luty 2020

Astronomowie po raz pierwszy odkryli tlen cząsteczkowy w innej galaktyce

W galaktyce oddalonej o 500 milionów lat świetlnych od Słońca, astronomowie wykryli tlen cząsteczkowy. Jest to trzecie takie odkrycie poza Układem Słonecznym i pierwsze poza Drogą Mleczną.

 

Jak wynika z obecnego stanu wiedzy, tlen to trzeci najliczniejszy pierwiastek we Wszechświecie, tuż za wodorem i helem. Astronomowie od dawna poszukiwali tlenu w kosmosie, prowadząc obserwacje spektroskopowe oraz w zakresie fal milimetrowych, lecz jak dotąd nie przyniosło to efektów.

 

W przeszłości wykryto tlen cząsteczkowy w mgławicy Oriona. Wysunięto hipotezę, że tlen w kosmosie wiąże się z wodorem i tworzy lód wodny, który przylega do ziaren pyłu. Jednak w Mgławicy Oriona masowo rodzą się nowe gwiazdy i możliwe, że intensywne promieniowanie z bardzo gorących, młodych gwiazd powoduje sublimację lodu wodnego i rozdzielanie cząsteczek, uwalniając tlen. Rozważania naukowców doprowadziły do odkrycia.

 

Galaktyka Markarian 231, znajdująca się około 561 milionów lat świetlnych od Ziemi, jest zasilana kwazarem. Przypuszcza się, że w jej centrum mogą znajdować się nawet dwie wirujące wokół siebie supermasywne czarne dziury. Aktywne jądro galaktyki generuje ciągłe wstrząsy, które mogą uwalniać tlen z wody w obłokach molekularnych.

Z pomocą radioteleskopu IRAM w Hiszpanii, astronomowie przez 4 dni obserwowali galaktykę Markarian 231 na różnych długościach fal. W uzyskanych danych, zgodnie z wysuniętą hipotezą, odkryto sygnaturę spektralną tlenu. Emisję, którą zarejestrowano w odległości 32 265 lat świetlnych od centrum tej galaktyki, może wynikać z interakcji między aktywnym odpływem molekularnym napędzanym przez jądro galaktyki, a chmurami molekularnymi dysku zewnętrznego.

 

Naukowcy chcą przeprowadzić dalsze obserwacje, aby upewnić się, że dane zostały poprawie zinterpretowane. Pierwsza detekcja tego zjawiska poza Drogą Mleczną pozwoli lepiej zrozumieć tlen cząsteczkowy w galaktykach oraz odpływ molekularny z aktywnego jądra galaktyki.

 


Gigantyczne kolizje mogły spowodować zmiany w budowie Urana oraz Neptuna

Lodowe giganty Układu Słonecznego – Uran i Neptun – są do siebie podobne pod wieloma względami, jednak posiadają też zaskakujące różnice. Astronomowie od dawna próbują dowiedzieć się skąd biorą się te rozbieżności. Ostatnie badania pokazują jednak, że ich przyczyną mogą być dwie gigantyczne kolizje.

Badanie opublikowane w czasopiśmie Royal Astronomical Society pokazało w jaki sposób kosmiczne kolizje mogły oddzielić od siebie planety.

Uran oraz Neptun posiadają wiele wspólnych cech. Planety mają niezwykle podobną budowę, jednak Neptun jest o około 18% cięższy. Lodowe giganty posiadają również podobne księżyce o specyficznym, nieregularnym kształcie.

W ramach badań planetolodzy przeprowadzili symulacje, aby sprawdzić, w jaki sposób uderzenia mogły wpłynąć na planety. Uran oraz Neptun zostały uderzone przez planetoidę o masie od jednej do trzech razy większej od masy Ziemi. Kluczowy był jednak przebieg kolizji.

Zdaniem naukowców uderzenie ukośne jest najlepszym wytłumaczeniem powstawania Urana, ponieważ wyrzucony materiał mógł spowodować uformowanie się księżyców. W przypadku Neptuna najbardziej prawdopodobna jest silna, bezpośrednia kolizja, która wpłynęła na jądro planety.

„Wyraźnie pokazujemy, że początkowo planety formowały się w niemal identyczny sposób. Prawdopodobne kolizje spowodowały jednak powstanie znacznych różnic a budowie Urana oraz Neptuna.” – wyjaśnił współautor badan – Ravit Helled z Uniwersytetu w Zurychu.

Lodowe giganty zostały zbadane przez sondę Voyager 2 odpowiednio w 1986 oraz 1989 roku. Dzięki zebranym informacjom naukowcy mogą udoskonalić modele planet oraz zbadać w jaki sposób zostały one uformowane. Najnowsze odkrycia zostały opublikowane w czasopiśmie Royal Astronomical Society.


