Odkrycie fulerenów w materii międzygwiazdowej

W numerze Science z 3 września 2010 r. J. Cami i inni ogłosili odkrycie fulerenów C60 i C70 w młodej mgławicy planetarnej Tc 1. Astronomowie obserwowali Tc 1 za pomocą kosmicznego teleskopu Spitzera.

Tc 1 to mgławica planetarna, wokół gwiazdy AGB. Jest to środowisko obfite w węgiel, ubogie w wodór i zawierające dużo pyłu międzygwiazdowego. Autorzy podają, że brak jest  linii emisyjnych z PAH (wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne), a widmo zdominowane jest przez silne linie C60 dla 7.0, 8.5, 17.4 i 18.9 μm i słabsze linie C70.
Brak linii kationów i anionów C60 oznacza, że fulereny są w stanie neutralnym, a analiza wskazuje, ze linie pochodzą z cząstek w fazie stałej, a nie gazowej.

Autorzy twierdzą,  że C60 znajduje się bliżej źródła niż C70, co wskazuje, że C70 powstaje z C60 w czasie oddalania się od źródła.

Według autorów obecność lub brak wodoru w bogatym w węgiel otoczeniu determinuje powstawanie PAH lub fulerenów i stawiają wniosek, że tylko w obiektach, które pozbędą się całkowicie otoczki wodorowej
mogą powstawać fulereny.

W szybkim czasie wniosek ten został obalony przez D.A. Garcia-Hernandeza i innych, którzy zaobserwowali fulereny C60 i C70 i jednocześnie PAH w mgławicy planetarnej zwierającej wodór.

Ponadto, obserwacje fulerenów C60 w mgławicach refleksyjnych opublikowali K. Sellgran i inni.

Można się spodziewać sporej ilości nowych publikacji na ten temat.

Podwójne pierścienie Einsteina - obserwacje Hubble'a

Zdjęcie przedstawia soczewkę grawitacyjną SDSSJ0946+1006 sfotografowaną przez teleskop kosmiczny Hubble'a, NASA, ESA, R. Gavazzi i T. Treu (University of California, Santa Barbara)

Przy pomocy teleskopu Hubble’a odkryto nigdy wcześniej nie obserwowane zjawisko we Wszechświecie: parę świecących pierścieni rozmieszczonych współśrodkowo, jak na tarczy strzelniczej. Podwójny pierścień jest spowodowany ugięciem światła dwóch odległych galaktyk leżących dokładnie za masywną galaktyką z przodu.

Zjawisko to jest zwane soczewkowaniem grawitacyjnym i zachodzi, gdy światło odległej galaktyki jest uginane przez bliższą masywną galaktykę w podobny sposób, jak przy pomocy szkła powiększającego. Gdy obie galaktyki są na tej samej linii, to światło tworzy wokół bliższej galaktyki pierścień, zwany pierścieniem Einsteina. Jeśli na tej samej linii leży jeszcze jedna dalsza galaktyka, to pojawi się drugi większy pierścień.

To rzadkie zjawisko pozwoli na wgląd w ciemną materię, ciemną energię, odległe galaktyki, a nawet krzywiznę Wszechświata. Podwójny pierścień Einsteina został odkryty przez międzynarodowy zespół astronomów pod kierownictwem Raphaela Gavazzi i Tommaso Treu z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Barbara.

Prawdopodobieństwo zaobserwowania takiego zjawiska jest tak małe, że można mówić o przypadku. Idealnie ustawione na jednej linii galaktyki są w odległościach 3, 6 i 11 miliardów lat świetlnych od Ziemi. Geometria pierścieni Einsteina w tym przypadku pozwoliła zmierzyć masę środkowej galaktyki, która wynosi 1 miliard mas Słońca. Jest to pierwszy przypadek pomiaru masy galaktyki karłowatej znajdującej się w odległości kosmologicznej (przesunięcie ku czerwieni z=0.6).

