NASA rozbija statek kosmiczny DART o asteroidę podczas pierwszego testu obrony planetarnej

Po raz pierwszy w historii statek kosmiczny z Ziemi zderzył się z asteroidą, aby przetestować sposób na uratowanie naszej planety przed zagładą.

Sonda kosmiczna, sonda Double Asteroid Rendezvous Test ( DART ) NASA, uderzyła w nocy (26/27 września) w małą asteroidę 11 milionów kilometrów od Ziemi. Cel: zmiana orbity kosmicznej skały – zwanej Dimorphos – wokół jej większej asteroidy , Didymosa , na tyle, by udowodnić, że ludzkość może odbić niebezpieczną asteroidę, gdyby skierowała się na Ziemię.

O ile nam wiadomo, nasz pierwszy test obrony planetarnej zakończył się sukcesem. Myślę, że Ziemianie powinni lepiej spać. Zdecydowanie tak.powiedziała Elena Adams, inżynier systemów misji DART w Laboratorium Fizyki Stosowanej Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa (JHUAPL), po udanej katastrofie.

To jest coś, czego dinozaury nie mogły zrobić 65 milionów lat temu, kiedy potężna asteroida Chicxulub uderzyła w półwysep Jukatan i doprowadziła do ich wyginięcia.

Dinozaury nie miały programu kosmicznego, który mógłby im pomóc, ale my mamy. DART reprezentuje więc ważny postęp w zrozumieniu potencjalnych zagrożeń w przyszłości i sposobach ochrony naszej planety przed potencjalnymi skutkami.powiedziała przed katastrofą Katherine Calvin, główny naukowiec NASA i starszy doradca ds. klimatu.

Sonda DART wielkości wózka golfowego uderzyła w Dimorphos o 19:14 EDT (2314 GMT), lecąc z imponującą prędkością 14 000 mil na godzinę (22 500 km/h). Statek kosmiczny nie był duży jak na sondy, ale NASA miała nadzieję, że jego 600 kilogramów wystarczy, aby przemieścić Dimorphos o szerokości 534 stóp (163 metry) nieco szybciej na orbicie wokół swojego rodzica.

Statek kosmiczny jest bardzo mały. Czasami opisujemy to jako wjeżdżanie wózkiem golfowym do Wielkiej Piramidy.powiedziała planetolog Nancy Chabot, koordynatorka DART w JHUAPL, która nadzoruje misję NASA, przed uderzeniem.

Pomimo katastrofy na celu, w centrum kontroli misji DART w JHUAPL panował spokój i oczekiwanie, gdy statek kosmiczny przyspieszył w kierunku zniszczenia. Podczas wypadku nic nie poszło nie tak, więc inżynierowie nie musieli próbować jednego z 21 różnych planów awaryjnych, które mieli w kieszeni na biodrze. Większość ostatnich czterech godzin DART była zautomatyzowana, a system nawigacyjny statku kosmicznego namierzył Dimorphos w ostatniej godzinie jego podejścia. Główna kamera DART co sekundę przesyłała na Ziemię zdjęcie, aż do momentu, gdy obraz znikł, gdy statek kosmiczny zderzył się z asteroidą.

To denerwujące.powiedział Andy Cheng, główny naukowiec ds. obrony planetarnej w JHUAPL, o ostatnich dniach przed katastrofą. Opracował koncepcję misji DART w 2011 roku. Misja DART o wartości 313 milionów dolarów wystartowała 23 listopada 2021 roku.

Gdy DART zbliżył się do Dimorphos, asteroida przekształciła się z tajemniczej jasnej kropki w szczegółowy krajobraz głazów, turni i zacienionego terenu. Wtedy, w samą porę, transmisja na żywo z DART zgasła, a kontrolerzy lotu w centrum operacji misji DART podskoczyli z radości i wymienili uściski i przybicia w triumfalnym świętowaniu. DART trafił w dziesiątkę asteroid.

Myślę, że wszyscy wstrzymywaliśmy oddech. Jestem trochę zaskoczony, że nikt z nas nie zemdlał.powiedział Adams.

Misja DART jest pierwszą demonstracją tego, co NASA nazywa „kinetycznym impaktorem” do obrony planet: zderzenia statku kosmicznego z asteroidą, aby zmienić jej orbitę. To podstawowa metoda ochrony Ziemi , gdyby potencjalnie niebezpieczna asteroida została zauważona pięć lub dziesięć lat przed potencjalnym uderzeniem.

Zmieniamy ruch naturalnego ciała niebieskiego w kosmosie. Ludzkość nigdy wcześniej tego nie robiła. To jest coś z książek science fiction i naprawdę śmiesznych odcinków „ Star Trek ” z czasów, gdy byłem dzieckiem, a teraz jest prawdziwy.powiedział Tom Statler, naukowiec programu DART NASA.

