Zaskakująca obserwacja gwiazdy neutronowej. Naukowcy zachwyceni
Kosmiczny teleskop rentgenowski XRISM przyjrzał się gwieździe neutronowej GX13+1, będącej wypalonym jądrem dawnej, ogromnej gwiazdy. Głównym tematem badania był generowany przez ten obiekt wiatr, który – według naukowców – miał być podobny do tego generowanego przez supermasywne czarne dziury. Jednak obserwacje wykazały coś zgoła odmiennego.
Spis treści: Miękkie promieniowanie rentgenowskie Dwa wiatry Granica Eddingtona Powolny i gęsty wiatr Wystrzelony dwa lata temu kosmiczny teleskop XRISM prowadzi obserwacje obiektów emitujących promieniowanie rentgenowskie. Ma to pozwolić lepiej zrozumieć cały wachlarz kosmicznych zagwozdek: od ruchów materii, przez skład chemiczny gazu międzygwiazdowego i międzygalaktycznego, aż po wpływ czarnych dziur na powstawanie galaktyk i ewolucję Wszechświata. Za tym potężnym narzędziem astronomicznym stoją trzy agencje kosmiczne: japońska JAXA, NASA i Europejska Agencja Kosmiczna (ESA). Miękkie promieniowanie rentgenowskie Dzisiaj na łamach prestiżowego magazynu „Nature” pojawił się artykuł opisujący zaskakujące dane z obserwacji prowadzonych przez jeden z instrumentów teleskopu na gwieździe neutronowej GX13+1. Mowa o Resolve, spektrometrze mikro-kalorymetrycznyM (micro-calorimeter) do obserwacji miękkiego promieniowania rentgenowskiego w zakresie ~0,3-12 keV. Gwiazda neutronowa GX13+1 stanowi jasne źródło promieniowania rentgenowskiego, które pochodzi z tzw. dysku akrecyjnego. Gorąca materia dysku stopniowo opada spiralnie w dół, uderzając w powierzchnię gwiazdy neutronowej. Ten sposób zasilenia gwiazdy neutronowej wpływa również na generowane przez nią emisje. A te bezpośrednio wpływają na środowisko kosmiczne, przekształcając je. Ale instrument Resolve, obserwujący te zdarzenia, wyjawił naukowcom znacznie więcej szczegółów niż oczekiwali. – Gdy tylko zobaczyliśmy bogactwo szczegółów w zebranych przez Resolve danych, poczuliśmy, że jesteśmy świadkami czegoś absolutnie przełomowego. Dla wielu z nas było to spełnienie marzenia, za którym goniliśmy przez dekady – powiedział Matteo Guainazzi, naukowiec projektu XRISM w ESA. Dwa wiatry Mowa o kosmicznych wiatrach generowanych przez tę gwiazdę neutronową. Wiatrach, które pojawiają się również w układach supermasywnych czarnych dziur znajdujących się w centrach galaktyk. Wiatry te mogą wywoływać zapadanie się gigantycznych obłoków molekularnych, co wpływa bezpośrednio na powstawanie gwiazd. Z drugiej strony mogą też hamować proces formowania się gwiazd poprzez podgrzewanie i rozrywanie obłoków molekularnych. Astronomowie nazywają to „sprzężeniem zwrotnym” i podkreślają, że wiatry z supermasywnej czarnej dziury mogą kontrolować wzrost całej galaktyki macierzystej. W tym miejscu wróćmy do obserwacji gwiazdy neutronowej. Badacze zdecydowali się skupić na niej, ponieważ jest bliżej nas niż supermasywna czarna dziura, a przede wszystkim jest jasna i łatwiejsza do prowadzenia obserwacji. Według założeń, mechanizmy generowania wiatrów z gwiazd neutronowych i supermasywnych czarnych dziur powinny się pokrywać. W dodatku tuż przed planowanymi obserwacjami GX13+1 niespodziewanie stała się jeszcze jaśniejsza, osiągając, a nawet przekraczając teoretyczny pułap, znany jako granica Eddingtona. Mowa o teoretycznym limicie masy gwiazdy lub dysku akrecyjnego, przy którym promieniowanie generowane przez ciśnienie wyrównuje się z siłą grawitacji. Jeśli gwiazda przekroczy ten limit, jej luminacja jest tak wysoka, że zdmuchuje zewnętrzne warstwy obiektu, a masa osiąga swoją teoretyczną granicę. Granica Eddingtona Innymi słowy: im więcej materii opada na zwarty obiekt, taki jak czarna dziura lub gwiazda neutronowa, tym więcej energii jest uwalniane. Im szybciej energia jest uwalniana, tym większe ciśnienie wywiera ona na inny opadający materiał, wypychając więcej jej z powrotem w przestrzeń kosmiczną. Na granicy Eddingtona ilość wytwarzanego światła o wysokiej energii jest zasadniczo wystarczająca, aby przekształcić niemal całą opadającą materię w wiatr kosmiczny. Był to wyjątkowy i cudowny przypadek, że właśnie w takim momencie XRISM obserwował GX13+1. – Nawet gdybyśmy próbowali, nie moglibyśmy tego zaplanować. System przeszedł z około połowy swojej maksymalnej mocy promieniowania do czegoś znacznie intensywniejszego, tworząc wiatr gęstszy niż kiedykolwiek wcześniej – powiedział Chris Done z Uniwersytetu w Durham w Wielkiej Brytanii, główny naukowiec opisywanego badania. Powolny i gęsty wiatr Okazało się jednak, że ten wiatr był niespodziewanie powolny. Jego prędkość utrzymywała na poziomie około 1 miliona km/godz. A chociaż dla nas jest to prędkość nieosiągalna, to w porównaniu z wiatrami kosmicznymi wytwarzanymi w pobliżu granicy Eddingtona wokół supermasywnej czarnej dziury, które mogą osiągnąć 20 do 30 procent prędkości światła, czyli ponad 200 milionów km/godz., wiatr z GX13+1 miał wręcz ślimaczą prędkość. – Wciąż jestem zaskoczony, jak „powolny” i gęsty jest ten wiatr. Tak gęsty, że zaciemnia wszystko wokół – mówił Chris Done. Skąd tak duża różnica? Według badaczy, problem może sprowadzać się do temperatury dysku akrecyjnego, który tworzy się wokół centralnego obiektu. Wbrew intuicji, supermasywne czarne dziury mają zazwyczaj dyski akrecyjne o niższej temperaturze niż dyski wokół układów podwójnych o masie gwiazdowej z czarnymi dziurami lub gwiazdami neutronowymi. Naukowcy spekulują, że materia jest znacznie łatwiej absorbowana niż promieniowanie rentgenowskie, co może powodować szybsze wiatry obserwowane w układach czarnych dziur. Jeśli tak, odkrycie to może zmienić nasze rozumienie interakcji energii i materii w jednych z najbardziej ekstremalnych środowisk we Wszechświecie, zapewniając pełniejszy wgląd w złożone mechanizmy kształtujące galaktyki i napędzające kosmiczną ewolucję. Lepsze zrozumienie tego problemu może przynieść opracowywana właśnie misja NewAthena, przy której pracują również polscy naukowcy i inżynierowie. Źródło: Nature Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Kosmiczna sensacja – nieznany nauce obiekt emituje dwa rodzaje sygnału, dokładnie co 44 minuty
To odkrycie jest naukową zagadką – astronomowie natknęli się na nigdy wcześniej nie obserwowany obiekt. Dziwna gwiazda wysyła sygnały radiowe i rentgenowskie jednocześnie, z niespotykaną regularnością.
Spis treści ASKAP J1832-0911 : tajemniczy sygnał z kosmosu ASKAP i Chandra – przypadkowa współpraca zrodziła wielkie odkrycie Nowy rozdział w astronomii Astronomowie z Międzynarodowego Centrum Badań Radioastronomicznych (ICRAR), współpracując z zespołami z całego świata, odkryli niezwykłe kosmiczne zjawisko. Tajemniczy obiekt co 44 minuty wysyła sygnał trwający 2 minuty. Naukowcy nie potrafią wyjaśnić, czym dokładnie jest ten obiekt. ASKAP J1832-0911 : tajemniczy sygnał z kosmosu Nieznany nauce obiekt, nazwany ASKAP J1832-0911, emituje impulsy zarówno fal radiowych jak i promieniowania rentgenowskiego, w długich odstępach czasu, wynoszących dokładnie 44 minuty. To pierwsze takie odkrycie – dotychczas nie znaliśmy żadnych ciał niebieskich zachowujących się w ten sposób. Szczegóły odkrycia opisano w artykule w prestiżowym czasopiśmie „Nature”. ASKAP J1832-0911 jest gwiazdą, ale ponieważ zachowuje się w unikatowy sposób, uznano że należy do odkrytej niedawno klasy obiektów, nazwanych LPT (ang. long-period transients). Te enigmatyczne źródła sygnałów zostały po raz pierwszy zauważone w 2022 roku i od tego czasu zidentyfikowano ich zaledwie dziesięć. Są wyjątkowe ze względu na nieregularne i rzadkie emisje – ich impulsy występują co kilka minut lub godzin, co odróżnia je od innych znanych źródeł fal radiowych. Na przykład pulsarów, u których takie oscylacje zachodzą wiele razy na sekundę. ASKAP i Chandra – przypadkowa współpraca zrodziła wielkie odkrycie ASKAP to nazwa radioteleskopu znajdujący się na terenach Wajarri w Australii. Odegrał on kluczową rolę w detekcji tajemniczego sygnału. Nie mniej istotna była obserwacja tej samej części nieba przez Obserwatorium Rentgenowskie Chandra należące do NASA. Dr Ziteng Wang mówi, że to „jak znalezienie igły w stogu siana”, bo Chandra obejmuje znacznie mniejszy fragment nieba niż ASKAP, a zbieżność tych dwóch obserwacji w czasie była czystym przypadkiem. Nowy rozdział w astronomii Naukowcy przyznają, że póki co nie potrafią jednoznacznie wyjaśnić, czym jest zagadkowy obiekt ani dlaczego zachowuje się w tak nietypowy sposób. Spekulują że może być magnetarem – gwiazdą neutronową, czyli pozostałością po supernowej, z ekstremalnym polem magnetycznym. Albo układem podwójnym z silnie namagnesowanym białym karłem. Żadna z hipotez nie tłumaczy jednak wszystkich obserwowanych cech, co sugeruje możliwość istnienia zupełnie nowej fizyki lub nieznanych etapów ewolucji gwiazd. Współautorka odkrycia, prof. Nanda Rea z Instytutu Nauk Kosmicznych w Hiszpanii podkreśla, że odkrycie to otwiera nowe możliwości badawcze. Obserwacja emisji w dwóch zakresach promieniowania jest niezwykle cenna i może pomóc w identyfikacji kolejnych tego typu obiektów. ASKAP J1832-0911 znajduje się w naszej Galaktyce, około 15 tys. lat świetlnych od Ziemi. Źródło: Nature Nasza autorka Magdalena Rudzka Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.
Astronomowie znaleźli źródło szybkich rozbłysków radiowych. Czy to pomoże nam zrozumieć te zjawiska?
Szybkie rozbłyski radiowe to niezwykle krótkie, ale bardzo intensywne impulsy promieniowania radiowego, które trwają zaledwie milisekundy. Są emitowane przez niezwykle gęste obiekty, jak gwiazdy neutronowe i prawdopodobnie czarne dziury. Te milisekundowe rozbłyski mogą przenosić ogromną ilość energii – wystarczającą do krótkotrwałego przyćmienia całych galaktyk. A naukowcy z MIT znaleźli sposób na określenie źródła tych potężnych rozbłysków.