Próbka 50 podwójnych pierścieni Einsteina wystarczyłaby do zmierzenia zawartości ciemnej materii we Wszechświecie oraz równania stanu ciemnej energii (miarę jej ciśnienia) z dokładnością do 10%. Inne podwójne pierścienie mogą być znalezione w czasie obserwacji, które zostały zaproponowane w ramach Joint Dark Energy Mission.

Oryginalny artykuł ukaże się w Astrophysical Journal: THE SLOAN LENS ACS SURVEY. VI: DISCOVERY AND ANALYSIS OF A DOUBLE EINSTEIN RING, Raphael Gavazzi, Tommaso Treu, Leon V. E. Koopmans, Adam S. Bolton, Leonidas A. Moustakas, Scott Burles i Philip J. Marshall (wersja z 10.01.2008)

BLAST - balon z teleskopem - pierwsze wyniki obserwacji

BLAST (Balloon-borne Large Aperture Submillimeter Telescope) jest teleskopem podwieszonym do balonu, który wznosi się na wysokości suborbitalne. Został zaprojektowany w celu badania ewolucji i procesów powstawania gwiazd w lokalnych galaktykach (również w Drodze Mlecznej). Kamera teleskopu zawiera 270 detektorów rozmieszczonych w 3 matrycach i pozwala obserwować jednocześnie w długościach fal 250 μm, 350 μm i 500 μm.
Budowa optyczna oparta jest na teleskopie Cassegrain'a o średnicy 2m.
Pierwszy testowy lot balonu z teleskopem odbył się w 2003, następnie odbyły się dwa długotrwałe loty: 100-godzinny lot z Kiruny w Szwecji do Wyspy Wiktorii w Kanadzie w czerwcu 2005 i 250-godzinny lot okołobiegunowy ze Stacji McMurdo na Antarktyce w grudniu 2006.

Pierwsze wyniki obserwacji z roku 2005 zostaną wkrótce opublikowane w Astrophysical Journal. Obserwacje miały za zadanie zidentyfikować i scharakteryzować protogwiazdy o dużych masach. Obserwowany obszar obejmował 4 stopnie kwadratowe gromady otwartej NGC 6823 w gwiazdozbiorze Liska. Znaleziono 60 zwartych obiektów wykrytych jednocześnie na wszystkich trzech długościach fali.

Więcej szczegółów technicznych o balonie i teleskopie

Wyniki obserwacji - artykuł zaakceptowany do publikacji

Zderzenia i powstawanie planet w Plejadach

W najbliższym numerze Astrophysical Journal znajdzie się artykuł omawiający najnowsze odkrycie pochodzące z Obserwatorium Gemini na Hawajach i Kosmicznego Teleskopu Spitzera. Autorzy informują o pierwszym dowodzie na formowanie się planet w Plejadach oraz na częste występowanie planet podobnych do Ziemi. Skaliste planety formują się lub niedawno się uformowały wokół gwiazd w Plejadach. Są wynikiem kolizji innych planet lub planetozymali.

Plejady (M45) są gromadą otwartą w gwiazdozbiorze Byka. Są widoczne gołym okiem i znane w wielu kulturach. Nazwa pochodzi z greckiej mitologii, od siedmiu sióstr – córek Atlasa i Pleione, które Zeus umieścił wśród gwiazd po tym, jak popełniły samobójstwo na wieść o śmierci Hiad, swoich sióstr. W języku japońskim nazwane są Subaru, stąd też nazwa samochodu.

Plejady są doskonale widoczne na niebie gołym okiem i choć zwane są „siedmioma siostrami”, to gromada składa się z około 1400 gwiazd. Są odległe o ok. 400 lat świetlnych i są najbliższą gromadą otwartą Ziemi. Jedna z gwiazd gromady, znana jako HD 23514, która ma masę i jasność nieco większe od Słońca jest otoczona niezwykłą ilością gorących ziaren pyłu – setki tysięcy razy więcej niż nasze Słońca. Ten pył według B. Zuckermana, jednego z autorów artykułu, musi pochodzić z olbrzymiego zderzenia, kosmicznej katastrofy.