Naukowcy NASA powiedzieli, że ryzyko katastrofalnego uderzenia asteroidy w Ziemię jest odległe, ale realne. NASA odkryła około 40% dużych asteroid o szerokości do 140 metrów, które mogą stanowić zagrożenie dla Ziemi i regularnie skanuje niebo w poszukiwaniu kolejnych. NASA opracowuje również nowy wartownik teleskopu kosmicznego o nazwie Near Earth Object Surveyor , zaprojektowany specjalnie do wyszukiwania niebezpiecznych asteroid w Układzie Słonecznym. Ta misja może wystartować do 2026 roku.

Ale ludzkość potrzebuje również metod na odwrócenie niebezpiecznej asteroidy, jeśli zostanie wykryta. Stąd DART. „Jesteśmy naprawdę podekscytowani za każdym razem, gdy nasze misje kosmiczne chronią życie na Ziemi” – powiedział dziś rano dla Space.com Thomas Zurbuchen, zastępca administratora NASA ds. nauki.

NASA wybrała Dimorphos , księżycową planetę Didymosa, z kilku powodów. Po pierwsze, księżyc jest częścią układu podwójnego i okrąża swojego rodzica raz na 11 godzin i 55 minut, wystarczająco krótki czas, aby każda zmiana jego orbity była widoczna w teleskopach naziemnych w dalszych obserwacjach.

Didymos i Dimorphos zostały odkryte odpowiednio w 1996 i 2003 roku i są pierwszymi szczegółowymi badaniami układów podwójnych planetoid. Cheng powiedział, że użycie podwójnego systemu asteroid zamiast samotnej asteroidy oznaczało, że NASA może użyć pojedynczego statku kosmicznego wspieranego przez naziemne teleskopy do pomiaru odchylenia asteroidy, zamiast wymagać drogiego drugiego statku kosmicznego.

Choć sklasyfikowany jako „potencjalnie niebezpieczna asteroida”, Didymos i Dimorphos nie stanowią zagrożenia uderzenia w Ziemię w przewidywalnej przyszłości, co NASA mierzy przez dziesięciolecia i stulecia. Oczekiwano, że DART przyspieszy Dimorphos zaledwie o około 10 minut szybciej na swojej orbicie wokół Didymos, nie stwarzając ryzyka zmiany orbity układu podwójnego, aby zbliżyć się do Ziemi. A w odległości zaledwie 7 milionów mil Didymos i Dimorphos są najbliżej Ziemi, w jakiej będą przez następne 40 lat. Jak poinformowała NASA, podróż w jedną stronę z DART na Ziemię zajmuje zaledwie 38 sekund.

Więc jest to właściwa asteroida we właściwym czasie, a ten czas jest teraz.powiedział Chabot.

Dimorphos jest również w dobrym miejscu dla astronomów, ponieważ jego rozmiar jest podobny do tych, których NASA najbardziej martwi o uderzenia w Ziemię. Jest to również to, co NASA nazywa asteroidą typu S, skalistą odmianą, która jest jednym z najczęstszych typów asteroid w naszym Układzie Słonecznym.

„Sądzimy, że coś takiego jak DART byłoby wystarczająco duże, aby odwrócić asteroidę wielkości Dimorphos” – powiedział dziennikarzom planetolog Mallory DeCoster, modelarz z grupy roboczej DART w JHUAPL.

Mimo to DART jest pierwszą w swoim rodzaju misją, a naukowcy zajmujący się misjami nie wiedzieli dokładnie, czego się spodziewać w Dimorphos. Czy asteroida jest solidną, masywną skałą, czy raczej piaszczystą kupą gruzu? A jaki był jego dokładny kształt? Zmienne takie jak te mogą określać skuteczność odchylania asteroidy podobnej do DART.

Podczas ostatnich chwil DART zdjęcia ze statku kosmicznego ujawniły oszałamiające szczegóły zarówno Didymosa, jak i Dimorphosa. Moonlet nigdy wcześniej nie był widziany. DART ujawnił, że jest to dziwny nowy świat, asteroida w kształcie jajka pokryta głazami i nierównym terenem.

To naprawdę wygląda po prostu niesamowicie. Jest jak urocza! To ten mały księżyc. Jest taki słodki.powiedziała Carolyn Ernst, naukowiec zajmujący się aparatami DART DRACO w JHUAPL.

Angela Stickle, liderka grupy roboczej DART w JHUAPL, powiedziała, że ​​symulacje i modele zespołu sugerują, że statek kosmiczny prawdopodobnie utworzy krater o szerokości do 20 metrów.