Spis treści: Możliwe źródła pochodzenia FRB Między pulsarem a magnetarem Magnetosfera gwiazdy neutronowej Fast Radio Bursts (FRBs), czyli szybkie błyski radiowe, zostały po raz pierwszy odkryte w 2007 roku w danych archiwalnych z radioteleskopu Parkes w Australii. Od tamtej pory astronomowie zidentyfikowali setki takich zjawisk, ale ich pochodzenie nadal jest przedmiotem intensywnych badań. W tej chwili wiemy o nich, że: trwają od ułamków do kilku milisekund; w tym czasie transmitują tyle energii, ile Słońce produkuje w ciągu kilku dni; większość zarejestrowanych FRB pochodzi spoza naszej Galaktyki, co sugeruje odległe źródła, choć niektóre zostały zaobserwowane w Drodze Mlecznej. FRB można podzielić na dwa typy – powtarzalne, które emitują wiele impulsów z tego samego miejsca oraz jednorazowe, które pojawiają się tylko raz. Możliwe źródła pochodzenia FRB Badacze wciąż nie znają dokładnego mechanizmu powstawania FRB. Podejrzewają, że mogą być one związane z: magnetarami (rodzajem gwiazd neutronowych o bardzo silnym polu magnetycznym); zderzeniami gwiazd neutronowych; procesami zachodzącymi w aktywnych jądrach galaktyk; egzotycznymi zjawiskami, jak np. implikacje działania ciemnej materii czy technologii obcych cywilizacji (choć to ostatnie to spekulacja). Od 2007 roku astronomowie wykryli tysiące FRB, których lokalizacje wahają się od naszej własnej Galaktyki do odległości nawet 8 miliardów lat świetlnych. Ale całkiem niedawno astronomowie z jednej z najbardziej prestiżowych uczelni technicznych świata – Massachusetts Institute of Technology (MIT) – ustalili pochodzenie co najmniej jednego szybkiego rozbłysku radiowego. Wykorzystali do tego narzędzie, które – według badaczy – będzie mogło odnaleźć źródła większości zarejestrowanych FRB. W opublikowanym w czasopiśmie „Nature” badaniu, zespół skupił się na FRB 20221022A –szybkim rozbłysku radiowym, który został wykryty w galaktyce oddalonej o około 200 milionów lat świetlnych. Sygnał trwa około dwóch milisekund i jest stosunkowo typowym FRB pod względem jasności. Między pulsarem a magnetarem Współpracownicy zespołu z McGill University odkryli jednak, że FRB 20221022A wykazywał jedną wyjątkową właściwość. Światło pochodzące z tego rozbłysku było silnie spolaryzowane, a kąt polaryzacji tworzył gładką krzywą w kształcie litery „S”. Ten wzór jest interpretowany jako dowód na to, że miejsce emisji FRB obraca się. To cecha wcześniej obserwowana w pulsarach, które są silnie namagnesowanymi, obracającymi się gwiazdami neutronowymi. Zaobserwowanie podobnej polaryzacji w szybkich rozbłyskach radiowych było pierwszym, co sugeruje, że sygnał mógł powstać w pobliżu gwiazdy neutronowej. Zespół skupił się na określeniu dokładnej lokalizacji sygnału radiowego, analizując jego scyntylację. Jest to proces fizyczny, w którym materia emituje światło w wyniku absorpcji energii promieniowania jonizującego, takiego jak promieniowanie gamma, beta, alfa czy neutrony. Emitowane światło ma zwykle postać krótkich błysków, które można wykryć za pomocą specjalistycznych urządzeń, takich jak liczniki scyntylacyjne. W wielkim uproszczeniu można powiedzieć, że scyntylacja przypomina migotanie gwiazd na nocnym niebie. Naukowcy zbadali zmiany jasności FRB i ustalili, że rozbłysk radiowy musiał powstać w bezpośrednim sąsiedztwie jego źródła, a nie znacznie dalej, jak przewidywały niektóre modele. Magnetosfera gwiazdy neutronowej Naukowcy szacują, że FRB 20221022A eksplodował z regionu, który znajduje się bardzo blisko obracającej się gwiazdy neutronowej, w odległości maksymalnie 10 000 kilometrów. To mniej niż odległość między Nowym Jorkiem a Singapurem. W tak bliskiej odległości wybuch prawdopodobnie wyłonił się z magnetosfery gwiazdy neutronowej – wysoce magnetycznego regionu bezpośrednio otaczającego gwiazdę. Odkrycia zespołu stanowią pierwszy rozstrzygający dowód na to, że szybki rozbłysk radiowy może pochodzić z magnetosfery. – W tych środowiskach gwiazd neutronowych pola magnetyczne są naprawdę na granicy tego, co Wszechświat może wygenerować – mówi główny autor artykułu dr Kenzie Nimmo z MIT's Kavli Institute for Astrophysics and Space Research. – Toczyło się wiele debat na temat tego, czy ta jasna emisja radiowa może w ogóle wydostać się z tej ekstremalnej plazmy – dodaje badacz. Natomiast Kiyoshi Masui, profesor nadzwyczajny fizyki na MIT uważa, że wokół tych wysoce magnetycznych gwiazd neutronowych, znanych również jako magnetary, atomy nie mogą istnieć. – Zostałyby po prostu rozerwane przez pola magnetyczne – mówi naukowiec. Dodaje, iż nowe wyniki badań uznaje za wyjątkowo ekscytujące. – Odkryliśmy, że energia zmagazynowana w tych polach magnetycznych, w pobliżu źródła, jest skręcana i rekonfigurowana w taki sposób, że może być uwalniana jako fale radiowe, które możemy zobaczyć w połowie Wszechświata – podkreśla fizyk. Na koniec dodajmy, że szybkie rozbłyski radiowe są wykorzystywane jako narzędzie do badania właściwości Wszechświata. Analizując, jak fale radiowe przechodzą przez różne regiony kosmosu, naukowcy mogą badać m.in. rozmieszczenie gazu międzygalaktycznego czy pole magnetyczne przestrzeni międzygwiezdnej. A odkrycie naukowców z MIT może nam to bardzo ułatwić. Źródło: phys.org Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Skąd wzięły się tajemnicze szybkie rozbłyski radiowe? Naukowcy znaleźli rozwiązanie tej zagadki
Fast Radio Burst (FRB), czyli szybki rozbłysk radiowy po raz pierwszy udało się zarejestrować 17 lat temu. Od tamtej chwili wykryto tysiące tego typu rozbłysków. Jednak wciąż nie wiemy, co wywołuje FRB. Zespół badaczy z California Institute od Technology (Caltech) sądzi, że generowane są w ogromnych galaktykach pełnych młodych gwiazd.
Spis treści: Tysiące szybkich rozbłysków radiowych Sygnał z odległego kosmosu Potężne magnetary Młoda gwiazda z krótkim życiem Nie wiemy, co je wywołuje. A mimo to nasze radioteleskopy zarejestrowały tysiące sygnałów określanych jako Fast Radio Burst (FRB) – szybkie rozbłyski radiowe. Czy nowa analiza wykonana przez specjalistów Caltechu pozwoli wreszcie zrozumieć ten fenomen? Zacznijmy od tego, co już wiemy o tych zjawiskach. Pierwsze wykrycie Fast Radio Burst miało miejsce w 2007 roku. Dokonał tego zespół prowadzony przez astronoma Duncana Lorimera, pracującego przy radioteleskopie Parkes w Australii. Ta początkowa detekcja, znana jako „Lorimer Burst”, wywołała duże zainteresowanie. Pochodziła z odległego obszaru poza naszą Galaktyką i była niezwykle energetyczna. Uznano to wówczas za niespotykane. Tysiące szybkich rozbłysków radiowych Od tamtej pory zarejestrowano tysiące FRB, w tym około 50 z powtarzających się źródeł. Jednym z takich źródeł jest FRB 121102. Wykryto je w 2012 roku w Puerto Rico przy pomocy legendarnego teleskopu w Arecibo. Teleskop CHIME w Kanadzie odegrał również kluczową rolę w masowym wykrywaniu FRB, gromadząc od 2018 roku największy, liczący kilka tysięcy zidentyfikowanych sygnałów katalog FRB. Ale zarejestrowanie sygnału to jedno, a zrozumienie jego genezy – drugie. Kierowany przez astronomkę Kritti Sharma z California Institute of Technology, międzynarodowy zespół przeprowadził analizę dotychczasowych obserwacji. Ustalił, że FRB najczęściej pochodzą z galaktyk o stosunkowo młodych populacjach gwiazd. Naukowcy nie spodziewali się jednak, że galaktyki te są dość duże, z dużą liczbą gwiazd – co w rzeczywistości jest dość rzadkie. Zdaniem badaczy sugeruje to, iż może być coś niezwykłego w sposobie generowania FRB. Sygnał z odległego kosmosu Mamy już całkiem dobre pojęcie o tym, czym są FRB. To bardzo silne, ale bardzo krótkie emisje promieniowania radiowego, które trwają od ułamków milisekund do kilku sekund. Pochodzą z całego nieba, a ich źródła oddalone są od milionów do miliardów lat świetlnych. Często błyskają tylko raz i nigdy więcej. Wiemy też, że te zarejestrowane pochodzą z bardzo odległego kosmosu. Właśnie to powoduje, że są one niemożliwe do przewidzenia i trudne do wyśledzenia. Mimo to jesteśmy coraz lepsi w ich wykrywaniu za pomocą obserwacji szerokokątnych, a także w lokalizowaniu ich galaktyk macierzystych. Naukowcy pracują teraz nad wyjaśnieniem, co może je generować. Potężne magnetary Pierwszy FRB wykryty w 2020 roku w naszej kosmicznej okolicy, czy w rozciągającej się na, bagatela, 100 do 200 tysięcy lat świetlnych Drodze Mlecznej, został przypisany magnetarowi. To rodzaj gwiazdy neutronowej, która ma pole magnetyczne 1000 razy silniejsze niż zwykły obiekt tego typu. Interakcja między polem magnetycznym a grawitacją obiektu może powodować „trzęsienia” gwiazd, które generują błyski radiowe. Ale nie wszystkie FRB zachowują się tak samo, więc możliwe jest, że istnieje więcej niż jeden rodzaj źródła. Zawężenie miejsca, w którym znajdują się te źródła, mówi nam coś o warunkach środowiskowych, które najprawdopodobniej je wytwarzają. A to z kolei pozwala nam wnioskować o tym, czym one są. W ramach nowej próby wykrycia i zlokalizowania FRB, Kritti Sharma i jej koledzy zebrali obserwacje za pomocą interferometru radiowego o nazwie Deep Synoptic Array. Dokładnie zbadali właściwości 30 galaktyk emitujących FRB. Ustalili, że wybuchy radiowe zazwyczaj pojawiają się w galaktykach z populacjami młodych gwiazd. Młoda gwiazda z krótkim życiem Nie jest to zaskakujące, jeśli źródłami FRB są magnetary, które należą do młodych gwiazd neutronowych. Dlatego spodziewamy się znaleźć je w miejscach, gdzie większość gwiazd jest młoda. Dodajmy, że w astrofizyce gwiazdy, które dają początek zjawiskom takim jak supernowe nazywa się progenitorami. Gwiazda progenitorowa to masywny obiekt, który eksploduje jako supernowa i zostawia po sobie czarną dziurę lub gwiazdę neutronową. Chociaż niektóre FRB zostały wcześniej wykryte w populacjach starych gwiazd i w galaktykach o niskiej masie, analiza zespołu wykazała, że zdecydowanie najczęstszymi progenitorami są galaktyki o wysokiej masie z młodymi gwiazdami. Zespół przeprowadził symulacje i znalazł możliwe rozwiązanie. Magnetary emitujące FRB mogą powstawać w wyniku łączenia się gwiazd podwójnych. Jest to bardziej prawdopodobne w środowiskach z bardziej masywnymi gwiazdami, takimi jak galaktyki zidentyfikowane przez naukowców. Nadal nie mamy pełnego wyjaśnienia pochodzenia FRB. Jednak badania te znacznie wzmacniają argumenty przemawiające za magnetarami. Dodatkowo sugerują, że w grę wchodzą również szczególne okoliczności ich powstawania. Źródło: Nature. Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Ta gwiazda neutronowa wiruje z obłędną prędkością. W ciągu jednej sekundy obraca się aż 716 razy!
Jeśli analizy astronomów zostaną potwierdzone przyszłymi obserwacjami, to gwiazda neutronowa 4U 1820-30 stanie się najszybciej wirującą gwiazdą wśród znanych rentgenowskich układów podwójnych. Wiruje tak szybko, że w ciągu zaledwie jednej sekundy obraca się aż 716 razy! Tym samym potwierdza obecną teoretyczną górną granicę prędkości wirowania gwiazd neutronowych, określaną na około 730 obrotów na sekundę.
Spis treści: Ekstremalnie szybkie wirowanie 100 tysięcy razy jaśniejsza od Słońca Gwiezdny kanibalizm Odległa o 27 tys. lat świetlnych martwa gwiazda wydaje się bawić na jednej z najbardziej epickich gwiezdnych dyskotek, jakie kiedykolwiek widzieliśmy. Gwiazda neutronowa 4U 1820-30 wiruje tak szybko wokół swojej osi centralnej, że wykonuje zapierające dech w piersiach 716 obrotów na sekundę. Jedynie słynny pulsar PSR J1748-2446ad obraca się z taką prędkością. Odkrycie to, jak twierdzi zespół kierowany przez astrofizyka Gaurava Jaisawala z Technical University of Denmark, potwierdza obecną teoretyczną górną granicę prędkości wirowania gwiazd neutronowych. Uznaje się, że to około 730 obrotów na sekundę. Ekstremalnie szybkie wirowanie Spróbujmy porównać tę prędkość do czegoś znanego nam bliżej. Pralki domowe wykonują od około 800 do 1600 obrotów na minutę (obr./min). Prędkość 800 obr./min odpowiada około 13 obrotom na sekundę, a 1600 obr./min to około 27 obrotów na sekundę​. Najbardziej zbliżoną do opisywanej gwiazdy neutronowej prędkość uzyskują wysokowydajne wirniki w turbinach gazowych. Np. turbiny w silnikach lotniczych montowanych w myśliwcach mogą osiągać prędkości rzędu kilkuset obrotów na sekundę. W najbardziej zaawansowanych silnikach turbiny mogą obracać się nawet w zakresie 700–800 obr./s w ekstremalnych warunkach. Jak badaczom udało się odnaleźć gwiazdę o tak zawrotnej prędkości wirowania? – Badaliśmy eksplozje termojądrowe z tego układu binarnego. Następnie znaleźliśmy niezwykłe oscylacje – mówi Jaisawal. Eksplozje te zostały zarejestrowane dzięki należącemu do NASA Neutron Star Interior Composition Explorer (NICER), teleskopowi rentgenowskiemu podróżującemu wraz z Międzynarodową Stacją Kosmiczną. 100 tysięcy razy jaśniejsza od Słońca – Podczas tych wybuchów gwiazda neutronowa staje się do 100 tys. razy jaśniejsza od Słońca i uwalnia ogromną ilość energii – dodaje astrofizyk. Ta konkretna gwiazda neutronowa, czyli 4U 1820-30, należy do układu binarnego typu rentgenowskiego. Znajduje się w gromadzie kulistej NGC 6624, która jest częścią znajdującej się w centrum Drogi Mlecznej konstelacji Strzelca. Jest to system wyjątkowy. Tworzy go gwiazda neutronowa oraz biały karzeł, które orbitują wokół siebie w ekstremalnie krótkim czasie, wynoszącym zaledwie 685 sekund, czyli około 11 minut. Dodajmy, że gwiazdy neutronowe są jednym z końcowych etapów ewolucji masywnej gwiazdy. Powstają, gdy w gwieździe o masie od 8 do 30 razy większej od masy Słońca zabraknie atomów, które mogłaby „stopić” w swoim jądrze. Wówczas gwiazda wyrzuca swoją zewnętrzną materię w eksplozji supernowej. Natomiast jądro, które nie jest już wspierane przez ciśnienie zewnętrzne dostarczane przez fuzję, zapada się pod wpływem grawitacji. W ten sposób jądro staje się gwiazdą neutronową. Czyli obiektem o masie od około 1,1 do 2,3 razy większej od masy Słońca, upakowanym w niewielką kulę o średnicy zaledwie 20 kilometrów. Gwiazdami neutronowymi są też magnetary z niezwykle silną sferą magnetyczną, a także pulsary. Pulsary rotują niezwykle szybko, wysyłając wiązki fal radiowych ze swoich biegunów. Dzięki temu wydają się „pulsować” w przestrzeni niczym kosmiczna latarnia morska. Gwiezdny kanibalizm Wiemy, że 4U 1820-30 istnieje co najmniej od lat 80. XX wieku. Bliskość obu gwiazd w tym układzie oznacza, że gwiazda neutronowa jest wystarczająco blisko, by kanibalizować swojego towarzysza. Pozbawia go materiału, który następnie gromadzi się na powierzchni gwiazdy neutronowej. Pobierana w ten sposób masa staje się coraz gęstsza i gorętsza, aż w końcu gwiazda wyrzuca ją w eksplozji termojądrowej. Właśnie te eksplozje zarejestrowała grupa prowadzona przez Gaurava Jaisawala. – Mamy do czynienia z bardzo ekstremalnymi zdarzeniami. Badając je uzyskujemy nowy wgląd w cykle życia układów podwójnych gwiazd i powstawanie pierwiastków we Wszechświecie – podkreśla badacz. W latach 2017–2022 zespół zarejestrował 15 takich wybuchów termojądrowych. Analizując pozyskane dane, naukowcy odkryli coś ciekawego. Jeden z wybuchów miał dziwną sygnaturę, oscylację o częstotliwości 716 herców. Wyglądało to tak, jakby gwiazda obracała się podczas wybuchu – co, jak ustalili naukowcy, prawdopodobnie miało miejsce. Może to oznaczać, że gwiazda neutronowa 4U 1820-30 jest pulsarem rentgenowskim o okresie 716 obrotów na minutę, zasilanym przez eksplozje termojądrowe. Ponieważ PSR J1748-2446ad jest pulsarem radiowym, oznaczałoby to, że 4U 1820-30 jest najszybszym znanym pulsarem napędzanym energią jądrową. Aby zweryfikować to odkrycie, konieczne będą dalsze obserwacje. Jeśli jednak wyniki zostaną potwierdzone, dadzą nam one nowe narzędzie do badania gwiazd neutronowych i ekstremów, jakie mogą one osiągnąć, zanim ulegną samozniszczeniu. Źródło: ScienceAlert. Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Kontrowersyjna hipoteza. Ciemna materia może ożywiać martwe gwiazdy
Wewnątrz gwiazd neutronowych może dochodzić do zaskakujących przemian ciemnej materii. Naukowcy sugerują, że jej cząstki mogą anihilować, uwalniając energię termiczną. W ten sposób gwiazda neutronowa byłaby ogrzewana od wewnątrz.
