• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Mglista, uboga w wodór supernowa może pomóc rozwiązać zagadkę promieni gamma

    09.06.2009. 15:11
    opublikowane przez: Maksymilian Gajda

    Międzynarodowy zespół naukowców ustalił, że gwiazda supernowa zwana SN 2008ha, po raz pierwszy zaobserwowana w listopadzie 2008 r., jest mglistą, ubogą w wodór supernową. Ich odkrycie, częściowo finansowane przez Szósty program ramowy UE (PR6), może powiązać te wydarzenia z grupą kosmicznych impulsów promieni gamma, dając cenny wgląd w wieloletnią zagadkę. Badanie opublikowano w magazynie Nature.

    Gwiazdy supernowa to eksplozje gwiezdne, które często wskazują nagłe załamanie grawitacyjne gwiazdy ośmiokrotnie większej od Słońca oraz powodują impulsy promieniowania tak silne, że mogą na chwilę przyćmić galaktykę. Gwiazdy supernowa zostały podzielone na kilka typów na podstawie profilu pierwiastków chemicznych, które występują w ich widmie. Istotnym czynnikiem w tej klasyfikacji jest obecność lub brak wodoru.

    Gwiazdy przechodzące załamanie grawitacyjne pod koniec swojego życia tworzą czarną dziurę, jednocześnie wyrzucając swoją zewnętrzną materię z oszałamiającą prędkością, która może dojść do 10% prędkości światła. Energia uwalniana w takiej eksplozji jest większa niż energia, którą Słońce wyemituje w ciągu swojego całego życia. Analiza SN2008ha przez naukowców w Wielkiej Brytanii, Włoszech, Niemczech, Hiszpanii, Finlandii i Stanach Zjednoczonych pokazała, że eksplozja miała około stukrotnie mniejszą energię niż zwykle.

    Naukowcy połączyli dane na temat tego zdarzenia zebrane przez nich w obserwatorium Calar Alto w Hiszpanii, w Telescopio Nazionale Galileo, Nordic Optical Telescope oraz Liverpool Telescope na hiszpańskich Wyspach Kanaryjskich oraz w Copernico Telescope we Włoszech. Wyniki pokazały, że mimo, iż gwiazdy supernowa o niskiej energii i jasności zwykle zawierają wodór, SN 2008ha wodoru nie zawierała. Brak wodoru jest istotny, gdyż wskazuje na to, że gwiazda musiała stracić całą swoją materię zewnętrzną zanim doszło do eksplozji.

    Naukowcy wysuwają hipotezy, że niewyraźna, uboga w wodór gwiazda supernowa mogła być średnio masywną gwiazdą w systemie binarnym. W tym wypadku strata materii zewnętrznej gwiazdy mogła nastąpić poprzez interakcje pomiędzy parami gwiazd.

    Możliwe również, że przodek gwiazdy był bardzo masywny. Jego powłoka mogła być rozwiana przez wiatry gwiezdne przed załamaniem jądra. W tym scenariuszu powstała w następstwie czarna dziura wypróżniłaby większość materiału radioaktywnego powstałego podczas supernowy. Co ciekawe, astronomowie znaleźli bardzo niewiele dowodów na materiał radioaktywny w pozostałościach SN 2008ha.

    Jeżeli scenariusz bardzo masywnej gwiazdy jest prawdziwy, SN 2008ha mogłaby pomóc astronomom lepiej zrozumieć powiązanie pomiędzy gwiazdami supernowa a grupą 'długich' (trwających kilka sekund) kosmicznych impulsów promieni gamma. Astronomowie uważali przez jakiś czas, że istnieje powiązanie pomiędzy impulsami promieni gamma a potężnymi eksplozjami supernowa, ale w ostatnich kilku latach odkryto dwa długie impulsy promieni gamma, którym nie towarzyszyły gwiazdy supernowa o dużej energii i jasności. To wskazywałoby na to, że impulsy mogą być związane z rodzajem mglistej supernowy.

    Niemniej jednak zaobserwowane dotychczas mgliste gwiazdy supernowa zawsze zawierały wodór a w obecności powłoki wodorowej, promienie gamma w ogóle nie mogą powstać. 'Istnienie ubogich w wodór gwiazd supernowa takich jak SN 2008ha może teraz pomóc rozwiązać zagadkę,' powiedział jeden z badaczy Stefan Taubenberger z Instytutu Astrofizyki Maxa Planka w Niemczech.

    'Dalsze obserwacje podobnych zdarzeń pomogą nam zrozumieć, czy stanowią one formę eksplozji termonuklearnej, gwiazdy supernowa o małej jasności i załamaniu jądra z pozbawionych powłoki gwiazd średniej masy, lub obumarcie bardzo masywnych gwiazd z wytworzeniem się czarnej dziury i odwrotem,' czytamy we wnioskach.

