podczas poprzednich tego typu zdarzeń. Omawiane gwiazdy neutronowe posiadały masy 1,1 i 1,6 masy Słońca.

 

Kolizja tych ciał niebieskich doprowadziła do wybuchu tzw. kilonowej - jest to wybuch tysiąc razy jaśniejszy od wybuchu gwiazdy nowej. Kilonowe mogą być odpowiedzialne za rozprzestrzenianie w kosmosie ciężkich pierwiastków chemicznych, takich jak złoto i platyna. Naukowcy twierdzą, że mamy do czynienia z początkiem nowej ery tzw. astronomii wieloaspektowej, która polega na zbieraniu danych w różnych formach, czyli łączy astronomię fal grawitacyjnych oraz astronomię fal elektromagnetycznych. 

 

 

 

 

 


Zauważono czarną dziurę pochlaniającą gwiazdę

Należący do NASA teleskop kosmiczny TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) ma za zadanie poszukiwanie nowych planet. Tymczasem astronomowie niespodziewanie zaobserwowali dzięki niemu czarną dziurę konsumującą gwiazdę.

 Czarne dziury zwany też studniami grawitacyjnymi to obiekty kosmiczne które są w stanie absorbować materię. Najczęściej wchłaniają obłoki gazowe, ale niekiedy dochodzi również do tego że uda im się pożreć gwiazdę. Gdy czarna dziura znajdzie się w pobliżu zacznie powoli wysysać z niej gaz powodując że zacznie ona erodować, aż do momentu kiedy zatrzymana zostanie reakcja termojądrowa.

 

Jest też inna ewentualność. Jeśli gwiazda zbliży się wystarczająco blisko do horyzontu zdarzeń czarnej dziury jest przez nią rozrywana. Dochodzi wtedy do zjawiska zakłócenia pływowego  w wyniku czego rozpada się na fragmenty będące skazanymi na pożarcie przez czarną dziurę obłokami gazowymi. Właśnie taki fenomen udało się zaobserwować w styczniu tego roku dzięki teleskopowi TESS.

 

Wybuch świadczący o procesie konsumpcji gwiazdy został nazwany ASASSN-19bt ponieważ wykryto go dzięki światowej sieci 20 zrobotyzowanych teleskopów ASAS-SN  wyspecjalizowanych w poszukiwaniach supernowych. Krótko po odkryciu wykonano kolejne obserwacje za pomocą dostępnych teleskopów kosmicznych.

Jedną z najciekawszych dokonał teleskop SWIFT, ale najbardziej korzystne ustawienie w przestrzeni względem tego fenomenu miał właśnie TESS, który dzięki temu był w stanie zaobserwować rozszarpywanie gwiazdy i powstawanie pierścienia akrecyjnego gazu, który potem został wchłonięty po przejściu horyzontu zdarzeń czarnej dziury.

 


We Wszechświecie jest 10 razy więcej galaktyk niż sądzono

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 próbują potwierdzić, że Wielki Wybuch rzeczywiście miał miejsce!

Zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu, nasz Wszechświat powstał około 13,8 miliarda lat temu w wyniku kosmicznej eksplozji, gdy materia i energia zaczęły rozprzestrzeniać się we wszystkich kierunkach. Uważa się, że okres kosmicznej inflacji odpowiada wielkoskalowej strukturze Wszechświata i wyjaśnia, dlaczego kosmos i mikrofalowe promieniowanie tła wydają się być w dużej mierze jednorodne we wszystkich kierunkach. Dotychczas nie udało się pozyskać dowodów, które jednoznacznie potwierdzałyby hipotezę inflacji kosmologicznej lub wykluczały teorie alternatywne, lecz dzięki najnowszym badaniom, naukowcy być może opracowali sposób na przetestowanie jednej z kluczowych części kosmologicznego modelu Wielkiego Wybuchu.

 

Teoria kosmicznej inflacji stwierdza, że 10−36 sekund po Wielkim Wybuchu, osobliwość, w której koncentrowała się cała materia i energia, zaczęła się rozszerzać. Uważa się, że epoka kosmologicznej inflacji trwała do 10−33–10−32 sekund po Wielkim Wybuchu, po czym zwolniło się tempo rozszerzania Wszechświata. Według tej teorii, początkowa ekspansja kosmosu była szybsza niż prędkość światła.

 

Teoria pomaga wyjaśnić, dlaczego istnieją prawie takie same warunki w odległych od siebie regionach Wszechświata. Jeśli kosmos pochodzi od maleńkiej objętości przestrzeni, która urosła do rozmiarów większych, niż jesteśmy w stanie zaobserwować, wyjaśniałoby to, dlaczego wielkoskalowa struktura Wszechświata jest niemal jednolita i jednorodna.

 

Istnieją także inne teorie, wyjaśniające powstanie Wszechświata, lecz dotychczas brakowało zdolności do falsyfikacji którejkolwiek z nich. Dlatego zespół astronomów z Uniwersytetu Harvarda i Centrum Astrofizyki Harvard-Smithsonian w Cambridge opracował niezależny od modelu sposób odróżniania inflacji od alternatywnych scenariuszy. Zgodnie z tą propozycją, ogromne pola w pierwotnym Wszechświecie doświadczałyby fluktuacji kwantowych i perturbacji gęstości, które bezpośrednio rejestrowałyby skalę wczesnego Wszechświata w funkcji czasu, tj. działałyby jako „standardowy zegar Wszechświata”.