W tym artykule: Czy ciemna materia może przypominać zwykłą? Anihilacja wewnątrz gwiazd neutronowych Kontrowersyjna hipoteza Prawda czy fałsz? Nicole Bell, profesor fizyki teoretycznej z University of Melbourne, zaproponowała kontrowersyjną teorię. Dotyczy ona gwiazd neutronowych – martwych gwiazd składających się z najgęstszej materii, jaka istnieje we Wszechświecie. Zdaniem Bell gwiazdy neutronowe mogą działać jako swoiste pułapki na ciemną materię. Poruszające się z dużymi prędkościami cząstki ciemnej materii zderzałyby się ze sobą wewnątrz gwiazdy neutronowej i anihilowały. W tym procesie uwalniałaby się energia cieplna. Martwa gwiazda byłaby więc podgrzewana od środka. Zupełnie tak, jakby wracało jej „życie”. Czy ciemna materia może przypominać zwykłą? O ciemnej materii naukowcy z całkowitą pewnością mogą powiedzieć tylko kilka rzeczy. Po pierwsze, istnieje (o ile tylko dobrze rozumiemy działanie grawitacji w dużych skalach). Po drugie, stanowi aż 85 proc. całej materii obecnej we Wszechświecie. Po trzecie, nie oddziałuje ze światłem, więc nie da się jej wykryć, rejestrując promieniowanie elektromagnetyczne. Ciemna materia manifestuje się tylko poprzez siłę grawitacji. Wszystko ponad to, co wyżej, to już hipotezy. Jedna z nich zakłada, że cząstki ciemnej materii (na razie nieuchwytne) mogłyby oddziaływać same ze sobą. Oddziaływania te mogłyby mieć różny charakter. W przypadku zwykłej materii każda cząstka ma antycząstkę (np. dla elektronu jest nią pozyton). Jeśli cząstka spotka się z antycząstką, dochodzi do ich anihilacji. W procesie uwalniana jest duża ilość energii. Anihilacja wewnątrz gwiazd neutronowych Nicole Bell uznała, że anihilacji może ulegać również ciemna materia. Środowisko, w którym zachodziłby taki proces, powinno mieć ekstremalne charakterystyki. Ten warunek idealnie spełniają gwiazdy neutronowe. Ultragęste jądra pozostałe po supernowych składają się przede wszystkim z neutronów. Są one niezwykle gęsto ściśnięte. Tym samym te martwe gwiazdy mogłyby stanowić pułapki na ciemną materię. Albo – w innym ujęciu – działałyby jako swoiste detektory ciemnej materii, umożliwiające jej badanie. Do tego jednak powinien być spełniony pewien podstawowy warunek. – Wychwytywanie i anihilacja ciemnej materii w gwiazdach neutronowych stanowiłyby źródło ciepła, zapobiegające ochłodzeniu gwiazdy – wyjaśnia portalowi space.com Nicole Bell. Czyli martwe gwiazdy musiałyby być podgrzewane, kiedy wewnątrz nich dochodzi do anihilacji „ciemnych” cząstek. Miałyby wówczas wskazującą na to sygnaturę cieplną. Najbliższa Ziemi gwiazda neutronowa z silnym polem magnetycznym zaczęła się dziwnie zachowywać Naukowcy zarejestrowali nietypowe sygnały radiowe docierające z uśpionej gwiazdy. To magnetar, który przez ponad dekadę był nieaktywny. Jednak w ostatnich latach ta gwiazda neutronowa znów z... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/najblizsza-ziemi-gwiazda-neutronowa-z-silnym-polem-magnetycznym-zaczela-sie-dziwnie-zachowywac-2418665.jpg" width="938" height="663" alt="Najbliższa Ziemi gwiazda neutronowa z silnym polem magnetycznym zaczęła się dziwnie zachowywać" title="Najbliższa Ziemi gwiazda neutronowa z silnym polem magnetycznym zaczęła się dziwnie zachowywać" /> Kontrowersyjna hipoteza Ten fragment propozycji Bell jest bodajże najbardziej kontrowersyjny. Jak zauważył jeden z komentatorów na space.com, naukowczyni przyjęła, że anihilacja cząstek ciemnej materii poskutkuje pojawieniem się „zwykłych” fotonów. Czyli promieniowania elektromagnetycznego wykrywanego przez instrumenty badawcze. Dlaczego jednak nie miałyby być to raczej „ciemne” fotony, które nie będą oddziaływać ze zwykłą materią? W takim przypadku nie dochodziłoby wcale do jej podgrzewania. – Mógłbym równie łatwo spekulować, że anihilacja ciemnej materii jest źródłem ciemnej energii – zauważa anonimowy komentator. Prawda czy fałsz? Co ciekawe, teoria Bell ma szanse zostać zweryfikowana. Do tego należałoby zmierzyć temperaturę gwiazd neutronowych. Gdyby okazały się cieplejsze, niż przewiduje teoria, byłby to punkt dla hipotezy australijskiej fizyczki. Taka obserwacja byłaby co prawda trudna – gwiazdy neutronowe są bardzo małe i bardzo chłodne – jednak nie niemożliwa. – Temperatury tych gwiazd skutkowałoby emisją w bliskiej podczerwieni, którą być może uda się zaobserwować za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba – zauważa Nicole Bell. Jest jeszcze plan B: białe karły. Również wewnątrz nich mogłaby zachodzić anihilacja cząstek ciemnej materii. W tym jednak przypadku testowanie teorii mogłoby okazać się prostsze. Białe karły są bowiem znacznie lepiej poznane niż gwiazdy neutronowe. Kryją dla naukowców mniej niespodzianek. Praca zespołu Nicole Bell nie była jeszcze recenzowana. Na razie została opublikowana na serwisie preprintów naukowych arXiv.org. Źródła: Space.com, arXiv.org. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Najbliższa Ziemi gwiazda neutronowa z silnym polem magnetycznym zaczęła się dziwnie zachowywać
Naukowcy zarejestrowali nietypowe sygnały radiowe docierające z uśpionej gwiazdy. To magnetar, który przez ponad dekadę był nieaktywny. Jednak w ostatnich latach ta gwiazda neutronowa znów zaczęła emitować fale radiowe.
W tym artykule: Co to są gwiazdy neutronowe? Magnetary, nietypowe gwiazdy neutronowe Co wiemy o magnetarach Mała nierówność na powierzchni gwiazdy Magnetary to słabo zbadany rodzaj gwiazd neutronowych. Najbliższy Ziemi magnetar – oznaczony jako XTE J1810-197 – znajduje się 8 tys. lat świetlnych od nas. O jego istnieniu dowiedzieliśmy się w 2003 r. Wówczas po raz pierwszy zarejestrowano impulsy radiowe, których jest źródłem. Następnie ta tajemnicza gwiazda neutronowa wyciszyła się. Ziemskie instrumenty naukowe nie rejestrowały żadnego docierającego z niej promieniowania. Zmieniło się to w ostatnich latach, kiedy magnetar ponownie zaczął emitować fale radiowe. Naukowcy opisali ich charakterystykę w czasopiśmie „Nature Astronomy”. Co to są gwiazdy neutronowe? Magnetary to szczególny typ jednego z najbardziej niezwykłych obiektów we Wszechświecie: gwiazd neutronowych. Gwiazdy neutronowe powstają w wyniku supernowej. To wybuch umierającej gwiazdy o masie mieszczącej się w przedziale od ośmiu do około 30 mas Słońca. W czasie eksplozji jądro takiej gwiazd zapada się grawitacyjnie. Oznacza to, że tworząca je materia zostaje ściśnięta do niezwykle małych – jak na gwiazdę – rozmiarów. Promień gwiazdy neutronowej wynosi tylko kilkanaście km. Dla porównania – promień Słońca to 696 tys. km. Promień Ziemi zaś, mierzony na równiku: 6378 km. Specyfika gwiazdy neutronowej kryje się w jej gęstości. Jest ona ultragęsta: nieduży obiekt ma masę zbliżoną do masy Słońca. Gdyby pudełko od zapałek wypełnić materią gwiazdy neutronowej, ważyłoby milion ton. Magnetary, nietypowe gwiazdy neutronowe Ten nietypowy i ciągle słabo zbadany rodzaj gwiazd jest źródłem wielu interesujących dla astronomów zjawisk. Gwiazdy neutronowe mogą wirować, z niezwykłą regularnością wysyłając w kosmos wiązki fal radiowych. Taki typ gwiazd neutronowych to pulsary. Mogą również mieć niezwykle silne pola magnetyczne – miliardy razy silniejsze niż najpotężniejsze ziemskie magnesy. Wówczas przypisuje się je do innego podtypu gwiazd neutronowych: magnetarów. Australijscy astronomowie z University of Sidney oraz CSIRO – australijskiej rządowej agencji naukowej – właśnie poinformowali, że udało im się zarejestrować „przebudzenie się” magnetara. Po dekadzie milczenia magnetar XTE J1810-197 niespodziewanie powrócił do życia w 2018 r. Jak podano w informacji prasowej, ponowne uaktywnienie się obiektu wielkości ziemskiego miasta było bardzo gwałtownym zjawiskiem. Co może przeciąć gwiazdę na pół? To „ostrze relatywistyczne” – sugeruje nowa koncepcja naukowców To jedna z bardziej intrygujących teorii astronomicznych, jakie ostatnio się pojawiły. Według niej gwiazda może zostać rozcięta przez „ostrze relatywistyczne”. Czyli niezwykle silną wi.. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/co-moze-przeciac-gwiazde-na-pol-to-ostrze-relatywistyczne-sugeruje-nowa-koncepcja-naukowcow-ryc-nasa-s-goddard-space-flight-center-44d1054.jpg" width="938" height="528" alt="Co może przeciąć gwiazdę na pół? To „ostrze relatywistyczne” – sugeruje nowa koncepcja naukowców (ryc. NASA’s Goddard Space Flight Center)" title="Co może przeciąć gwiazdę na pół? To „ostrze relatywistyczne” – sugeruje nowa koncepcja naukowców (ryc. NASA’s Goddard Space Flight Center)" /> Co wiemy o magnetarach Po raz pierwszy ten rodzaj gwiazd neutronowych wykryto w 1979 r. Od tego czasu astronomowie wypatrzyli zaledwie 30 magnetarów. Większość z nich emituje wyłącznie promieniowanie rentgenowskie i gamma. Znamy zaledwie kilka takich, które są również źródłem fal radiowych. Do tej grupy należy właśnie magnetar XTE J1810-197. Gdy odkryto go w 2003 r., wysyłał impulsy radiowe co 5,54 s. Później docierające z niego sygnały osłabły, aż w reszcie zupełnie zanikły. Dopiero w grudniu 2018 r. obserwacje prowadzone z użyciem trzech radioteleskopów (w Niemczech, Wielkiej Brytanii i Australii) wykazały, że XTE J1810-197 znów wysyła fale radiowe. Naukowcy zmierzyli polaryzację fal, ustalając, że były one w ogromnym stopniu spolaryzowane kołowo. To nietypowe odkrycie, prowadzące do pytania, co spowodowało właśnie taką polaryzację? – Nasze wyniki sugerują, że nad biegunem magnetycznym magnetara znajduje się superrozgrzana plazma, która działa jak filtr polaryzacyjny – powiedział dr Marcus Lower, główny autor badań. – Jak dokładnie plazma to robi, pozostaje do ustalenia. Mała nierówność na powierzchni gwiazdy Jak się okazało, „przebudzenie” magnetara wpłynęło również na jego ruch. Analiza charakterystyk polaryzacji wykazała, że coś się działo z kierunkiem obrotu magnetara. Nieznacznie się zmieniał, co wskazuje, że wraz z emisją silnie spolaryzowanych fal radiowych powierzchnia gwiazdy mogła stać się lekko nierówna. Powstał na niej „niewielki guz, zaledwie o milimetr obiegający od idealnej kuli, który stopniowo znikał w ciągu trzech miesięcy od przebudzenia XTE J1810-917” – napisano w informacji prasowej. Jak podkreślają badacze: magnetar, materia, jakiej jest zbudowany, i środowisko wokół niego są ciągle słabo zbadane. Każde nowe obserwacje dodają więc materiału niezbędnego do tworzenia teorii opisujących ten niezwykły rodzaj gwiazd. Magnetar XTE J1810-917 pozostaje aktywny do dzisiaj. I nie wiadomo, jak będzie zachowywał się w przyszłości. „Z magnetarami jest jak z kotami: nie da się przewidzieć, co zrobią następnie” – napisali badacze w informacji prasowej. Źródła: CSIRO, Nature Astronomy, EurekAlert. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Gwiazdy neutronowe kryją w sobie tajemnicę. W ich środku występuje materia taka jak po Wielkim Wybuchu
Jądra gwiazd neutronowych utworzone są materii o największej gęstości osiąganej we współczesnym Wszechświecie. Wewnątrz kuli o średnicy zaledwie 25 km może być ściśnięta masa równa dwóm masom Słońca. Według najnowszej analizy jądra te prawdopodobnie są utworzone z materii kwarkowej.