Astronomowie przeanalizowali emisję pochodzącą od ziaren pyłu i doszli do wniosku, że najbardziej prawdopodobnym wyjaśnieniem pochodzenia takiej ilości pyłu wokół gwiazdy jest gwałtowne zderzenie planet lub planetozymali. W procesie powstawania skalistych planet niektóre obiekty zderzając się formują planety, inne natomiast rozpadają się w pył. Ten właśnie pył obserwowali astronomowie. Obliczyli oni również, że planety podobne do Ziemi mogą występować często oraz że planety w Plejadach zderzyły się w ciągu ostatnich kilkuset tysięcy lat.

Wielu astronomów wierzy, że Księżyc Ziemi powstał w wyniku kolizji dwóch protoplanet – młodej Ziemi i ciała o wielkości Marsa. Pozostałości po takim zderzeniu połączyły się w Księżyc, a część zaczęło okrążać młode wówczas Słońce.

Zdjęcie: NASA, ESA and AURA/Caltech

Oryginalny artykuł (PDF): Joseph H. Rhee, Inseok Song, B. Zuckerman, Warm dust in the terrestrial planet zone of a sun-like Pleiad: collisions between planetary embryos?

Największy pozasłoneczny układ planetarny

Astronomowie odkryli (wykorzystując efekt Dopplera) piątą planetę w układzie planetarnym wokół gwiazdy 55 Cancri A w gwiazdozbiorze Raka. Do tej pory znane były tylko dwa pozasłoneczne układy planetarne z czterema planetami. Oprócz układu 55 Cancri znany jest również układ wokół Mi Arae w gwiazdozbiorze Ołtarza.

Unikalny system 55 Cancri jest odległy od Ziemi o 41 lat świetlnych. Jest to interesujący układ czterech planet wewnętrznych i jednej olbrzymiej planety zewnętrznej. Przypomina nieco nasz Układ Słoneczny jednak bez Ziemi i Marsa. Składa się z gazowego olbrzyma, który jest odległy od gwiazdy o 6 jednostek astronomicznych (j.a.) i 4 mniejszych planet odległych o mniej niż 0.8 j.a. Między nimi jest ogromna przerwa, gdzie astronomowie oczekują znaleźć planetę wielkości Ziemi.

Układ 55 Cancri nie jest bliźniaczym układem naszego Układu Słonecznego, choćby z tego powodu, że mniejsze planety wewnętrzne są wielkości Neptuna. Nowo odkryta planeta jest wielkości połowy Saturna i ma masę 45 razy większą od masy Ziemi. Planeta obiega gwiazdę w odległości 0.785 j.a. i w 260.8 dni. Ponieważ 55 Cancri jest starsza i słabsza od Słońca, to ekosfera tej gwiazdy, czyli obszar w którym temperatury na planetach umożliwiają istnienie wody w stanie ciekłym, jest bliżej gwiazdy niż ekosfera Słońca i zawiera tę nową planetę.

Oryginalny artykuł, który ukaże się w Astrophysical Journal (PDF): Debra A. Fischer, Steven S. Vogt, Geoffrey W. Marcy i inni, Five Intermediate-Period Planets from the N2K Sample

Kometa Holmesa - tajemniczy wybuch?

Kometa 17P/Holmes obiegająca Słońce co 7 lat do wtorku nie była widoczna na niebie gołym okiem. Od wtorku pojaśniała milion razy - z jasności 17 magnitudo do 2 magnitudo i jest doskonale widoczna nie tylko przez lunety czy lornetki, ale również gołym okiem.

Odkryta przez astronoma amatora Edwina Holmesa w 1892 roku była odtąd zagadką dla astronomów. W momencie odkrycia była również w fazie rozjaśnienia do 4 magnitudo, a następnie pociemniała, by w 1893 roku znowu stokrotnie pojaśnieć. Następnie pociemniała na dobre aż do chwili obecnej.

Obiegająca co 7 lat Słońce kometa była obserwowana jeszcze w 1899 i 1906 roku, by następnie zniknąć na 60 lat. Została odkryta ponownie w 1964 roku na podstawie przewidywanej pozycji. Od tamtej pory aż do 23 października zachowywała się normalnie, była 25000 razy zbyt słaba, by oglądać ją gołym okiem. Następnie w ciągu jednego dnia rozbłysła do jasności 7 magnitudo, a obecnie jej jasność wynosi 2 magnitudo.