Źródło: NASA/WMAP

Dokonując pomiaru sygnałów, które miałyby pochodzić z tych pól, kosmologowie byliby w stanie stwierdzić, czy zostały zaszczepione jakiekolwiek zmiany w gęstości podczas fazy kurczenia się lub rozszerzania wczesnego Wszechświata. Pozwoliłoby to wykluczyć alternatywy dla teorii kosmicznej inflacji.

 

Perturbacje te byłyby źródłem wszelkich zmian gęstości, obserwowanych przez astronomów we Wszechświecie. To, w jaki sposób te warianty zostały ukształtowane, można określić obserwując tło Wszechświata – a konkretnie, jego rozszerzanie się lub kurczenie.

 

Astronomowie zidentyfikowali potencjalny sygnał, który można byłoby zmierzyć z pomocą dostępnych obecnie instrumentów badawczych, takich jak obserwatorium kosmiczne Plancka, Sloan Digital Sky Survey, VLT Survey Telescope, czy Dragonfly Telescope. W poprzednich badaniach sugerowano, że zmiany gęstości pierwotnego Wszechświata można wykryć poszukując dowodów na niegaussowości, które są korektami dla funkcji Gaussa przy pomiarze wielkości fizycznej - w tym przypadku, mikrofalowego promieniowania tła.

 

Powstanie Wszechświata jest prawdopodobnie jedną z największych zagadek nauki i kosmologii. Jeśli stosując powyższą metodę będzie można wykluczyć alternatywne teorie, przybliży nas to o krok do zrozumienia początków czasu, kosmosu i samego życia.

 


Odkryto najstarszą gromadę galaktyk, które powstały 13 miliardów lat temu

Międzynarodowy zespół astronomów odkrył 12 galaktyk, które mają około 13 miliardów lat. Jest to najstarsza gromada galaktyk, jaką kiedykolwiek zaobserwowano. Odkrycia dokonano z pomocą teleskopów Subaru, Keck i Gemini.

 

Jedna z odnalezionych galaktyk to Himiko – ogromny obiekt, który odkryto 10 lat temu dzięki teleskopowi Subaru. Odnalezienie jej sugeruje, że wielkie struktury, takie jak gromady galaktyk, istniały już wtedy, gdy Wszechświat był bardzo młody i miał zaledwie 800 milionów lat.

 

We współczesnym Wszechświecie, gromady galaktyk mogą składać się z setek obiektów, lecz naukowcy nie potrafią wyjaśnić, w jaki sposób powstają. Aby lepiej zrozumieć proces powstawania gromad, astronomowie poszukują potencjalnych progenitorów w starożytnym Wszechświecie.

Źródło: NAOJ/Harikane et al.

Protogromady to gęste układy kilkudziesięciu galaktyk wczesnego Wszechświata, które rosną w gromady. Są to rzadkie systemy o wyjątkowo wysokiej gęstości i trudno jest je znaleźć. Odkrycie najstarszej gromady galaktyk było możliwe dzięki zastosowaniu szerokiego pola widzenia teleskopu Subaru do mapowania dużego obszaru nieba.

 

Na mapie Wszechświata, którą wykonano z pomocą wspomnianego teleskopu, odkryto kandydata na protogromadę – z66OD, w której galaktyki są 15 razy bardziej skoncentrowane niż normalnie w tamtym okresie. Naukowcy przeprowadzili obserwacje z pomocą teleskopów Keck i Gemini i potwierdzili istnienie 12 galaktyk, które istniały już 13 miliardów lat temu. Jest to najstarsza znana nam protogromada.

 


Przedstawiono niezwykle szczegółową wizualizację czarnej dziury

Wykonanie pierwszego w historii zdjęcia horyzontu zdarzeń czarnej dziury było bardzo trudnym wyczynem, w który zaangażowani byli naukowcy z całego świata, choć uzyskany obraz był w stosunkowo niskiej rozdzielczości. Po udoskonaleniu naszej ziemskiej technologii będziemy mogli uzyskać jeszcze lepsze obrazy. Tymczasem agencja kosmiczna NASA stworzyła wizualizację, która pokazuje, czego możemy się spodziewać po zdjęciach aktywnie akreującej materię supermasywnej czarnej dziury w wysokiej rozdzielczości.

 

Warto na wstępie wyjaśnić, że nie jesteśmy w stanie bezpośrednio zobaczyć czarnej dziury. Dlatego cała nasza wiedza na temat tych kosmicznych obiektów pochodzi od zjawisk, które występują w jej najbliższym otoczeniu. Również wykonanie pierwszego w historii zdjęcia czarnej dziury było możliwe dzięki materii, która znajduje się blisko niej.

Pierwsze zdjęcie czarnej dziury M87 - źródło: EHT Collaboration

W rzeczywistości, pierwszy symulowany obraz czarnej dziury został obliczony z pomocą komputera IBM 7040 w latach 60. XX wieku, a następnie narysowany przez francuskiego astrofizyka Jeana-Pierre'a Lumineta w 1978 roku.

Źródło: Jean-Pierre Luminet

Co ciekawe, powyższy obraz oraz symulacja, którą właśnie opracowała amerykańska agencja kosmiczna NASA, są bardzo podobne do siebie. W obu przypadkach widzimy czarny okrąg, dysk akrecyjny oraz zmianę częstotliwości i długości fali światła.

Źródło: NASA Goddard Space Flight Center/Jeremy Schnittman

Jednak symulacja NASA jest o wiele bardziej szczegółowa i pokazuje nam, czego możemy spodziewać się w przyszłości. Wizualizacje tego typu pomagają naukowcom zrozumieć ekstremalną fizykę wokół supermasywnych czarnych dziur.