W tym artykule: Gwiazdy neutronowe są bardzo gęste Czym jest materia kwarkowa? Ile gwiazd zawiera materię kwarkową? Obliczenia superkomputerów W nowym artykule opublikowanym na przełomie roku w „Nature Communications”, zespół badaczy z Uniwersytetu w Helsinkach przedstawił pierwsze w historii ilościowe oszacowanie prawdopodobieństwa istnienia jądra z materii kwarkowej wewnątrz masywnych gwiazd neutronowych. W oparciu o obecne obserwacje astrofizyczne naukowcy wykazali, że istnieje nawet 90 proc. prawdopodobieństwo, iż materia kwarkowa pojawia się w najbardziej masywnych gwiazdach neutronowych. Taki wynik został osiągnięty dzięki obliczeniom superkomputerów z wykorzystaniem bayesowskiego wnioskowania statystycznego. O co chodzi? Gwiazdy neutronowe są bardzo gęste Zacznijmy od tego, czym są gwiazdy neutronowe. Określa się je mianem zdegenerowanych gwiazd, ponieważ powstają podczas kolapsu białego karła lub w wyniku supernowej. Są kolejnym etapem ewolucji gwiazd o wielkich masach, czyli takich mających od ośmiu do 25 mas Słońca. Przy czym masa Słońca to 1,9884 kwintyliona kilogramów. Czyli ponad 330 tys. razy więcej od masy Ziemi. Gwiazdy neutronowe mają niewielką średnicę, ale zawierają materię o największej gęstości osiąganej we współczesnym Wszechświecie. Są tak gęste, że zaledwie trzy centymetry sześcienne ich materii, czyli mniej więcej tyle, ile zmieści się na łyżce, ma masę dochodzącą sześciu miliardów ton. Grawitacja ściska jądra gwiazd neutronowych do ogromnej gęstości. Materia w nich składa się z neutronów, protonów i elektronów. Odległości między protonami i elektronami stają się coraz mniejsze, aż w końcu łączą się one ze sobą, tworząc neutrony. Te niezwykłe astrofizyczne obiekty mogą być uważane za gigantyczne jądra atomowe. Właśnie dlatego gwiazdy neutronowe interesują naukowców, zajmujących się fizyką cząstek elementarnych. Czym jest materia kwarkowa? Od pewnego czasu naukowcy rozważają, czy ogromne ciśnienie centralne gwiazd neutronowych może kompresować neutrony w nową fazę materii. To tak zwana zimna materia kwarkowa. W tym egzotycznym stanie materii pojedyncze protony i neutrony przestają istnieć. Rozpadają się na swoje części składowe. Materia taka składałaby się z trzech rodzajów kwarków – dolnego, górnego oraz dziwnego. Od tego ostatniego przyjęło się nazywać ją materią dziwną. – Wchodzące w skład jąder gwiazd neutronowych kwarki i spajające je gluony są uwalniane. Mogą poruszać się niemal swobodnie – wyjaśnia Aleksi Vuorinen, profesor fizyki cząstek elementarnych na Uniwersytecie w Helsinkach. Podobny stan panował we Wszechświecie tuż po Wielkim Wybuchu. Wtedy jednak temperatury były bardzo wysokie. Dlatego materię kwarkową w gwiazdach neutronowych określamy mianem zimnej. Ile gwiazd zawiera materię kwarkową? Według teoretycznych dociekań Vuorinena i jego zespołu, jądra 80%, a nawet 90% gwiazd neutronowych składają się z materii kwarkowej. Istnieje nawet niewielkie prawdopodobieństwo, że wszystkie gwiazdy neutronowe składają się wyłącznie z materii kwarkowej. Zmiana z materii jądrowej w kwarkową wymaga przejścia fazowego pierwszego rzędu, nieco przypominającego przemianę ciekłej wody w lód. Gwiazdy całkowicie zbudowane z materii kwarkowej to tzw. gwiazdy dziwne. W zeszłym roku inna grupa badaczy znalazła kandydatkę na taki obiekt. To gwiazda HESS J1731-347. Badania nad zimną materią kwarkową prowadzone były w międzynarodowym gronie. Trzonem grupy są naukowcy z Finlandii, Norwegii, Niemiec i USA. Rozważane są właśnie metody potwierdzenia tych badań. Jedną z nich ma być zarejestrowanie sygnału fal grawitacyjnych z ostatniej fazy istnienia układu podwójnego gwiazd neutronowych. Obliczenia superkomputerów Ale wielkie detektory fal grawitacyjnych, jak LIGO, który w połowie 2023 roku rozpoczął kolejną serię obserwacji, to jedno. Drugim kluczowym składnikiem w uzyskaniu nowych wyników jest zestaw ogromnych obliczeń superkomputerowych. Wykorzystują one wnioskowanie bayesowskie. To gałąź dedukcji statystycznej, w której wnioskuje się o prawdopodobieństwie różnych parametrów modelu poprzez bezpośrednie porównanie z danymi obserwacyjnymi. Bayesowski komponent badań umożliwił naukowcom wyznaczenie nowych granic właściwości materii gwiazd neutronowych. Wykazał on m.in. zbliżanie się do tak zwanego zachowania konforemnego w pobliżu jąder najbardziej masywnych stabilnych gwiazd neutronowych. – Fascynujące jest obserwowanie, w jaki sposób każda nowa obserwacja gwiazdy neutronowej pozwala nam z coraz większą precyzją dedukować właściwości materii tworzącej te gwiazdy – mówi dr Joonas Nättilä, jeden z głównych autorów artykułu. – Konieczne były miliony godzin pracy superkomputera, aby móc porównać nasze teoretyczne przewidywania z obserwacjami i ograniczyć prawdopodobieństwo istnienia jąder gwiazd z materii kwarkowej. Jesteśmy niezmiernie wdzięczni fińskiemu centrum superkomputerowemu CSC za udostępnienie nam wszystkich potrzebnych zasobów – dodaje Joonas Hirvonen, doktorant pracujący pod kierunkiem Nättilä i Vuorinena. Źródło: Nature Communications. Nasz ekspert Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Zderzenie dwóch gwiazd neutronowych mogłoby zmieść życie z powierzchni Ziemi. Jakie jest ryzyko?
Naukowcy oszacowali, jakie skutki miałaby kilonowa dla planety typu ziemskiego. Jak się okazało, wszystko zależałoby od tego, w jakiej odległości glob znajdowałby się od miejsca eksplozji.
W tym artykule: Skutki fuzji gwiazd neutronowych Promieniowanie, które zabija Małe szanse na katastrofę Niezwykle jasny rozbłysk, stanowiący nagłą emisję silnego promieniowania elektromagnetycznego – tak wygląda kilonowa. Do takiego zdarzenia dochodzi w najbardziej ekstremalnych kosmicznych przypadkach. Kilonowe powstają, gdy scalają się dwie gwiazdy neutronowe albo gdy gwiazda neutronowa łączy się z czarną dziurą. Takie eksplozje pełnią rolę najpotężniejszych kosmicznych kuźni. To właśnie w czasie kilonowych powstają najcięższe pierwiastki układu okresowego. Zawdzięczamy im pierwiastki radioaktywne, takie jak uran, ale również molibden czy neodym. A także naszą biżuterię: platyna i złoto tworzą się właśnie w kilonowych. Kilonowe są bardzo rzadkie. Jak dotychczas nie zaobserwowaliśmy żadnej w naszej Galaktyce (i tylko kilka we Wszechświecie). Jednak to nie oznacza, że kilonowa nigdy nie wybuchnie w Drodze Mlecznej. Nasza Galaktyka zawiera 100 mld gwiazd i – jak szacują badacze – około 10 par gwiazd neutronowych, które znajdują się na drodze prowadzącej do kolizji. To niby bardzo mało. Jednak skoro istnieje możliwość, że w Drodze Mlecznej pojawi się kilonowa, jak taki wybuch mógłby wpłynąć na planetę typu ziemskiego? Skutki fuzji gwiazd neutronowych Takie pytanie zadał sobie zespół Haille Perkins z Uniwersytetu Illinois Urbana-Champaign. Odpowiedź okazała się prosta. Gdyby glob podobny do Ziemi znajdował się blisko, jego los byłby przesądzony. Jak blisko? To wyjaśniają naukowcy w pracy opublikowanej na serwisie preprintów naukowych arXiv.org. Dokładnie analizują w niej, jakie są skutki kilonowych na przykładzie kilonowej GW 170817 zaobserwowanej w 2017 roku. Astronomowie odkryli układ podwójny gwiazd neutronowych. Kiedy się zderzą, powstanie potężna kilonowa To tak rzadkie zjawisko, że w całej Drodze Mlecznej istnieje może 10 takich układów. W dodatku wyliczenia wskazują, że ten podwójny układ gwiazd ma warunki, by stać się kilonową – ult... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/astronomowie-odkryli-uklad-podwojny-gwiazd-neutronowych-kiedy-sie-zderza-powstanie-potezna-kilonowa-fot-ctio-noirlab-nsf-aura-p-marenfeld-cc0-327fc61.jpg" width="938" height="493" alt="Astronomowie odkryli układ podwójny gwiazd neutronowych. Kiedy się zderzą, powstanie potężna kilonowa (fot. CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld, CC0)" title="Astronomowie odkryli układ podwójny gwiazd neutronowych. Kiedy się zderzą, powstanie potężna kilonowa (fot. CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld, CC0)" /> Po pierwsze, z kilonową wiąże się krótki rozbłysk promieniowania gamma. Ma on formę dwóch dżetów, czyli wiązek, pojawiających się po przeciwnych stronach łączących się gwiazd neuronowych. Kiedy dżety te przechodzą przez materiał wyrzucony przez kilonową, tworzy się wokół nich „kokon” z promieni gamma. Kiedy promieniowanie to dociera do obłoku międzygwiazdowego – czyli gazu, pyłu i plazmy pomiędzy gwiazdami – ośrodek ten zaczyna emitować promieniowanie rentgenowskie. Z kilonową wiąże się również pojawienie się silnego promieniowania kosmicznego, utrzymującego się nawet tysiące lat po eksplozji. Promieniowanie, które zabija Wzrost natężenia promieniowania gamma – zarówno w formie dżetów, jak i „kokonu” – trwa bardzo krótko. Jednak znalezienie się na drodze tych pierwszych byłoby śmiertelne w skutkach w odległości aż 91 parseków (czyli prawie 300 lat świetlnych) od kilonowej. Poza tym wąskim pasem promieniowania Ziemia byłaby stosunkowo bezpieczna. „Kokon” byłby groźny w odległości do 13 lat świetlnych od kilonowej. Co więcej, efekt spotkania z promieniami gamma byłby krótkotrwały. Co prawda zniszczyłyby ozon stratosferyczny, jednak warstwa ozonowa na planecie takiej jak Ziemia odbudowałaby się już po czterech latach. Inne skutki kilonowej byłyby znacznie gorsze. Silniejsze promieniowanie rentgenowskie zagrażałoby życiu całe lata po eksplozji. Najgorsze przyszłoby jeszcze później. „Największe zagrożenie nadeszłoby ze strony promieniowania kosmicznego przyspieszonego przez wybuch kilonowej, które mogłoby być śmiertelne na dystansie ok. 11 parseków [czyli 35,8 lat świetlnych – przyp. red.]” – piszą badacze w swojej pracy. Gdyby Ziemia znalazła się w takiej odległości od kilonowej, zostałaby ogołocona z ozonu na tysiące lat. Życie nie miałoby wówczas szansy przetrwać. Małe szanse na katastrofę Na szczęście ryzyko, że kilonowa wybuchnie w pobliżu Ziemi, jest zdaniem naukowców bardzo niskie. Tym samym jest bardzo mało prawdopodobne, że zdarzenie takie zagroziłoby życiu na Ziemi. „Jednak nawet jeśli nie doszłoby do wymierania, pobliska kilonowa byłaby widoczna z Ziemi. Prawdopodobnie zakłóciłaby działanie ziemskiej technologii, niebo zaś pozostawałoby jasne przez miesiąc” – podsumowali badacze. Źródła: arXiv.org, Science Alert, space.com. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Co może przeciąć gwiazdę na pół? To „ostrze relatywistyczne” – sugeruje nowa koncepcja naukowców
To jedna z bardziej intrygujących teorii astronomicznych, jakie ostatnio się pojawiły. Według niej gwiazda może zostać rozcięta przez „ostrze relatywistyczne”. Czyli niezwykle silną wiązkę promieniowania, której kształt nadało ekstremalne pole magnetyczne.