Prawdopodobnym wyjaśnieniem zjawiska jest pęknięcie skorupy tej niewielkiej komety (o średnicy 3km), które odkryło świeży lód, który został ogrzany przez Słońce powodując gwałtowny wyrzut gazu i pyłu. Nikt tego jednak nie wiem na pewno. Astronomowie będą obserwować z uwagą tą kometę, by wyjaśnić to zjawisko.

Współrzędne komety można znaleźć pod adresem: http://www.cfa.harvard.edu/iau/Ephemerides/Comets/0017P.html

Testowy lot balonu z teleskopem do obserwacji Słońca

Amerykańskie Centrum Badania Atmosfery (National Center for Atmospheric Research (NCAR)) wraz z NASA, Instytutem Badań Układu Słonecznego Maxa Plancka i innymi współpracującymi instytucjami wysłało teleskop do obserwacji Słońca na wysokość ponad 36 km w balonie, którego wielkość przekracza wielkość Boeinga 747. Udany lot testowy otwiera drogę do następnych lotów, w czasie których teleskop będzie obserwował z niezwykłą dokładnością powierzchnię Słońca. Pierwsze długotrwałe loty obserwacyjne planowane są na rok 2009.

Głównym celem projekt o nazwie Sunrise jest obserwacja struktury i dynamiki pól magnetycznych Słońca. Pola magnetyczne wpływają na aktywność słoneczną w tym na burze plazmowe, które uderzają w górne warstwy atmosfery ziemskiej zagrażając delikatnym systemom telekomunikacyjnym i energetycznym. Pola magnetyczne wywołują zmienne promieniowanie słoneczne, co może być istotne, jeśli chodzi o długookresowe zmiany klimatu.

Teleskop na wysokości ponad 36 km będzie ponad turbulencjami atmosfery oraz parą wodną i ozonem, które absorbują promieniowanie ultrafioletowe, a właśnie w tym zakresie widma będą prowadzone obserwacje. Będzie możliwe obserwowanie bardzo niewielkich obszarów Słońca - ok. 30 km średnicy, co da ponad dwukrotnie większą dokładność niż kiedykolwiek uzyskano za pomocą innych przyrządów. Pozwoli to obserwować struktury, które są kluczowe dla zrozumienia mechanizmów rządzących aktywnością słoneczną.

Projekt ten zapoczątkuje nową generację obserwatoriów wynoszonych w górne warstwy atmosfery ziemskiej za pomocą balonów, co jest dużo tańsze niż wynoszenie ich w przestrzeń kosmiczną.

Zdjęcie: Carlye Calvin, ©UCAR
The source of this material is the University Corporation for Atmospheric Research (UCAR). © 2002 University Corporation for Atmospheric Research. All Rights Reserved.
Link do oryginalnego artykułu

M33 X-7 - najcięższa czarna dziura

Astronomowie odkryli niezwykle masywną czarną dziurę w niedalekiej (odległej o 3 miliony lat świetlnych) galaktyce M33. Czarna dziura M33 X-7 jest najcięższą zaobserwowaną czarną dziurą, która powstała w wyniku kolapsu gwiazdy, a jej masa wynosi 15,7 masy Słońca. Oprócz tego, że jest tak masywna, to równie niezwykłe jest to, że wchodzi w skład zaćmieniowego układu podwójnego z olbrzymią gwiazdą, której masa wynosi 70 mas Słońca. Gwiazda ta (towarzysz) przesłania czarną dziurę co 3,5 dnia. Przejdzie ona również w przez stadium supernowej i ostatecznie będzie tworzyć układ podwójny czarnych dziur.