    Źródło: CORDIS

    Więcej informacji można uzyskać na stronie internetowej:

    Max Planck Institute for Astrophysics:
    http://www.mpa-garching.mpg.de

    Calar Alto Observatory:
    http://www.caha.es

    Nature:
    http://www.nature.com/nature

    Źródło danych: Calar Alto Observatory-CAHA; Max Planck Society; Nature
    Referencje dokumentu: Valenti S., et al. (2009) A low energy core-collapse supernova without a hydrogen envelope, Nature 459: 674-677. DOI: 10.1038/nature08023.

    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Pozostałość po supernowej – mgławica powstała w końcowej fazie życia masywnej gwiazdy w wyniku wybuchu i odrzucenia zewnętrznej otoczki. Taką wybuchającą gwałtownie gwiazdę nazywamy supernową. W centralnej części tej mgławicy najczęściej znajduje się gwiazda neutronowa lub czarna dziura, powstała z jądra wybuchającej gwiazdy. Mgławice będące pozostałością po wybuchu supernowej są stosunkowo bogate w pierwiastki cięższe od żelaza, które powstają w końcowym etapie życia gwiazdy i podczas wybuchu. Wybuch umożliwia rozprzestrzenienie się tych pierwiastków w kosmosie. Nowa kwarkowa – hipotetyczny typ supernowej powstający w wyniku kolapsu gwiazdy neutronowej do gwiazdy kwarkowej poprzez proces „zmiany kolorów” (quark deconfinement). Wnętrze powstałej w ten sposób gwiazdy składałoby się z materii kwarkowej. Hipotetyczny kolaps tego typu uwalniałby olbrzymi ładunek energii szacowany na 10J. Nowe kwarkowe mogą być odpowiedzialne za niektóre z odkrywanych rozbłysków gamma, w czasie ich eksplozji mogą być także wytwarzane ciężkie pierwiastki takie jak platyna w ramach procesu r. Fałszywa supernowa (ang. supernova impostor) – kosmiczna eksplozja pozornie wyglądająca jak supernowa, ale w odróżnieniu od prawdziwiej supernowej, niekończąca się rozerwaniem gwiazdy, w której została zainicjowana. Fałszywe supernowe są w rzeczywistości bardzo gwałtownymi nowymi lub wybuchami gwiazd zmiennych, pozornie jedynie przypominającymi supernowe.

    Gwiazda neutronowa – gwiazda zdegenerowana powstała w wyniku ewolucji gwiazd o dużych masach (~ 8–10 mas Słońca). Powstają podczas wybuchu supernowej (supernowe typu II lub Ib) lub kolapsu białego karła (supernowa typu Ia) w układach podwójnych. Materia składająca się na gwiazdy neutronowe jest niezwykle gęsta, przy średnicy 10–15 km gwiazdy tego typu mają masę od 1,4 do 2,5 mas Słońca. Łyżeczka materii neutronowej ma masę ok. 6 miliardów ton . Hydrogen-poor super-luminous supernova (superjasna supernowa o niskiej zawartości wodoru) – typ supernowej o bardzo niebieskiej barwie, temperaturze pomiędzy 10000 a 20000 K, niskiej zawartości wodoru, szybko rozprzestrzeniającej się (ok. 10 tys. km na sekundę), około dziesięciokrotnie większej jasności niż typowe supernowe typu Ia i o bardzo długim, powolnym okresie gaśnięcia po wybuchu, sięgającym 50 dni.

    Pair-instability supernova ("supernowa [powstająca z powodu] niestabilności [kreacji] par") – odmiana supernowej powstająca w wyniku zachwiania równowagi kreacji par w jądrze masywnej gwiazdy. W odróżnieniu od klasycznych supernowych, w wyniku których powstaje pozostałość po supernowej zawierająca w centrum czarną dziurę albo gwiazdę neutronową, gwiazda rozerwana wybuchem typu pair instability całkowicie rozrzuca swoją materię, nie pozostawiając po sobie nic poza mgławicą. Aby mogło dojść do wybuchu tego typu, masa gwiazdy musi wynosić pomiędzy 130 a 250M☉, a także gwiazda musi mieć niską metaliczność (np. gwiazda III populacji). Dobrymi kandydatami na supernowe pair instability są zauważone w latach 2006 i 2007 - odpowiednio SN 2006gy i SN 2007bi. Gwiazda – kuliste ciało niebieskie stanowiące skupisko powiązanej grawitacyjnie materii w stanie plazmy bądź zdegenerowanej. Przynajmniej przez część swojego istnienia gwiazda w sposób stabilny emituje powstającą w jej jądrze w wyniku procesów syntezy jądrowej atomów wodoru energię w postaci promieniowania elektromagnetycznego, w szczególności światło widzialne. Gwiazdy zbudowane są głównie z wodoru i helu, prawie wszystkie atomy innych cięższych pierwiastków znajdujące się we Wszechświecie powstały w efekcie zachodzących w nich przemian jądrowych lub podczas wieńczących ich istnienie wybuchów.