W tym artykule: Ultragęste gwiazdy neutronowe Jak umiera gwiazda? Ostrza relatywistyczne We wrześniu 2023 r. w serwisie preprintów naukowych arXiv.org pojawiła się praca dwóch naukowców z Centrum Kosmologii i Fizyki Cząstek Uniwersytetu Nowojorskiego. Autorzy – Marcus DuPoint i Andrew MacFayden – zatytułowali swój tekst bardzo krótko: „Gwiazdy przepołowione przez relatywistyczne ostrza”. Pod tym chwytliwym tytułem znajduje się oryginalna hipoteza dotycząca magnetarów. Czyli szybko obracających się gwiazd neutronowych, które są źródłem niezwykle silnego pola magnetycznego. Zdaniem badaczy w pewnych okolicznościach magnetary mogą zostać rozcięte przez wiązkę promieniowania. Całe zdarzenie zaś z kolei może być początkiem jednej z najsilniejszych eksplozji, do jakich dochodzi w kosmosie. Ultragęste gwiazdy neutronowe Badacze interesowali się rozbłyskami gamma (gamma-ray bursts, GRB). To nagłe wzrosty natężenia promieniowania gamma, które pojawiają się co jakiś czas w pewnym punkcie nieba. Od dawna interesują badaczy, ponieważ stanowią najsilniejsze źródła promieniowania elektromagnetycznego we Wszechświecie. Tak wyglądałby kosmos, gdybyśmy potrafili dostrzec promieniowanie gamma. Niezwykła animacja Wszechświat pełen rozbłyskujących na fioletowo fajerwerków. Tak wygląda niebo na animacji przygotowanej przez NASA. W widowiskowy sposób pokazuje ona kosmiczne źródła promieniowania gamma. Astrofizycy przypuszczają, że w ich powstawanie zamieszane są czarne dziury albo magnetary. A do rozbłysku gamma może dochodzić, gdy w ich pobliżu znajdzie się gwiazda, która zostanie rozerwana przez potężną siłę grawitacji. Niekiedy jednak zdarza się, że rozbłyski gamma znikają bardzo powoli. To właśnie naprowadziło DuPointa i MacFaydena na ich teorię. Ich zdaniem w powstanie tego typu GBR zamieszane są magnetary. Czyli wirujące gwiazdy neutronowe o gigantycznym polu magnetycznym. Jak umiera gwiazda? Gwiazda neutronowa powstaje, gdy jądro masywnej gwiazdy zapada się grawitacyjnie, a jej zewnętrze warstwy zostają odrzucone w wybuchu supernowej. Po takim zdarzeniu pozostaje ultragęsta kula wielkości ziemskiego miasta, składająca się głównie z neutronów. Kula ta wiruje wokół własnej osi, wytwarzając bardzo silne pole magnetyczne (nawet miliardy razy potężniejsze od ziemskiego). To właśnie jest magnetar. Wokół niego rozciąga się materia pozostała po zapaści macierzystej gwiazdy. Magnetar przyciąga ją do siebie. Wykazano, że pod wpływem promieniowania magnetara i jego pola magnetycznego materia ta tworzy układające się wzdłuż osi obrotu dżety. Czyli uciekające w kosmos strumienie plazmy. Ale to nie wszystko. Ostrza relatywistyczne DuPoint i MacFayden zwrócili uwagę, że oprócz tych „klasycznych” dżetów przez magnetar mogą przechodzić jeszcze inne. „Można by słusznie zapytać: czy równikowe dżety wycinają sobie drogę przez gęste jądro umierającej gwiazdy podobnie jak ich klasyczne odpowiedniki?” – piszą badacze w swojej pracy. Ich zdaniem obracający się magnetar jest źródłem ekstremalnych sił odśrodkowych, które nadają przecinającym gwiazdę wiązkom promieniowania kształt ostrza. Wiązki te przenikają gwiazdę wzdłuż równika z prędkościami bliskimi prędkości światła, niosąc więcej energii niż supernowa. „Ponieważ są ultracienkie, mogą łatwo rozepchnąć materię, kiedy wiązka przechodzi przez gęste jądro gwiazdy” – piszą badacze. Rezultat? Takie „ostrze relatywistyczne” przecina umierającą gwiazdę na pół. Obiekt robi się niestabilny, co przypieczętowuje jego koniec. Podróżując przez ośrodek wokół gwiazdy „ostrze” wytraca stopniowo swoją energię. Potencjalnie może wyjaśniać to rejestrowane na Ziemi powoli zanikające rozbłyski gamma. Na koniec warto dodać, że praca DuPointa i MacFaydena nie została jeszcze zrecenzowana. Naukowcy chcą się teraz zająć zbadaniem ewolucji ostrzy i tego, jak ich pojawienie się wpływa na los magnetara. Źródła: Space.com, arXiv.org. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Ten dziwny obiekt jest aż dziesięć milionów razy jaśniejszy, niż powinien być. Zaprzecza prawom fizyki
Jak to możliwe, że w kosmosie istnieją obiekty miliony razy jaśniejsze niż wynika z praw fizyki? Dzięki obserwacjom prowadzonym przez NASA naukowcy wpadli na pomysł wyjaśnienia ich zagadki.
W tym artykule: Zagadka wielkich energii Gwiazda neutronowa, która intensywnie świeci Żarłoczna gwiazda jest mocno „sklejona” Co jest miliony razy jaśniejsze niż gwiazda i istnieje, choć nie powinno? Mowa o tzw. ultraintensywnych źródłach rentgenowskich (ang. ultraluminous X-ray source, ULX). Tak określa się tajemnicze obiekty emitujące bardzo dużo promieniowania rentgenowskiego. O wiele więcej niż zwykłe, dobrze znane astronomom gwiazdy. ULX stanowią dla naukowców zagadkę. Emitując nawet 10 mln razy więcej energii niż gwiazdy, łamią tzw. limit jasności Eddingtona. To wielkość określająca, ile energii może wyemitować obiekt o danej masie w określonym czasie. Czyli w uproszczeniu – jak jasny może być obiekt o pewnej masie. Co stałoby się z kosmicznym tworem, który łamie tę zasadę? Powinien zostać rozsadzony od wewnątrz i rozpaść się na kawałki. „A jednak ULX-y regularnie przekraczają jasność Eddingtona nawet 100–500 razy” – napisano na stronie NASA. I istnieją. Zagadka wielkich energii Jak to możliwe? By znaleźć odpowiedź, naukowcy wykorzystali należącego do NASA satelitę astronomicznego Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR). Satelita ten wyposażony jest w teleskop prowadzący obserwacje w zakresie wysokoenergetycznego promieniowania rentgenowskiego. Teleskop Webba zrobił niesamowite zdjęcie gwiazdy tuż przed wybuchem. Wygląda jak płatek śniegu Naukowcy sfotografowali bardzo rzadką gwiazdę. Jest masywna, wyjątkowo jasna i znajduje się na końcu swojego cyklu życiowego. Dzięki zdjęciu zrobionemu przez Kosmiczny Teleskop Webba udało... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/teleskop-webba-zrobil-niesamowite-zdjecie-gwiazdy-tuz-przed-wybuchem-wyglada-jak-platek-sniegu-fot-nasa-esa-csa-stsci-webb-ero-production-team2-f29cf01.jpg" width="918" height="700" alt="Teleskop Webba zrobił niesamowite zdjęcie gwiazdy tuż przed wybuchem. Wygląda jak płatek śniegu (fot. NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team)" title="Teleskop Webba zrobił niesamowite zdjęcie gwiazdy tuż przed wybuchem. Wygląda jak płatek śniegu (fot. NASA, ESA, CSA, STScI, Webb ERO Production Team)" /> Badacze zainteresowali się ultraintensywnym źródłem rentgenowskim oznaczonym jako M82 X-2. Obiekt ten jest o wiele za jasny jak na swoją wielkość. Wcześniej próbowano to tłumaczyć pewnym rodzajem iluzji optycznej. Jednak praca opublikowana ostatnio w czasopiśmie naukowym „The Astrophysical Journal” wskazuje, że tak nie jest. Obiekt M82 X-2 rzeczywiście łamie limit jasności Eddingtona. Czyli – emituje tyle energii, że powinien wybuchnąć już dawno temu. Gwiazda neutronowa, która intensywnie świeci Naukowcy zastanawiali się, czy M82 X-2 nie jest przypadkiem czarną dziurą. Okazało się jednak, że to gwiazda neutronowa. Gwiazdy neutronowe stanowią pozostałości po wypalonych słońcach. A dokładnie – ich ultragęste jądra. Dlatego gwiazdy neutronowe mają tak gigantyczną gęstość, że na ich powierzchni grawitacja jest 100 bilionów razy większa niż na Ziemi. Co się dzieje, kiedy coś dostaje się pod wpływ siły grawitacyjnej gwiazdy neutronowej? Nabiera gigantycznej prędkości, aż wreszcie uderza w jej powierzchnię z ogromną energią. „Gdyby na gwiazdę neutronową spadła pianka marshmallow, w czasie zderzenia uwolniłaby się energia odpowiadająca wybuchowi tysięcy bomb wodorowych” – można przeczytać na stronie NASA. Żarłoczna gwiazda jest mocno „sklejona” M82 X-2 podkrada materię z sąsiedniej gwiazdy. Jest przy tym żarłoczna – co roku pochłania materię o masie odpowiadającej półtorej masy Ziemi. Wiedząc, ile materii spada na tę gwiazdę, naukowcy mogli oszacować jej jasność. Gdy to zrobili, potwierdziło się, że jasność M82 X-2 faktycznie przekracza wielkość dopuszczoną limitem jasności Eddingtona. Astronomowie odkryli układ podwójny gwiazd neutronowych. Kiedy się zderzą, powstanie potężna kilonowa To tak rzadkie zjawisko, że w całej Drodze Mlecznej istnieje może 10 takich układów. W dodatku wyliczenia wskazują, że ten podwójny układ gwiazd ma warunki, by stać się kilonową – ult... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/astronomowie-odkryli-uklad-podwojny-gwiazd-neutronowych-kiedy-sie-zderza-powstanie-potezna-kilonowa-fot-ctio-noirlab-nsf-aura-p-marenfeld-cc0-327fc61.jpg" width="938" height="493" alt="Astronomowie odkryli układ podwójny gwiazd neutronowych. Kiedy się zderzą, powstanie potężna kilonowa (fot. CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld, CC0)" title="Astronomowie odkryli układ podwójny gwiazd neutronowych. Kiedy się zderzą, powstanie potężna kilonowa (fot. CTIO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld, CC0)" /> Co jest tego przyczyną? Według najnowszej hipotezy odpowiedzialne za to może być bardzo silne pole magnetyczne gwiazdy. To ono miałoby sprawiać, że zmieniałby się kształt atomów tworzących gwiazdę neutronową. „Pola magnetyczne sprawiałyby, że sferyczne atomy nabierałyby wydłużonego, włóknistego kształtu” – napisano na stronie NASA. „To zmniejszyłoby zdolność fotonów do odpychania atomów, zwiększając możliwą maksymalną jasność obiektu”. Czyli innymi słowy – cząstki, z jakich składa się gwiazda neutronowa, byłyby tak dobrze „sklejone”, że obiekt nie rozpadałby się nawet przy bardzo dużej jasności. Warto dodać, że gwiazda neutronowa w 90% składa się z gęsto upakowanych neutronów. Tworzą one coś w rodzaju gigantycznego jądra atomowego. Jednak w pobliżu powierzchni gwiazdy, gdzie gęstość materii jest mniejsza występują też „typowe” atomy. – Nasze obserwacje pozwalają badać efekty bardzo silnych pól magnetycznych, których, przy obecnej technologii, nie bylibyśmy w stanie odtworzyć na Ziemi – komentuje Matteo Bachetti, główny autor badań. – Na tym polega piękno astronomii. Nie możemy zaprojektować eksperymentu, żeby dostać szybką odpowiedź. Musimy czekać, aż Wszechświat sam zdradzi nam swoje sekrety – dodaje badacz. Źródło: NASA, The Astrophysical Journal. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Niektóre eksplodują i stają się czarnymi dziurami, inne żyją przez biliony lat. Jak wygląda ewolucja gwiazd?
Ewolucja gwiazd to proces przebiegający w różnym tempie i nie zawsze w ten sam sposób. Wpływ na to ma wiele czynników, a przede wszystkim – masa ciała niebieskiego. W trakcie swojego życia, gwiazdy rosną, kurczą się, aż w końcu umierają. Cykl życia takiego obiektu może trwać miliardy lat. Jak ewoluują gwiazdy? Co wpływa na przebieg ewolucji gwiazdy? Na te i inne pytania odpowiadamy poniżej.
