• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Odkryto olbrzymią gwiazdę, która wybucha i... kryje się we własnym pyle

    14.10.2010. 00:33
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Polsko-amerykański zespół naukowców, którego liderem jest dr Szymon Kozłowski, adiunkt w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Warszawskiego, ogłosił właśnie na łamach prestiżowego czasopisma astronomicznego "The Astrophysical Journal" odkrycie unikalnego obiektu. Olbrzymia gwiazda w odległej galaktyce zakończyła swoje życie w niepozornym, zupełnie nieefektownym wybuchu pogrążając się we własnym pyle. Ten osobliwy przypadek został odkryty po raz pierwszy, choć prawdopodobnie w młodszym Wszechświecie występował znacznie powszechniej i właśnie dzięki swej wyjątkowości jest niezwykle ciekawy.

    Do odkrycia doszło niejako przypadkiem, przy okazji analizy danych podczerwonego przeglądu galaktyk prowadzonego w latach 2004-2008 za pomocą Kosmicznego Teleskopu Spitzera. Zespół skupiony był na poszukiwaniu aktywnych jąder galaktyk z bardzo masywnymi czarnymi dziurami, których istnienie manifestuje się emisją ogromnej energii generowanej w wyniku spadku na nie otaczającej materii. W szczególności astronomowie poszukiwali obiektów o zmieniającej się temperaturze, które mogłyby dostarczyć dowodów na zróżnicowane opadanie materii na czarną dziurę.

    "Astronomowie nie spodziewali się odkrycia gwiazdy supernowej w takich danych" - wyjaśnia dr Kozłowski. "Supernowe emitują duże ilości energii jako światło widzialne, a nie w postaci ciepła" - dodaje.

    Znaleziony, gorący obiekt w galaktyce odległej o trzy miliardy lat świetlnych nie pasował do opisu typowego aktywnego jądra galaktyki. Dodatkowo rozkład energii obiektu uzyskany przy użyciu jednego z największych teleskopów na Ziemi - 10-cio metrowego teleskopu Keck na Hawajach - znacznie różnił się od typowego rozkładu energii obserwowanego dla aktywnych galaktyk.

    Ogromne ilości energii wypływały z obiektu przez sześć miesięcy. I tak szybko jak wypływ się pojawił, tak nagle zniknął w marcu 2008 roku. Fakt ten utwierdził astronomów w przekonaniu, że zaobserwowany obiekt jest tzw. gwiazdą supernową.

    "W ciągu zaledwie sześciu miesięcy obiekt ten wyemitował więcej energii niż Słońce w całym swoim życiu" - mówi dr Kozłowski.

    Nie ulegało wątpliwości, że skoro odkryty obiekt jest rzeczywiście supernową, to przy tak gigantycznej ilości wyemitowanej energii mamy do czynienia wręcz z "hipernową", czyli niezwykle masywną supernową. Pozostała do wyjaśnienia zagadkowa temperatura obiektu - zaledwie około 700 stopni Celsjusza, niewiele więcej niż temperatura na powierzchni Wenus. Naukowcy zastanawiali się, co może pochłaniać tak ogromne ilości energii i wypromieniowywać je w postaci ciepła?

    Sprawcą okazał się pył - ogromne jego ilości. Na podstawie odtworzonego przebiegu wydarzeń astronomowie ustalili zarówno jaka gwiazda wybuchła jako supernowa oraz jak to możliwe, że pył w dużej mierze przysłonił tę eksplozję. Oszacowali masę umierającej gwiazdy na około 50 mas Słońca, a więc dostatecznie dużo, aby przed zakończeniem życia gwiazda wyrzuciła w przestrzeń kosmiczną potężną chmurę pyłu.

    Ta szczególna gwiazda musiała mieć co najmniej dwie takie erupcje - jedną 300 lat, a drugą zaledwie cztery lata przed wybuchem supernowej. Pył i gaz z obydwu erupcji został uwięziony wokół gwiazdy w otaczających ją, powoli rozszerzających się chmurach. Wewnętrzna chmura - ta sprzed czterech lat - znajduje się znacznie bliżej gwiazdy, niż ta sprzed 300 lat.

    "Wydaje nam się, że zewnętrzna chmura musiała być całkowicie nieprzezroczysta, więc pochłonęła całe światło, któremu udało się przedostać przez wewnętrzną chmurę, a następnie zamieniła je na ciepło" - mówi profesor Christopher Kochanek z Uniwersytetu Stanowego w Ohio. "Dlatego właśnie supernowa pojawiła się w przeglądzie Spitzera jako gorąca chmura pyłu".

    Współautor pracy - profesor Krzysztof Stanek, absolwent astronomii na Uniwersytecie Warszawskim, a obecnie pracownik Uniwersytetu Stanowego w Ohio, uważa, że tego rodzaju gwiazd było znacznie więcej gdy Wszechświat był młodszy. "Takie eksplozje zdarzają się częściej w małych galaktykach o małej metaliczności" - mówi, mając na myśli młode galaktyki, które nie istniały wystarczająco długo, aby gwiazdy je tworzące miały możliwość zamiany wodoru i helu na cięższe pierwiastki, określane przez astronomów mianem "metali".