Serce Plutona odgrywa kluczową rolę w cyrkulacji atmosferycznej

Naukowcy z NASA dokonali zaskakującego odkrycia na Plutonie. Najnowsze badania wykazały, że wielkie lodowe serce, które znajduje się na powierzchni tej planety karłowatej, w istotny sposób wpływa na cyrkulację atmosferyczną. Struktura ta sprawia, że wiatry wieją w kierunku przeciwnym do obrotu Plutona.

 

Azotowe serce, znane jako Tombaugh Regio, zostało odkryte w 2015 roku dzięki misji sondy kosmicznej New Horizons. Obecność tej struktury traktowano raczej jako ciekawostkę – przynajmniej dotychczas. Najnowsze badania potwierdziły, że lodowe serce jednak nie jest wyłącznie ozdobą tej planety karłowatej.

 

Cienka atmosfera Plutona składa się w większości z azotu. Również struktura Tombaugh Regio jest częściowo pokrywa zamrożonym azotem. W ciągu dnia, cienka warstwa lodu z azotem ogrzewa się i przekształca w parę, natomiast w nocy skrapla się i ponownie tworzy lód. Ze względu na ten proces, tę charakterystyczną strukturę faktycznie można porównać do bijącego serca, które pompuje i rozprowadza po całej planecie karłowatej azotowe wiatry.

Jak wynika z najnowszych badań, przeprowadzonych przez zespół naukowców, którym kierował astrofizyk i planetolog Tanguy Bertrand z NASA Ames Research Center, opisany wyżej proces popycha atmosferę Plutona i powoduje, że krąży w kierunku przeciwnym do obrotu planety karłowatej. W ten sposób powstaje zjawisko, znane jako retro-rotacja. Gdy powietrze wieje blisko powierzchni Plutona, przenosi ciepło, ziarenka lodu i cząsteczki mgły, tworząc smugi i równiny ciemnego wiatru w północnych i północno-zachodnich obszarach planety karłowatej.

 

Większość lodu azotowego na Plutonie znajduje się właśnie w strukturze Tombaugh Regio. Co ciekawe, zanim sonda New Horizons odwiedziła ten obszar, naukowcy zakładali, że jest on niemal całkowicie płaski. Tymczasem jego lewa część to pokrywa lodowa o długości tysiąca kilometrów i położona jest w basenie Sputnik Planitia, którego głębokość wynosi około 3 km. Jest to obszar, który utrzymuje większość lodu azotowego Plutona z powodu niskiego wzniesienia. Natomiast prawa część serca składa się z wyżyn i bogatych w azot lodowców, które rozciągają się do basenu.

Aby zobrazować topografię Plutona i jego pokrywy lodu azotowego, skorzystano z danych misji New Horizons, a następnie wykonano symulację cyklu azotowego z pomocą modelu prognozy pogody i określono, jak powietrze wieje przy powierzchni. Okazało się, że na wysokości ponad 4 km, przez większą część roku, wiatr wieje w kierunku zachodnim, czyli w kierunku przeciwnym do obrotu planety karłowatej. Azot pochodzący ze struktury Tombaugh Regio paruje na północy i zamienia się w lód na południu, a jego ruch powoduje, że wiatr wieje na zachód.

 

Naukowcy odkryli również silny prąd szybko przemieszczającego się wiatru na powierzchni wzdłuż zachodniej granicy basenu Sputnik Planitia. Ten przepływ powietrza przypomina zjawiska obserwowane na Ziemi, np. prąd morski Kuro Siwo w północno-zachodniej części Oceanu Spokojnego. Azot atmosferyczny zamieniający się w lód napędza ten wzór wiatru. Wysokie klify Sputnik Planitia wychwytują ziemne powietrze w basenie, gdzie krąży i staje się silniejszy, gdy przechodzi przez zachodni region.

 

Te wzory wiatru, pochodzące z azotowego serca Plutona mogą wyjaśniać, dlaczego ciemne równiny i smugi wiatru powstają w zachodniej części basenu Sputnik Planitia. Wiatry mogą przenosić ciepło, ogrzewając powierzchnię, lub mogą erodować i przyciemniać lód, przenosząc i osadzając cząsteczki mgły. Gdyby wiatr na Plutonie wirował w innym kierunku, jego krajobraz mógłby wyglądać zupełnie inaczej. Zdaniem naukowców, basen Sputnik Planitia może mieć równie ważne znaczenie dla klimatu Plutona, co oceany dla klimatu na Ziemi.