W tym artykule: Jak dochodzi do powstawania gwiazd? Kiedy powstały gwiazdy? Jak długo żyją gwiazdy? Etapy ewolucji gwiazd Wszystko, co we Wszechświecie ma swój początek, musi mieć także koniec. Dotyczy to także gwiazd. Ciała niebieskie, które rozświetlają nocne niebo, zmieniają się nieustannie, przy czym należy podkreślić, że proces ten trwa tak długo, że człowiek nie jest w stanie go zaobserwować. Współczesna nauka potrafi jednak określić cykl życia gwiazdy. Stało się to możliwe, gdy naukowcy zaczęli obserwować wiele obiektów i porównywać ich stadia. Na tej podstawie określili poszczególne etapy życia gwiazdy i określili przybliżony czas trwania procesu ewolucji. Jak dochodzi do powstawania gwiazd? Twórcą Wszechświata jest chaos, a to oznacza, że wszystko, co znajduje się w przestrzeni, to dzieło przypadku. Gwiazdy nie stanowią tu wyjątku. Skąd wiemy, jaki wiek ma gwiazda? Po stuleciach patrzenia przez teleskopy w nocne niebo wiemy całkiem sporo o gwiazdach. Astronomowie są w stanie określić kluczowe atrybuty każdej gwiazdy, takie jak jej masa czy skład. W jaki... Ciała niebieskie, o których mowa, powstają w mgławicach, nazywanych gwiezdnymi żłobkami. Najbliższy Ziemi obiekt tego typu to Wielka Mgławica w Orionie. Znajdujące się w jej wnętrzu obłoki zapadają się pod wpływem działania siły grawitacji, formując zalążek nowej gwiazdy, czyli protogwiazdę. Wcześniej wspomnieliśmy, że powstawanie nowych gwiazd jest dziełem przypadku. Nie ma w tym nawet krzty przesady, bo ewolucja tych ciał niebieskich zależy od tego, w jaki sposób połączą się ze sobą molekuły obecne w mgławicach. Chodzi tu przede wszystkim o masę nowej gwiazdy – czynnik, który w największym stopniu wpływa na jej dalszy los. Gwiazdy masywne powstają właściwie tak samo, jak obiekty o mniejszej masie. Jedyna różnica polega na tym, że w obszarze, w którym doszło do ich uformowania, dostępny był większy rezerwuar materii. Inna teoria wskazuje, że większa masa niektórych gwiazd wynika z tego, że na etapie formowania protogwiazdy powstawało obok siebie kilka ciał niebieskich, dzięki czemu te były w stanie ściągnąć więcej materii. Kiedy powstały gwiazdy? Obecny stan wiedzy naukowej pozwala stwierdzić, że pierwsze gwiazdy rozpoczęły swój cykl życia 250–300 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Okres ten nazywany jest kosmicznym świtem. Zanim rozbłysły pierwsze gwiazdy i powstały najstarsze galaktyki, cały Wszechświat spowijała ciemność, a w przestrzeni unosiły się wyłącznie chmury wodorowe. Taki stan trwał przez kilkaset milionów lat, zanim uformowały się wszystkie niesamowite struktury, tworzące znany nam kosmos. Do takich wniosków doszli astronomowie z University of Cambridge i University College London oraz współpracujący z nimi naukowcy z University of California i University of Texas. Badacze dokonali pomiarów sześciu najodleglejszych galaktyk, które dotąd udało się zaobserwować. Przy pomocy Kosmicznego Teleskopu Hubble'a i Kosmicznego Teleskopu Spitzera obliczyli ich wiek na ok. 200–300 milionów lat i na tej podstawie określili wiek najstarszych gwiazd, które są w nich obecne. Jak długo żyją gwiazdy? Skoro ewolucja gwiazd przebiega różnymi drogami, różny jest także czas ich życia. Niektóre gwiazdy żyją bardzo krótko, inne – wprost przeciwnie. W tym miejscu należy jednak zaznaczyć, że przysłówek „krótko” użyty w kontekście cyklu życia gwiazdy należy rozpatrywać w skali Wszechświata, nie życia na Ziemi. Jak umrze nasza Galaktyka? Wyparuje. Pozostanie po niej rozległe cmentarzysko martwych gwiazd Pozostałości po gwiazdach naszej Galaktyki mogą być wypychane poza Drogę Mleczną – uważają badacze z Instytutu Astronomicznego w Sydney. Oznaczałoby to, że nasza Galaktyka powoli traci ... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/jak-umrze-nasza-galaktyka-wyparuje-pozostanie-po-niej-rozlegle-cmentarzysko-martwych-gwiazd-fot-getty-images-1212302.jpg" width="938" height="625" alt="Jak umrze nasza Galaktyka? Wyparuje. Pozostanie po niej rozległe cmentarzysko martwych gwiazd (fot. Getty Images)" title="Jak umrze nasza Galaktyka? Wyparuje. Pozostanie po niej rozległe cmentarzysko martwych gwiazd (fot. Getty Images)" /> Najkrócej żyją gwiazdy, których masa jest wielokrotnie większa większa od masy Słońca. Takie obiekty trwają w przestrzeni przez kilkadziesiąt milionów lat. Skoro masywne gwiazdy mają najwięcej „paliwa”, dlaczego kończą się najszybciej? Wynika to z tego, że w ich przypadku reakcje syntezy poszczególnych pierwiastków zachodzą najszybciej, przez co gwiazda emituje znaczną energię. Gwiazdy o masie mniejszej niż masa Słońca mogą istnieć dziesiątki, setki miliardów lat, a może nawet biliony lat. Dzieje się tak, ponieważ takie obiekty wolniej zużywają swoje paliwo. Etapy ewolucji gwiazd Narodziny nowej gwiazdy w gwiezdnym żłobku to proces, którego nie jesteśmy w stanie zaobserwować. Wynika to z faktu, że na tym etapie formujące się ciało niebieskie wciąż jeszcze jest otoczone gęstą chmurą pyłu i gazu. Dopiero gdy gwiazda rozbłyśnie swoim naturalnym światłem, staje się dla nas widoczna. W jaki sposób naukowcy określają etap ewolucji poszczególnych gwiazd? Służy do tego diagram Hertzsprunga-Russela. Układ ten składa się z dwóch osi. Pionowa, rosnąca od środka diagramu, określa jasność absolutną gwiazd, natomiast pozioma, rosnąca do środka układu, wskazuje ich temperaturę (barwę). Dane naniesione na diagram obrazują poszczególne etapy życia już istniejących ciał niebieskich. Zacznijmy jednak od początku. Obłoki molekularne Gwiazdy powstają z obłoków molekularnych, czyli mieszaniny gazów i pyłów, które składają się przede wszystkim z atomów wodoru i helu. Nazwa „obłok” może nasuwać skojarzenie z niewielkimi, krótkotrwałymi obiektami. Dlatego w tym miejscu wypada wspomnieć, że obiekty, o których mowa, mierzą nawet 300 lat świetlnych i mają masę nawet 10 milionów mas Słońca. W następstwie różnych procesów fizyko-chemicznych, obłoki molekularne mogą dzielić się na mniejsze obiekty, zderzać się ze sobą, ale z czasem zaczynają zapadać się pod wpływem działania grawitacji. To właśnie w tym momencie zaczyna powstawać gwiazda. Protogwiazda W sprzyjających okolicznościach, zjawisko zapadania (nazywane kolapsem grawitacyjnym) obłoku molekularnego o masie ok. 50 mas Słońca prowadzi do uformowania tzw. protogwiazdy. Pod tym pojęciem kryje się coś w rodzaju zalążka przyszłej gwiazdy, ukrytego w pyłowo-gazowym obłoku. Na tym etapie formowania przyszłej gwiazdy dochodzi do wzrostu lokalnej gęstości i temperatury. Gdy drugi z wymienionych czynników osiągnie wartość ok. 15 mln K, rozpoczyna się proces syntezy jądrowej. Jeżeli protogwiazda zgromadzi odpowiednią ilość materii, wchodzi w fazę przed ciągiem głównym. Na tym etapie nie zachodzi jeszcze proces „spalania” wodoru w jądrze. Gwiazdy kurczą się, co doprowadza do wzrostu temperatury. To sprawia, że obiekt zaczyna spalać deuter (cięższy izotop wodoru), a bardziej masywne przyszłe gwiazdy – lit. Gdy te źródła energii ulegną wyczerpaniu, dochodzi do uformowania promienistego jądra. To doprowadza do dalszego wzrostu temperatury, aż do 10 mln K. Wówczas rozpoczyna się synteza z udziałem wodoru. Ciąg główny Na tym etapie gwiazda rozpoczyna swój faktyczny żywot i na diagramie Hertzsprunga-Russela wchodzi w tzw. ciąg główny, w którym pozostaje przez ok. 80–90 proc. czasu trwania swojego cyklu życia. To nie tylko najdłuższy, ale także najspokojniejszy etap życia gwiazdy. Wybuch supernowej to kosmiczna katastrofa na ogromną skalę. Ale można ją przewidzieć – twierdzą naukowcy Supernową – jeden z najsilniejszych wybuchów we Wszechświecie – można przewidzieć. Jak to zrobić? Zdaniem astronomów z Japonii istnieją znaki zapowiadające eksplozję czerwonego nadolb... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/wybuch-supernowej-to-kosmiczna-katastrofa-na-ogromna-skale-ale-mozna-ja-przewidziec-twierdza-naukowcy-fot-tobias-roetsch-future-publishing-via-getty-images-667b4d4.jpg" width="938" height="605" alt="Wybuch supernowej to kosmiczna katastrofa na ogromną skalę. Ale można ją przewidzieć – twierdzą naukowcy (fot. Tobias Roetsch/Future Publishing via Getty Images)" title="Wybuch supernowej to kosmiczna katastrofa na ogromną skalę. Ale można ją przewidzieć – twierdzą naukowcy (fot. Tobias Roetsch/Future Publishing via Getty Images)" /> Zachodzące wówczas reakcje spalania jądrowego paliwa (wodoru) są stabilne, przez co ciało niebieskie świeci niezmiennym blaskiem. Obiekty o małej masie emitują światło, które my odbieramy jako czerwony blask. Masywne gwiazdy emitują światło białe lub niebieskawe. Masywne gwiazdy zużywają wodór w najszybszym tempie. Zdaniem naukowców, obiekty o masie przekraczającej 10 mas Słońca pozostają w ciągu głównym przez ok. 13 mln lat. Najmniejsze gwiazdy, o masie 0,1 masy Słońca, mogą wypalać się przez 20 bilionów lat. Ciała niebieskie równe masie Słońca pozostają w ciągu głównym przez ok. 9 mld lat. Czerwony olbrzym Gdy paliwo wodorowe ulegnie wyczerpaniu, gwiazda odchodzi od ciągu głównego i przechodzi do gałęzi olbrzymów (staje się tzw. czerwonym olbrzymem). Są to gwiazdy o niewielkiej temperaturze, za to bardzo jasne, co wynika z ich ogromnych rozmiarów. Gdy dochodzi do wyczerpania wodoru, centralny obszar gwiazdy zaczyna się kurczyć. Temu procesowi towarzyszy rozszerzenie zewnętrznego obszaru gwiazdy. Taki obiekt może osiągnąć promień nawet 100 razy większy niż na ciągu głównym. Obszary zewnętrzne ulegają ochłodzeniu (stąd kolor czerwony), ale jądro gwiazdy rozgrzewa się coraz bardziej. Gdy temperatura osiąga wartość 100 mln K, rozpoczyna się reakcja jądrowego „spalania” helu. W przypadku gwiazd mniej masywnych (jak Słońce), reakcja ta zachodzi mozolnie, co prowadzi do rozbłysku helowego – wybuchu wewnątrz gwiazdy. Taka gwiazda zaczyna tracić jasność i na diagramie osiada na tzw. gałęzi horyzontalnej. Po wypaleniu zapasów helu, osiadają na tzw. asymptotycznej gałęzi olbrzymów. Masywne gwiazdy znacznie płynniej dochodzą do etapu spalania helu. W ich przypadku, proces ten rozpoczyna się tuż po wypaleniu wodoru. Niektóre z nich tworzą tzw. helowy ciąg główny. Co dzieje się dalej? To zależy od masy gwiazdy. Biały karzeł, czarny karzeł Gwiazdy z asymptotycznej gałęzi olbrzymów stają się tzw. gwiazdami AGB, które pozostawiają po sobie zdegenerowaną pozostałość jądra, tzw. białego karła. Wcześniej odrzucają zewnętrzną materię i w ten sposób tworzą mgławice planetarne. W miarę stygnięcia, biały karzeł zmieni się w czarnego karła. Supernowa Masywne gwiazdy kończą życie w znacznie bardziej dramatyczny sposób. W ich przypadku, jądro zapada się pod własnym ciężarem, co skutkuje wybuchem supernowej – potężnym, gwałtownym rozbłyskiem. Materia po zderzeniu gwiazd neutronowych leci z prędkością nadświetlną. To niemożliwe, więc skąd to złudzenie? Naukowcy policzyli z ogromną precyzją, z jaką prędkością porusza strumień materii wyrzucony w kosmos po zderzeniu dwóch gwiazd neutronowych. Pierwsze szacunki wskazywały, że była to prę... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/materia-po-zderzeniu-gwiazd-neutronowych-leci-z-predkoscia-nadswietlna-to-niemozliwe-wiec-skad-to-zludzenie-fot-elizabeth-wheatley-stsci-7452fea.jpg" width="938" height="528" alt="Materia po zderzeniu gwiazd neutronowych leci z prędkością nadświetlną. To niemożliwe, więc skąd to złudzenie? (fot. Elizabeth Wheatley (STScI))" title="Materia po zderzeniu gwiazd neutronowych leci z prędkością nadświetlną. To niemożliwe, więc skąd to złudzenie? (fot. Elizabeth Wheatley (STScI))" /> Jeżeli gwiazda miała 10–20 mas Słońca, pozostawi po sobie gwiazdę neutronową. Obiekty o masie 20–100 mas Słońca tworzą czarne dziury. W tym miejscu należy jednak podkreślić, że nauka wciąż nie potrafi odpowiedzieć, czy to zjawisko ma faktyczny związek z wybuchem supernowej. Jeżeli nie, oznaczałoby to, że najbardziej masywne gwiazdy znikają nagle i bez żadnego wybuchu. Nasz ekspert Artur Białek Dziennikarz i redaktor. Wcześniej związany z redakcjami regionalnymi, technologicznymi i motoryzacyjnymi. W „National Geographic” pisze przede wszystkim o historii, kosmosie i przyrodzie, ale nie boi się żadnego tematu. Uwielbia podróżować, zwłaszcza rowerem na dystansach ultra. Zamiast wygodnego łóżka w hotelu, wybiera tarp i hamak. Prywatnie miłośnik literatury.
Astronomowie odkryli układ podwójny gwiazd neutronowych. Kiedy się zderzą, powstanie potężna kilonowa
To tak rzadkie zjawisko, że w całej Drodze Mlecznej istnieje może 10 takich układów. W dodatku wyliczenia wskazują, że ten podwójny układ gwiazd ma warunki, by stać się kilonową – ultrapotężną, wytwarzającą złoto kosmiczną eksplozją wywołaną przez zderzające się gwiazdy neutronowe. Kiedy może do tego dojść?