Zaobserwowanie tak masywnej czarnej dziury w układzie podwójnym jest bardzo istotne, gdyż jej istnienie nie daje się wyjaśnić za pomocą znanych modeli ewolucji masywnych gwiazd. Tak masywna czarna dziura powstałaby z gwiazdy, której masa musiałaby być dużo większa od gwiazdy towarzysza, aby przekształcić się w czarną dziurę przed tym towarzyszem. Tak masywna gwiazda musiałaby również mieć promień większy od obecnej odległości między obiektami, czyli musiałyby się później zbliżyć do siebie i posiadać wspólną atmosferę zewnętrzną. Takie zbliżenie powoduje z kolei duży ubytek masy - na tyle duży, że gwiazda nie mogłaby utworzyć czarnej dziury o masie 15,7 mas Słońca.

Odkrycie to da z pewnością spore pole do popisu astrofizykom, którzy będą musieli stworzyć spójny model ewolucji tego typu obiektów.

Obserwacji dokonano za pomocą Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra

Link do artykułu w New Scientist
Zdjęcie (rysunek) : NASA
Oryginalny artykuł: Jerome A. Orosz et al. A 15.65M⊙ black hole in an eclipsing binary in the nearby spiral galaxy Messier 33 - PDF

10 lat projektu Cassini-Huygens

Dziś mija 10 lat odkąd sonda Cassini wraz z próbnikiem Huygens wyruszyła w misję badania układu Saturna. Misja Cassini-Huygens jest wspólnym projektem NASA i Europejskiej Agencji Kosmicznej. W projekcie wzięło udział wiele instytucji naukowych i firm przemysłowych, również z Polski (Centrum Badań Kosmicznych).

Jedną z najważniejszych chwil misji było odłączenie się w grudniu 2004 próbnika Huygens w celu lądowania na powierzchni Tytana. Tytan jest największym księżycem Saturna i jako jedyny posiada atmosferę. Huygens wylądował na powierzchni i w ciągu kilku godzin pracy przesłał zdjęcia powierzchni tego tajemniczego świata.

Sonda Cassini kontynuuje swoją misję obserwacji Saturna i jego księżyców przynosząc ciekawe i zaskakujące rezultaty. W przypadku księżyca Japet obserwacje pomogły częściowo rozwiązać 300-letnią zagadkę. Ten mały księżyc ciemniał i jaśniał w trakcie okrążania Saturna, lecz astronomowie nie wiedzieli dlaczego. Sonda Cassini pomogła znaleźć odpowiedź na to pytanie, a mianowicie pył opadający z zewnętrznych księżyców zderza się z Japetem i sprawia, że „przednia” jego strona wygląda inaczej niż pozostała część. Nie wiadomo jeszcze, który księżyc jest odpowiedzialny za ten proces.

Ponadto obrazy radarowe Tytana ukazują jeziora węglowodorów na obu biegunach. Obecnie na biegunie północnym Tytana panuje zima, a temperatury spadają do –180 stopni Celsjusza, a padające deszcze metanu i etanu wypełniają jeziora i morza oraz rzeźbią rzeki i kanały na powierzchni księżyca.

W ubiegłym tygodniu NASA i ESA pokazały zdjęcia, które potwierdziły wyrzuty lodowych cząstek z księżyca Enceladus, a pochodzące z gorących pęknięć na powierzchni w pobliżu bieguna południowego. Odkrycie to zwiększa prawdopodobieństwo istnienia wody w stanie ciekłym na Enceladusie, a tym samym życia.

Teleskop Allena już działa

Sieć radioteleskopów Allena (Allen Telescope Array) zaczęła działać 11 października. ATA składa się obecnie z 42 radioteleskopów i jest wspólnym dziełem instytutu SETI i Laboratorium Astronomii Radiowej (RAL) przy Uniwersytecie Berkley w Kaliforni. Nazwę swoją zawdzięcza temu, że miliarder i założyciel Microsoftu Paul G. Allen ofiarował 13.5 miliona dolarów na pierwsze dwa etapy budowy sieci nowoczesnych teleskopów. Docelowo sieć ma liczyć 350 anten, które będą używane głównie do poszukiwania życia pozaziemskiego, ale również supernowych, czarnych dziur i innych egzotycznych obiektów, które przewiduje teoria, lecz nie zostały jeszcze zaobserwowane.