    Caroline Moore – amerykańska astronomka amatorska. W wieku 14 lat 7 listopada 2008 odkryła supernową SN 2008ha, była wówczas najmłodszą osobą, która kiedykolwiek dokonała takiego odkrycia (dwa lata później jej rekord został pobity przez 10-letnią Kathryn Aurorę Gray, która w 2010 odkryła supernową SN 2010lt). Swojego odkrycia Moore dokonała w prywatnym obserwatorium Puckett Observatory specjalizującym się w poszukiwaniu supernowych. GRB 080916C – rozbłysk gamma odkryty przez kosmiczne obserwatorium GLAST 16 września 2008. Energia rozbłysku równa się energii ok. 9000 eksplodujących supernowych i była skoncentrowana głównie w dwóch dżetach, które poruszały się z prędkością wynoszącą 99,9999% prędkości światła. Jest to jeden z najpotężniejszych odkrytych dotychczas rozbłysków gamma.

    Materia międzygwiazdowa – materia rozproszona w przestrzeni międzygwiazdowej. Jest to materia pierwotna galaktyki, ale w sposób ciągły wzbogacana przez materię traconą przez gwiazdy w wyniku powolnego wypływu bądź eksplozji znacznej części materii gwiazdy (np. jak w przypadku nowej lub gwiazd supernowych). Utrata materii przez gwiazdę jest jednoznaczna ze zwrotem materii do ośrodka międzygwiazdowego, z której wcześniej gwiazda powstała. Jednak skład chemiczny wyrzucanej materii różni się od pierwotnego składu materii, z której powstała gwiazda, ponieważ część tej materii brała udział w procesach jądrowych. Skutkiem jest stałe wzbogacanie materii międzygwiazdowej w galaktyce w produkty wewnątrzgwiezdnych reakcji jądrowych.

    Supernowa – w astronomii termin określający kilka rodzajów kosmicznych eksplozji, które powodują powstanie na niebie niezwykle jasnego obiektu, który już po kilku tygodniach bądź miesiącach staje się niemal niewidoczny. Istnieją dwie możliwe drogi prowadzące do takiego wybuchu: w jądrze masywnej gwiazdy przestały zachodzić reakcje termojądrowe i pozbawiona ciśnienia promieniowania gwiazda zaczyna zapadać się pod własnym ciężarem, lub też biały karzeł tak długo pobierał masę z sąsiedniej gwiazdy, aż przekroczył masę Chandrasekhara, co spowodowało eksplozję termojądrową. W obydwu przypadkach, następująca eksplozja supernowej z ogromną siłą wyrzuca w przestrzeń większość lub całą materię gwiazdy. Utworzona w ten sposób mgławica jest bardzo nietrwała i ulega całkowitemu zniszczeniu już po okresie kilkudziesięciu tysięcy lat, znikając zupełnie bez śladu. Z tego powodu w Drodze Mlecznej znamy obecnie zaledwie 265 pozostałości po supernowych, choć szacunkowa liczba tego rodzaju wybuchów w ciągu ostatnich kilku miliardów lat jest rzędu wielu milionów.

    SN 1998bw - bardzo rzadka supernowa położona w galaktyce spiralnej ESO 184-G82. Nowa została zaobserwowana w 1998, w tym samym momencie wykryto także rozbłysk gamma GRB 980425. Związek rozbłysku gamma i wybuchu supernowej nie został jeszcze do końca wyjaśniony, według jednej z teorii, SN 1998bw mogła być kolapsarem. Odwrotne rozpraszanie Comptona - zderzenie elektronu o wysokiej energii z fotonem o niskiej energii, w wyniku którego elektron przekazuje część swojej energii fotonowi. Zjawisko to znajduje praktyczne zastosowanie przy wytwarzaniu wiązek promieniowania o wysokiej energii lub schładzaniu elektronów. W astrofizyce uważa się je za mechanizm powstawania promieniowania X oraz gamma np. po wybuchach supernowych, wskutek zderzeń wysokoenergetycznych elektronów pochodzących z gwiazdy z fotonami mikrofalowego promieniowania tła.

    Texas Supernova Search (TSS) – projekt poszukiwania gwiazd supernowych. Korzysta z automatycznego teleskopu optycznego ROTSE-IIIb, jednego z czterech zbudowanych przez ROTSE collaboration, w celu poszukiwania optycznych poświat błysków promieniowania gamma oraz 9,2-metrowego Hobby-Eberly Telescope (HET). SN 1572 (gwiazda Tychona, nowa Tychona, supernowa Tychona, B Cassiopeiae, albo 3C 10) – supernowa typu Ia w gwiazdozbiorze Kasjopei, jedna z ośmiu supernowych, widocznych gołym okiem, znanych z historycznych źródeł pisanych. Pojawiła się na początku listopada 1572 i została odkryta niezależnie przez wielu astronomów.

    Dodano: 09.06.2009. 15:11  


    Najnowsze