W tym artykule: Zderzenia gwiazd neutronowych Jak powstaje kilonowa Kilonowa powstanie za ponad milion lat Kilonowa wybucha z mocą tysięcy supernowych i rozsiewa w przestrzeni kosmicznej duże ilości metali ciężkich, w tym złota. Podwójny układ gwiazd, który może dać tak potężną eksplozję, został zarejestrowany przez astronomów korzystających z 1,5-metrowego teleskopu SMARTS w Cerro Tololo Inter-American Observatory w Chile. Jest ono częścią prowadzonego przez Narodową Fundację Nauki (NSF) programu badań w zakresie podczerwieni – NOIRLab. Zderzenia gwiazd neutronowych – Przez długi czas astronomowie spekulowali na temat dokładnych warunków, które mogą ostatecznie doprowadzić do powstania kilonowej – mówi astronom André-Nicolas Chené z NOIRLab. – Nowe wyniki pokazują, że przynajmniej w niektórych przypadkach bliźniacze gwiazdy neutronowe mogą się łączyć i tworzyć takie zjawisko, gdy jedna z nich powstała bez klasycznego wybuchu supernowej. Wybuch supernowej to kosmiczna katastrofa na ogromną skalę. Ale można ją przewidzieć – twierdzą naukowcy Supernową – jeden z najsilniejszych wybuchów we Wszechświecie – można przewidzieć. Jak to zrobić? Zdaniem astronomów z Japonii istnieją znaki zapowiadające eksplozję czerwonego nadolb... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/wybuch-supernowej-to-kosmiczna-katastrofa-na-ogromna-skale-ale-mozna-ja-przewidziec-twierdza-naukowcy-fot-tobias-roetsch-future-publishing-via-getty-images-667b4d4.jpg" width="938" height="605" alt="Wybuch supernowej to kosmiczna katastrofa na ogromną skalę. Ale można ją przewidzieć – twierdzą naukowcy (fot. Tobias Roetsch/Future Publishing via Getty Images)" title="Wybuch supernowej to kosmiczna katastrofa na ogromną skalę. Ale można ją przewidzieć – twierdzą naukowcy (fot. Tobias Roetsch/Future Publishing via Getty Images)" /> Zderzenia gwiazd neutronowych są rzadkie. Jednak odgrywają ważną rolę w zasiewaniu we Wszechświecie ciężkich pierwiastków, takich jak złoto, platyna i uran. Pierwiastki te nie mogą powstawać wewnątrz jąder gwiazd. Energia potrzebna do gwiezdnej nukleosyntezy pierwiastków cięższych od żelaza jest tak duża, że powstają one tylko w wybuchu supernowych albo właśnie kilonowych. Jak powstaje kilonowa Ten niezwykły system podwójny, którego ewolucja doprowadzi do powstania kilonowej, znany jest jako CPD-29 2176 i znajduje się około 11 400 lat świetlnych od Ziemi. Po raz pierwszy został zidentyfikowany dzięki kosmicznemu Obserwatorium Neila Gehrelsa Swift. To satelita NASA wyposażony w trzy teleskopy do badania rozbłysków gamma i monitorowania poświaty w zakresie rentgenowskim i UV w miejscu rozbłysku. Późniejsze obserwacje za pomocą 1,5-metrowego teleskopu SMARTS pozwoliły astronomom zrozumieć charakterystykę orbitalną i typy gwiazd, które tworzą ten system. Są nimi gwiazda neutronowa i blisko orbitująca masywna gwiazda, która jest w trakcie stawania się supernową. Zwykle, gdy masywna gwiazda przechodzi w supernową, odrzuca swoją zewnętrzną materię w spektakularnej eksplozji. Pozostałe jądro zapada się w gwiazdę neutronową – ultragęsty obiekt o masie do około 2,4 masy Słońca, upakowany w kulę o średnicy zaledwie 20 kilometrów. Druga z gwiazd układu również zakończy swoje życie jako gwiazda neutronowa, w wyniku czego powstanie układ podwójny gwiazd neutronowych. Te któregoś dnia zderzą się ze sobą, a następnie połączą, tworząc większą gwiazdę neutronową lub czarną dziurę. Kilonowa powstanie za ponad milion lat Stworzenie tak niezwykłego systemu jest jednak długim i rzadko zachodzącym procesem. – Wiemy, że Droga Mleczna zawiera co najmniej 100 miliardów gwiazd, a prawdopodobnie setki miliardów więcej. A ten niezwykły system binarny jest tak rzadki, że można śmiało powiedzieć, że pojawia się raz na dziesięć miliardów – twierdzi Chené. – Przed naszymi badaniami oszacowano, że tylko jeden lub dwa takie systemy powinny istnieć w galaktyce spiralnej, takiej jak Droga Mleczna. Chociaż ten system ma właściwe warunki, aby ostatecznie uformować kilonową, nie będziemy mieli szczęścia przyjrzeć się temu niezwykłemu wydarzeniu. Minie co najmniej milion lat, zanim masywna gwiazda układu podwójnego zakończy swoje życie jako supernowa i pozostawi po sobie drugą gwiazdę neutronową. Nasza galaktyka jest prawdopodobnie pełna martwych cywilizacji Według naukowców, większość pozaziemskich cywilizacji, które mogły powstać w naszej galaktyce, zdążyła się do tej pory prawdopodobnie unicestwić. Ta nowa gwiezdna pozostałość i wcześniej istniejąca gwiazda neutronowa będą musiały stopniowo łączyć się w kosmicznym tańcu, powoli tracąc energię orbitalną. Kiedy w końcu się połączą, wynikająca z tego eksplozja kilonowej wytworzy potężne fale grawitacyjne i pozostawi po sobie dużą ilość ciężkich pierwiastków, w tym srebro i złoto. Źródła: Nature, NOIRLab. Nasz ekspert Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Materia po zderzeniu gwiazd neutronowych leci z prędkością nadświetlną. To niemożliwe, więc skąd to złudzenie?
Naukowcy policzyli z ogromną precyzją, z jaką prędkością porusza strumień materii wyrzucony w kosmos po zderzeniu dwóch gwiazd neutronowych. Pierwsze szacunki wskazywały, że była to prędkość nadświetlna. A jak jest naprawdę?
W tym artykule: Czy prędkości nadświetlne istnieją? Prędkości nadświetlne dżetów Prawdziwa prędkość dżetów Wypalenie się masywnej gwiazdy skutkuje powstaniem najcięższego rodzaju „śmieci”, jakie istnieją w kosmosie. Pozostałe po gwieździe resztki, czyli supergęste jądro, to gwiazda neutronowa. Szacuje się, że łyżka jej materii ważyłaby na Ziemi 4 mld ton. Co się dzieje, gdy takie dwa nieduże, ale ultraciężkie obiekty wpadną na siebie? Astronomowie mieli okazję obserwować to w 2017 r. Wówczas doszło do zderzenia dwóch gwiazd neutronowych (oznaczonego jako GW170817). W jego wyniku uwolniła się energia podobna do tej, jaka uwalnia się w czasie wybuchu supernowej. Czasoprzestrzeń ugięła się, a rozchodzące się po całym kosmosie fale grawitacyjne zostały zarejestrowane przez ziemskie detektory, takie jak LIGO. Tamto spektakularne wydarzenie śledzone było również przez inne obserwatoria, rejestrujące promieniowanie elektromagnetyczne o różnych długościach fali. Już dwa dni po zderzeniu astronomowie wycelowali w jego stronę Teleskop Hubble’a. Zarejestrował on potężny dżet, czyli strumień materii, poruszający się z ogromną prędkością. Początkowo obliczenia wykazały, że siedmiokrotnie przekraczała ona prędkość światła! Czy prędkości nadświetlne istnieją? Czy to możliwe? Nie, ponieważ zgodnie z teorią względności żaden obiekt nie może poruszać się szybciej niż światło w próżni, czyli szybciej niż niecałe 300 tys. km/s. Skąd więc wziął się błąd? Gwiazda neutronowa emitująca nietypowe sygnały radiowe w naszej Galaktyce. Czym jest ten dziwny obiekt? Zupełnie nowy rodzaj gwiazdy wypatrzyli astronomowie w rejonie Drogi Mlecznej odległym od Ziemi o 1300 lat świetlnych. Znajduje się tam obiekt, który wysyła impulsy radiowe z niespotykaną do... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/gwiazda-neutronowa-emitujaca-nietypowe-sygnaly-radiowe-w-naszej-galaktyce-czym-jest-ten-dziwny-obiekt-fot-getty-images-8b5be60.jpeg" width="900" height="700" alt="Gwiazda neutronowa emitująca nietypowe sygnały radiowe w naszej Galaktyce. Czym jest ten dziwny obiekt? (fot. Getty Images)" title="Gwiazda neutronowa emitująca nietypowe sygnały radiowe w naszej Galaktyce. Czym jest ten dziwny obiekt? (fot. Getty Images)" /> Zderzenie gwiazd neutronowych doprowadziło do powstania czarnej dziury. Zaczęła ona zasysać materię rozrzuconą dookoła po eksplozji. Tak powstał szybko obracający się dysk akrecyjny, z którego biegunów wystrzeliwały w kosmos dżety. Ich obserwacje prowadzone z pomocą Hubble’a były niezwykle precyzyjne. Naukowcy porównują je do mierzenia z Ziemi średnicy 30-centrymetrowej pizzy umieszczonej na Księżycu. Jednak dżety nie leciały prosto w stronę obserwatoriów znajdujących się na Ziemi i na jej orbicie. Tylko pod pewnym do nich kątem. I to właśnie było przyczyną przeszacowania ich prędkości i uznania jej za prędkość nadświetlną. Prędkości nadświetlne dżetów Dlaczego? Gdy obserwujemy coś pod kątem, to, co widzimy, jest w istocie rzutem prostopadłym źródła na sferę niebieską. Źródło to emitowało sygnały, których czas pojawienia się rejestrowano. Jednak zarejestrowany czas ich pojawiania się był krótszy niż rzeczywisty. A to wypaczało wynik obliczeń prędkości dżeta. – Ponieważ dżet porusza się z prędkością bliską prędkości światła, światło, które wyemituje później, ma mniejszą drogę do pokonania do obserwatora. W istocie dżet ściga więc swoje własne światło. Prowadzi to do tego, że upływa więcej czasu między rzeczywistymi emisjami światła niż sądzi obserwator – czytamy na stronie NASA. – Krótszy niż rzeczywisty rejestrowany czas obserwacji przekłada się na przeszacowanie prędkości obserwowanego obiektu. Ta iluzja prędkości nadświetlnej nie jest niczym nowym. O tym, że kwazary mogą wystrzeliwać strumienie materii, które pędziły przez kosmos z pozornymi prędkościami nadświetlnymi, wiedziano już w latach 70. poprzedniego wieku. Wówczas też rozwikłano zagadkę. Dokładne wyjaśnienie tłumaczące, skąd biorą się wyliczane prędkości nadświetlne, można znaleźć w artykule astronoma Leszka M. Sokołowiego z Obserwatorium Astronomicznego UJ. Prawdziwa prędkość dżetów Skorygowanie błędnych pomiarów wymagało żmudnej lat pracy. Dopiero teraz astronomowie precyzyjnie policzyli, jaka była prędkość strumienia materii wyrzuconego w kosmos w 2017 r. Szczegółowe kalkulacje, w których uwzględniono również obserwacje radiowe prowadzone metodą interferometrii o bardzo długiej bazie (ang. very long baseline interferometry, VLBI) wykazały, że teoria względności pozostaje niezagrożona. Po raz pierwszy zaobserwowano, jak umierająca gwiazda rozrywa i pożera planety z całego swojego układu W atmosferze białego karła odległego o 86 lat świetlnych od Ziemi znaleziono unikatową kompozycję pierwiastków. Świadczy ona o tym, że gwiazda pochłonęła zarówno wewnętrzne planety, p... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/po-raz-pierwszy-zaobserwowano-jak-umierajaca-gwiazda-rozrywa-i-pozera-planety-z-calego-swojego-ukladu-fot-nasa-esa-joseph-olmsted-stsci-7a2f117.jpeg" width="938" height="625" alt="Po raz pierwszy zaobserwowano, jak umierająca gwiazda rozrywa i pożera planety z całego swojego układu (fot. NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI))" title="Po raz pierwszy zaobserwowano, jak umierająca gwiazda rozrywa i pożera planety z całego swojego układu (fot. NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI))" /> – Nasze obliczenia wykazały, że w momencie wystrzelenia prędkość dżeta wyniosła przynajmniej 99,97 prędkości światła – mówi Wenbin Lu z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley, jeden z autorów pracy na ten temat opublikowanej w „Nature”. Naukowcy podkreślają, że ich praca umożliwi jeszcze dokładniejsze badanie zderzeń gwiazd neutronowych. A także może przyczynić się do precyzyjniejszego określenia prędkości rozszerzania się Wszechświata. Źródła: hubblesite.org, Nature. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Jak umrze nasza Galaktyka? Wyparuje. Pozostanie po niej rozległe cmentarzysko martwych gwiazd
Pozostałości po gwiazdach naszej Galaktyki mogą być wypychane poza Drogę Mleczną – uważają badacze z Instytutu Astronomicznego w Sydney. Oznaczałoby to, że nasza Galaktyka powoli traci swoją masę.