Na zdjęciu: Wodór atomowy w galaktyce Andromedy M31 (pierwszy obraz pochodzący z obserwacji przy użyciu ATA)

Nowe odległości gwiazd - Orion nieco bliżej

Radioastronomowie Karin M. Sandstrom, J. E. G. Peek, Geoffrey C. Bower, Alberto D. Bolatto i Richard L. Plambeck opublikowali w The Astrophysical Journal artykuł przedstawiający nowe pomiary odległości Mgławicy Oriona od Ziemi. Wykorzystali oni przy tym sieć radioteleskopów VLBA (Very Long Baseline Array). Użycie VLBA umożliwiło dokonać pomiarów między innymi odległości z niespotykaną dotąd dokładnością. Zmierzyli oni, że odległość do Mgławicy Oriona wynosi 389 parseków, co w porównaniu ze zmierzoną wcześniej przez Genzela i innych w 1981r. odległością 480 parseków jest bardzo istotną zmianą.
Zmiana zmierzonej odległości ma istotny wpływ na inne parametry gwiazd, które zależą od odległości. Zmniejszeniu ulegnie jasność gwiazd w mgławicy o czynnik ok. 1.5, co z kolei jest istotne w określaniu wieku gwiazd, które nie znalazły się jeszcze na ciągu głównym. Gwiazdy w odległości 390 parseków są niemal dwukrotnie starsze niż te znajdujące się w odległości 480 parseków. Taka zależność wieku od jasności jest oczywiście prawdziwa tylko dla pewnego typu gwiazd (dokładniejsza dyskusja w pracy Palla, F. & Stahler, S. W. 1999, ApJ, 525, 772).

Wersja PDF wysłanego do druku artykułu

Pył pochodzący z czarnej dziury

F. Markwick-Kemper, S. C. Gallagher, D. C. Hines i J. Bouwman w swoim artykule, który ukaże się wkrótce w The Astrophysical Journal informują o zaobserwowaniu pyłu w wietrze pochodzącym od kwazara PG 2112+059. Autorzy obserwowali kwazara znajdującego się w centrum galaktyki odległej o 8 milionów lat świetlnych za pomocą Kosmicznego Teleskopu Spitzera.

Pył kosmiczny bierze istotny udział w tworzeniu planet, gwiazd, galaktyk, a nawet istot żywych. Pył w naszej części Wszechświata powstał z gwiazd podobnych niegdyś do naszego Słońca. Jednak zachodziło pytanie skąd pochodził wtedy, gdy Wszechświat nie liczył sobie nawet dziesiątej części swojego wieku (13,7 mld lat). Gwiazdy podobne do Słońca nie istniały wtedy wystarczająco długo, aby umrzeć i wyprodukować pył. Skąd w takim razie wziął się pył w tak odległej przeszłości?

Teoretycy postulowali, że krótko żyjące masywne gwiazdy, czy supernowe mogą być źródłem pyłu. Inni uważali, że pył może powstawać w supermasywnej rosnącej czarnej dziurze, zwanej kwazarem. Kwazar składa się z supermasywnej czarnej dziury otoczonej chmurą pyłu, który jest przez nią pochłaniany. Teoretycznie pył mógł być tworzony w zewnętrznych częściach wiatrów, które powoli wydostają się z tej chmury.

Do tej pory nikt nie znalazł przekonywającego dowodu na to, że supernowe czy wiatry kwazarów mogą wytwarzać taką ilość pyłu, która tłumaczyłaby to, co się działo we wczesnym Wszechświecie. Markwick-Kemper wraz z zespołem postanowiła sprawdzić tę teorię i zbadać kwazara PG 2112+059. Użyli do tego celu spektrografu podczerwieni, aby w pochodzącym od kwazara promieniowaniu podczerwonym poszukiwać śladów różnych minerałów.
Z badań widm znaleźli ślady bogatych w magnez krzemianów amorficznych z elementami oliwinów. Zaobserwowali również po raz pierwszy korund (Al2O3) i peryklaz (MgO). Taka mieszanina jest pierwszym dowodem na istnienie źródła ziaren pyłu.

Więcej na ten temat: NASA, ApJ , CNN