    Dr Kozłowski przewiduje, że więcej takich supernowych może zostać znalezionych przez satelitę o nazwie Wide-field Infrared Explorer (WISE) umieszczonym na orbicie przez amerykańską agencję kosmiczną NASA w grudniu 2009 roku. "Spodziewam się, że WISE znajdzie koło 100 takich supernowych w ciągu dwóch lat misji. Teraz dokładnie wiemy czego szukać".

    Z powodu niekorzystnego względnego ustawienia supernowej, Ziemi i Słońca, nie było możliwe bezpośrednie zaobserwowanie supernowej z naszej planety. Prof. Kochanek uważa jednak, że mamy kolejną szansę zobaczyć reinkarnację tej supernowej za około dziesięć lat. Tyle potrzeba, aby wewnętrzna chmura pyłu, poruszająca się teraz znacznie szybciej po zderzeniu z pozostałościami supernowej, zderzyła się z zewnętrzna chmurą. Powinniśmy wtedy zaobserwować wyraźne pojaśnienie.

    Okazuje się jednak, że podobne widowisko szykuje się znacznie bliżej.

    "Jeśli gwiazda Eta Carinae wybuchłaby teraz jako supernowa, wyglądałaby dokładnie tak, jak nasza supernowa" - stwierdza profesor Kochanek, odnosząc się do jednej z najjaśniejszych gwiazd w naszej Galaktyce.

    Dwie gwiazdy tworzące układ Eta Carinae, oddalone są od nas o 7500 lat świetlnych i otoczone są chmurą pyłu. Astronomowie uważają, że ta chmura powstała gdy większa z gwiazd wyrzuciła w przestrzeń kosmiczną duże ilości pyłu około 1840 roku. Możemy się także spodziewać kolejnych erupcji.

    Dr Szymon Kozłowski w trakcie realizacji projektu przebywał na stażu podoktorskim w Uniwersytecie Stanowym Ohio. Obecnie jest adiunktem w Obserwatorium Astronomicznym Uniwersytetu Warszawskiego pracującym w zespole projektu OGLE (The Optical Gravitational Lensing Experiment). Współautorami publikacji są także profesor Grzegorz Pojmański z Obserwatorium Astronomicznego UW oraz absolwenci astronomii na UW, doktorzy Dorota Szczygieł, Przemysław Woźniak, Jan Skowron oraz Bogumił Pilecki pracujący obecnie w Stanach Zjednoczonych lub Chile. JPO

    PAP - Nauka w Polsce, Jan Pomierny

    kmad/bsz

    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. 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 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 .

    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. 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.

    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. 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.

    Mózg matrioszka – hipotetyczny komputer o gigantycznych możliwościach obliczeniowych, zbudowany w oparciu o sfery Dysona. Wykorzystywałby on całą energię emitowaną przez gwiazdę do wykonywania obliczeń. Składałby się z wielu koncentrycznych sfer Dysona, każdej zbudowanej z nanotechnologicznych komputerów, zasilanych przepływem energii od gwiazdy w przestrzeń kosmiczną. Każda sfera byłaby przystosowana do pracy w innej temperaturze, pochłaniając światło emitowane przez bardziej wewnętrzną sferę i emitując je po wykorzystaniu na zewnątrz, w postaci fotonów o niższej energii. Sfery w samym centrum pracowałyby w temperaturze bliskiej temperatury gwiazdy, natomiast najbardziej zewnętrzne w temperaturze bliskiej temperaturze promieniowania tła. Błękitni maruderzy – gwiazdy, które są znacznie gorętsze i bardziej błękitne, niż inne gwiazdy gromady o tej samej jasności, przez co wydają się znacznie młodsze. Znajdują się zatem w innej części diagramu Hertzsprunga-Russella niż pozostałe gwiazdy. Ich istnienie wydaje się być niezgodne z teorią ewolucji gwiazd, ponieważ gwiazdy w gromadzie, które powstały mniej więcej w tym samym czasie, powinny tworzyć specyficzny bardzo wąski, dobrze określony pas, z pozycją gwiazdy w tym pasie zależną od jej masy. Błękitni maruderzy znajdują się poza tym pasem i wyglądają jak gwiazdy znacznie młodsze. Gwiazdy te po raz pierwszy zaobserwował Allan Sandage w 1953 roku w gromadzie Messier 3.

    Hipernowa (kolapsar) – hipotetyczny rodzaj wysokoenergetycznej supernowej powstający, gdy wyjątkowo masywna gwiazda zapada się na skutek ustania w niej reakcji termojądrowych.

    Strumień Arktura – strumień gwiazd utworzony przez gwiazdy pochodzące z nieistniejącej już galaktyki karłowatej wchłoniętej przez Drogę Mleczną. Ponieważ proces ten miał miejsce 5 do 8 miliardów lat temu, gwiazdy należące do wchłoniętej galaktyki zostały rozproszone i wymieszane z gwiazdami naszej Galaktyki. Gwiazdy należące do Strumienia Arktura charakteryzują się dużą prędkością własną oraz małą zawartością metali. Strumień ten został odkryty w 1971 roku, choć astronomowie już wcześniej podejrzewali jego istnienie. Był to pierwszy odkryty strumień. Jego nazwa pochodzi od jego najbardziej znanej gwiazdy – Arktura, która zarazem jest najbliższą gwiazdą od Ziemi pochodzącą z innej galaktyki.

    Dodano: 14.10.2010. 00:33  


    Najnowsze