W tym artykule: Jak odnaleźć szczątki dawnych gwiazd? Martwe gwiazdy są wyrzucane poza naszą Galaktykę Gwiezdny cmentarz może się znajdować blisko nas Wszystko, co się rodzi, musi w końcu umrzeć. Dotyczy to nie tylko roślin i zwierząt, ale też gwiazd, a nawet całych galaktyk. Im jaśniejsza gwiazda, tym krótszy jej żywot. Olbrzymie gwiazdy wielokrotnie większe od Słońca zużywają cały wodór w ciągu zaledwie kilku milionów lat, a następnie eksplodują jako supernowe. Ich jądra zmieniają się w gwiazdy neutronowe lub w czarne dziury. Te małe, ciemne obiekty zaśmiecają całą naszą Galaktykę, tworząc kosmiczny cmentarz. Jak odnaleźć szczątki dawnych gwiazd? Zarówno gwiazdy neutronowe, jak i gwiezdne czarne dziury nie są łatwe do wykrycia. Gwiazdy neutronowe mają średnio tylko około piętnastu kilometrów średnicy. Jeśli ich bieguny magnetyczne nie są ustawione tak, że widzimy je jako pulsary, trudno je zaobserwować. Utworzone w wyniku zapadania się jąder masywnych gwiazd czarne dziury są jeszcze mniejsze i nie emitują własnego światła. Niektóre pojawiają się jako tzw. mikrokwazary, gdy zużywają materię gwiazdy towarzyszącej. Jednak większość z nich staje się widoczna tylko wtedy, gdy przechodzą między nami a bardziej odległą gwiazdą. Są wówczas wykrywane za pomocą metody zwanej soczewkowaniem grawitacyjnym. Właśnie trudności z wykrywaniem tego typu obiektów sprawiły, że do tej pory nie udało się zaobserwować wystarczającej ich liczby, niezbędnej do stworzenia mapy ogólnego położenia tych gwiezdnych pozostałości. Ale ostatnie badania opublikowane w czasopiśmie naukowym „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” pokazują na modelach, gdzie możemy znaleźć gwiezdne cmentarzyska. Martwe gwiazdy są wyrzucane poza naszą Galaktykę Naukowcy przyjrzeli się rozmieszczeniu gwiazd w naszej Galaktyce i na tej podstawie symulowali sposób, w jaki współczesne nam gwiazdy mogły oddziaływać na pozostałości po wcześniejszych gwiazdach Drogi Mlecznej. Ponieważ te „gwiazdy zombie” są zazwyczaj starsze niż obecne gwiazdy w Galaktyce, miały więcej czasu na przejście na nowe ścieżki orbitalne. Jak bije serce czarnej dziury? Licząca dekady kosmiczna zagadka została rozwiązana Co się dzieje w najbliższym sąsiedztwie czarnych dziur? Naukowcy ciągle nie potrafią wyczerpująco odpowiedzieć na to pytanie. Jednak właśnie znaleźli kolejny klocek układanki. Po kilkuna... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/jak-bije-serce-czarnej-dziury-liczaca-dekady-kosmiczna-zagadka-zostala-rozwiazana-fot-mendez-et-al-97ac4a2.jpeg" width="938" height="528" alt="Jak bije serce czarnej dziury? Licząca dekady kosmiczna zagadka została rozwiązana (fot. Méndez et al.)" title="Jak bije serce czarnej dziury? Licząca dekady kosmiczna zagadka została rozwiązana (fot. Méndez et al.)" /> Gwiezdne szczątki doświadczają pewnego rodzaju efektu rozmycia na swoich pozycjach. Ale zespół znalazł jeden aspekt ich rozmieszczenia, który okazał się dość zaskakujący. Modelowanie pokazało, że około jedna trzecia tych starych i martwych gwiazd jest wyrzucana poza Galaktykę. Dzieje się tak, gdy na dawne gwiazdy zadziała potężna grawitacja współczesnych ogromnych gwiazd. Daje to szczątkom taki wzrost prędkości, że w końcu uciekną przed grawitacyjnym przyciąganiem Drogi Mlecznej. Innymi słowy, zombie opuszczają cmentarz. Oznacza to, że z biegiem czasu Droga Mleczna „wyparowuje” lub traci masę. Wiemy, że w małych gromadach gwiazd, takich jak gromady kuliste, mogą zachodzić tego typu zjawiska. Gwiezdny cmentarz może się znajdować blisko nas Innym zaskakującym aspektem modelu jest to, że te gwiezdne szczątki są dość równomiernie rozmieszczone w całej Drodze Mlecznej. Większość gwiazd powinna mieć gwiezdną pozostałość w odległości stu lat świetlnych od nich. Dla Słońca najbardziej prawdopodobna odległość najbliższej gwiezdnej pozostałości wynosi około 65 lat świetlnych. Moglibyśmy więc mieć gwiezdnego zombie na naszym podwórku i nawet o tym nie wiedzieć. Rodzaje galaktyk. Jakie galaktyki obserwują astronomowie? Ile jest ich we Wszechświecie? Galaktyki to zbiory gwiazd, gazu, pyłu i ciemnej materii utrzymywane siłą grawitacji. Astronomowie wyróżniają liczne rodzaje galaktyk. Korzystając z superkomputerów o ogromnej mocy obliczen... W miarę pojawiania się coraz większej liczby obserwatoriów, takich jak Obserwatorium Very Rubin, prawdopodobnie wychwycimy zdarzenia soczewkowania i odkryjemy, gdzie faktycznie znajdują się te gwiezdne szczątki. Wtedy w końcu będziemy mogli zobaczyć galaktyczne zaświaty wokół nas. Źródło: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Nasz ekspert Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Gwiazda neutronowa emitująca nietypowe sygnały radiowe w naszej Galaktyce. Czym jest ten dziwny obiekt?
Zupełnie nowy rodzaj gwiazdy wypatrzyli astronomowie w rejonie Drogi Mlecznej odległym od Ziemi o 1300 lat świetlnych. Znajduje się tam obiekt, który wysyła impulsy radiowe z niespotykaną dotychczas częstotliwością.
W tym artykule: Gwiazda neutronowa to kosmiczna latarnia morska Jak szybko obraca się gwiazda neutronowa? Czy odkryto nowy rodzaj pulsara? Gwiazdy neutronowe to jedne z najdziwniejszych obiektów we Wszechświecie. Powstają w efekcie supernowych. To gigantyczne wybuchy, jakie zachodzą po tym, jak w gwieździe średniej wielkości wypaliło się paliwo termojądrowe. Wówczas gwiazda ta odrzuca zewnętrzne warstwy materii. Pozostaje po niej niezwykle gęste jądro. Ciśnienie wewnątrz niego jest tak wielkie, że dochodzi do tzw. neutronizacji materii. Z jąder atomowych wyciekają neutrony, a elektrony łączą się z protonami, tworząc jeszcze więcej neutronów. Szacuje się, że obiekty te składają się aż w 90 proc. z neutronów. Bańki tytanu kluczem do tajemnicy eksplodujących gwiazd? Pracujący w zakresie promieni rentgenowskich teleskop pozwolił dostrzec ślady czegoś, co można będzie uznać za element inicjujący eksplozję takiego typu gwiazd, z jakiej powstała Cas A. T... Materia wewnątrz gwiazdy neutronowej jest niezwykle ściśnięta. Jedna jej łyżeczka ważyłaby tyle, ile Mount Everest. Według innego porównania, gwiazda neutronowa jest tak mała i gęsta, jakby było Słońce zgniecione do wielkości ziemskiego miasta. Gwiazda neutronowa to kosmiczna latarnia morska Gwiazdy neutronowe przypominają nieco latarnie morskie. Obracają się wokół własnej osi, wysyłając w krótkich odstępach czasu rozbłyski. To m.in. dzięki nim naukowcy mogą je badać. Rotujące gwiazdy neutronowe regularnie emitujące wiązki promieniowania elektromagnetycznego nazywane są pulsarami. W najnowszym numerze czasopisma naukowego „Nature Astronomy” znalazł się artykuł opisujący odkrycie zupełnie nowego rodzaju gwiazd neutronowych. Dokonała go grupa naukowców z projektu MeerTRAP. To zespół wykorzystujący dane z radioteleskopu MeerKAT, pracującego w Republice Południowej Afryki. Najmniejsza czarna dziura w historii? Naukowcy nie są pewni, czym jest ten obiekt Astrofizycy z USA i Włoch po raz pierwszy w historii dostrzegli czarną dziurę, która – jak im się to wówczas wydawało – pochłanęła gwiazdę neutronową. Tak w sierpniu 2019 roku zinte... Przeczesując dane zebrane przez MeerKAT astronomowie natknęli się na coś dziwnego. Był to zapis impulsów radiowych trwających aż 300 milisekund, wysyłanych przez odległy obiekt. Pewne charakterystyki impulsów wskazywały, że generuje je gwiazda neutronowa. Jednak nie wszystkie. Jak szybko obraca się gwiazda neutronowa? – Czegoś takiego jeszcze nigdy nie widzieliśmy – opowiada Manisha Caleb, jedna z autorek pracy, na łamach „The Conversation”. – Zaintrygowani, przeczesaliśmy starsze dane, i znaleźliśmy w nich podobne impulsy. Zostały pominięte przez system detekcji radioteleskopu działający w czasie rzeczywistym, ponieważ zazwyczaj poszukujemy impulsów trwających tylko 20–30 milisekund. Naukowcy podejrzeli narodziny czarnej dziury. Pierwszy raz w historii To pierwszy raz gdy zbliżyliśmy się tak blisko do poznania ich sekretów. Szybkie przeliczenie wykazało, że impulsy napływają co 76 sekund. To niepodtykanie długo. Większość gwiazd neutronowych wysyła rozbłyski co kilka sekund lub nawet milisekund. Najwolniej rotujący pulsar, jaki dotychczas odkryto, wysyłał w kierunku Ziemi wiązkę promieniowania elektromagnetycznego co 23,5 sekundy. Czy odkryto nowy rodzaj pulsara? Naukowcy nazwali odkryty przez siebie obiekt PSR J0941-4046. Manisha Caleb opisała go jako „dziwaczną gwiazdę neutronową emitującą promieniowanie radiowe i obracającą się ekstremalnie wolno”. PSR J0941-4046 okazał się niezwykle regularny. Wysyła impulsy z dokładnością do 100-milionowych części sekundy. Naukowcy ustalili, że ma jeszcze jedną niezwykłą cechę. Otóż znajduje się w obszarze nieba uznawanym za cmentarzysko gwiazd neutronowych. – To region w kosmosie, skąd w ogóle nie powinno napływać żadne promieniowanie radiowe – tłumaczy Manisha Caleb. – Dotychczasowe teorie zakładały, że znajdujące się tutaj gwiazdy są już nieaktywne albo bardzo mało aktywne. Uchwycono moment, gdy czarna dziura "pożera" gwiazdę. Czy to brakujące ogniwo ewolucji kosmosu? Czarne dziura o masie pośredniej (IMBH) to dla astrofizyków od dawna poszukiwane ”brakujące ogniwo” w ewolucji kosmosu. Naukowcom udało się niedawno natrafić na najbardziej prawdopodobneg... Pozostaje pytanie: co obraca się raz na 76 sekund w odległości 1300 lat świetlnych od Ziemi? Naukowcy spekulują, że może być to „długookresowy magnetar”. Chodzi o gwiazdę neutronową z ultrasilnym polem magnetycznym. Natężenie pola magnetyczne magnetarów sięga 1015 gaussa. Czyli jest dziesiątki biliardów razy silniejsze od ziemskiego. Odkrycie wskazuje, że w kosmosie istnieje zupełnie nowy rodzaj gwiazd, o których istnieniu nie mieliśmy dotychczas pojęcia. Źródła: Nature Astronomy, The Conversation, Swinburne University of Technology. Nasz ekspert Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Pasjami czyta i pisze, miłośniczka literatury popularnonaukowej i komputerowych gier RPG. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Bańki tytanu kluczem do tajemnicy eksplodujących gwiazd?
Pracujący w zakresie promieni rentgenowskich teleskop pozwolił dostrzec ślady czegoś, co można będzie uznać za element inicjujący eksplozję takiego typu gwiazd, z jakiej powstała Cas A. Ta wielka, stale rozszerzająca się mgławica gorącego gazu jest najmłodszym znanym nam śladem po supernowej, która wydarzyła się zapewne 340 lat temu. Naukowcy poświęcają Kasjopei A wiele uwagi, bo jest relatywnie blisko i można się z niej czegoś dowiedzieć o ewolucji wszechświata.
Gdy gwiazdy eksplodują, ich szczątki pozostają na zawsze w przestrzeni kosmicznej w formie przerzedzającej się mgławicy. Jeżeli jesteśmy odpowiedni blisko możemy ją zbadać nim się „rozpłynie”. Astronomowie są w stanie określić, które szczątki pochodzą właśnie z Cas A. Każda taka eksplozja zostawia ślady w postaci złota i tytanu. Pierwiastki te można znaleźć na różnych planetach i w przestrzeni kosmicznej. View oEmbed on the source website - Naukowcy są przekonani, że większość tytanu, który wykorzystujemy w naszym codziennym życiu powstała właśnie w czasie eksplozji którejś z gwiazd – tłumaczy w informacji prasowej Toshiki Sato, główny autor analizy odkrycia i wykładowca na tokijskiej uczelni Rikkyo. Dodaje, że aż do tej pory nie udało się uchwycić momentu tuż po stworzeniu stabilnej formy tego metalu (stabilnego izotopu). Supernowa może nastąpić na skutek wyczerpania się paliwa wewnątrz masywnej gwiazdy. Może też być skutkiem „obżarstwa”. Jeżeli pochłaniając materię z sąsiedniej gwiazdy przekroczy masę krytyczną (tzw. masę Chandrasekhara), nastąpi wybuch termojądrowy. W pierwszym wypadku, gdy nuklearne źródło energii masywnej gwiazdy wyczerpuje się, jej środek zapada się na skutek oddziaływań grawitacyjnych. Powstaje wówczas albo gwiazda neutronowa o supergęstej budowie, albo (rzadziej) czarna dziura. Gdy resztki zapadającej się dawnej gwiazdy opadają do środka, „odbijają” się od powierzchni gwiazdy neutronowej odwracając proces implozji. Temperatura powstająca w trakcie tego procesu wywołuje fale uderzeniową. Podobna ona jest do efektu wywoływanego przez samolot osiągającego prędkość naddźwiękową. Fala ta rozchodzi się we wszystkie strony zbierając fragmenty zniszczonej gwiazdy. Podczas reakcji jądrowych zachodzących właśnie na tym etapie powstają nowe pierwiastki jak tytan. - Najnowsze trójwymiarowe symulacje sugerują, że kluczową rolę w napędzaniu tej fali uderzeniowej grają neutrino. Subatomowe cząsteczki o niewielkiej masie powstające w trakcie tworzenia się gwiazdy neutronowej uciekają z miejsca narodzin pchając przed sobą bańki stanowiące z kolei +siłę napędową+ fali, uruchamiające ostatecznie etap supernowej – czytamy w informacji prasowej. Właśnie w przypadku Cas A odkryto dowody na napędzaną neutrino eksplozję. Dane z teleskopu Chandra ukazały struktury przypominające palce skierowane od centrum eksplozji na zewnątrz. Zbudowane one były z tytanu i chromu.- Warunki konieczne do stworzenia tych pierwiastków w reakcji nuklearnej odpowiadały wartościom zaobserwowanym w modelach komputerowych symulujących bańki napędzające eksplozję. Pierwiastki tytanu wykryte przez teleskop Chandra w Cas A były stabilnym izotopem – wyjaśnia NASA. Wcześniej, gdy posługiwano się do obserwacji Kasjopeja A teleskopem NuSTAR odkryto jedynie niestabilne izotopy tytanu, które co 60 lat zmieniają się w skand, a potem w wapń (stałe izotopy tego nie robią). Masa stabilnego tytanu wytworzonego przy supernowej Cas A przewyższa całkowitą masę Ziemi. - Nigdy jeszcze nie widzieliśmy takiej sygnatury tytanowych baniek w resztkach supernowej. Udało się tylko dzięki niezwykle ostrym zdjęciom z teleskopu Chandra. Nasze odkrycie to ważny krok w kierunku rozwiązania problemu przejścia wybuchającej gwiazdy w stan supernowej – uważa współautor odkrycia, Keiichi Maeda z uniwersytetu w Kyoto. Na prezentowanym powyżej zdjęciu żelazo wyrażono na pomarańczowo, tlen na fioletowo a krzem na zielono. Tytan zabarwiony na fotografii na jasno niebieski kolor pochodzi z wcześniejszego odkrycia dokonanego teleskopem NASA NuSTAR. Dane z pasma X zebrane przez Chandrę zostały nałożone na zdjęcie w paśmie światła widzialnego wykonane przez teleskop Hubble’a.