Spodziewamy się, że rozpadnie się dość katastrofalnie. Z pewnością istnieje możliwość, że kawałki DART mogą pozostać na Dimorphos.powiedział Stickle o statku kosmicznym DART, gdy uderzył w swój cel.

Samo uderzenie w Dimorphos było wyczynem inżynieryjnym, powiedziała NASA, a statek kosmiczny DART wysyłał zdjęcie co sekundę, gdy zbliżał się do celu.

Statek kosmiczny miał również świadków swojego zgonu. Na kilka tygodni przed uderzeniem DART wypuścił mały satelita o nazwie LICIACube , aby śledzić jego ślad i obserwować katastrofę asteroidy. Zdjęcia z tego satelity powinny dotrzeć na Ziemię w kilka dni po uderzeniu i ujawnić zdjęcia z bliska uderzenia i wyrzutu, który wyrzucił z Dimorphos.

Czy pierwszy test obrony planetarnej ludzkości zakończył się sukcesem?

Nowy Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba NASA , Kosmiczny Teleskop Hubble’a i statek kosmiczny Lucy na własnej misji asteroidowej śledziły katastrofę ze swoich punktów obserwacyjnych w całym Układzie Słonecznym. Na Ziemi przeszkolono rozległą sieć teleskopów naziemnych, które będą z czasem śledzić binarny system Didymos-Dimorphos, aby zobaczyć, o ile szybciej Dimorphos porusza się teraz po swojej orbicie.

Nasze wymagania dotyczą 73 sekund, ale tak naprawdę uważamy, że zmienimy się o około 10 minut.powiedział Statler.

Potrzeba czasu, aby dowiedzieć się, czy uderzenie DART zakończyło się sukcesem jako test obrony planetarnej.

Ponad trzy tuziny teleskopów na całym świecie , w tym co najmniej jeden na każdym kontynencie, będą śledzić układ asteroid Didymos-Dimorphos przez następne sześć miesięcy, aby dokładnie zrozumieć, jak skuteczny był test. Pierwsze obserwacje radarowe uderzenia mogą nastąpić już we wtorek (27 września), powiedziała Cristina Thomas, planetolog z Northern Arizona University, która kieruje grupą roboczą ds. obserwacji DART.

Będziemy obserwować Didymosa, dopóki nie będzie to już widoczne.powiedział Thomas. Naukowcy z misji DART dodali, że powinni dokładnie wiedzieć, jak bardzo DART przeniósł Dimorphos w ciągu najbliższych dwóch miesięcy.

Kampania obserwacyjna przyciągnęła wolontariuszy studentów i grupy uniwersyteckie na całym świecie, z których każda ma nadzieję, że doda swoje obserwacje do wysiłków DART.

Jest ich wiele. To bardzo ekscytujące, że straciłem rachubępowiedział Thomas o liczbie zespołów teleskopów naziemnych.

Europejska Agencja Kosmiczna planuje własną misję do układu asteroid Didymos-Dimorphos, aby zbadać wpływ DART. Ta misja, nazwana Hera , wystrzeli statek kosmiczny na asteroidę w 2024 r. i faktycznie okrąży układ podwójny asteroid do 2027 r., aby zbadać skały kosmiczne i krater na Dimorphos stworzony przez DART.

Technologia uderzenia w asteroidę jest naprawdę wyzwaniem. Ale po tym wydarzy się wiele rzeczy.powiedział Chabot dziennikarzom na kilka godzin przed katastrofą.
info: Space.com

Grawitacja naprawdę zaplątała światło odległego kwazara

Już w 1979 roku astronomowie zauważyli na niebie dwa prawie identyczne kwazary, które wydawały się blisko siebie. Te tak zwane „bliźniacze kwazary” są w rzeczywistości oddzielnymi obrazami tego samego obiektu. Jeszcze bardziej intrygujące: ścieżki światła, które utworzyły każdy obraz, przeszły przez różne części gromady. Jedna ścieżka trwała nieco dłużej niż druga. Oznaczało to, że migotanie na jednym zdjęciu kwazara wystąpiło 14 miesięcy później na drugim. Powód? Rozkład masy gromady utworzył soczewkę, która zniekształciła światło i drastycznie wpłynęła na obie ścieżki.

Dopiero w 2022 roku, zespół astronomów z Uniwersytetu w Walencji poinformował o badaniu podobnego efektu z innym odległym kwazarem. Spędzili czternaście lat mierząc jeszcze dłuższe opóźnienie między wielokrotnymi obrazami ich docelowego kwazara. Gromada galaktyk SDSS J1004+4112 odgrywa rolę w opóźnieniu. Kombinacja galaktyk i ciemnej materii w gromadzie naprawdę oplata światło kwazara, gdy przez nie przechodzi. To powoduje, że światło porusza się różnymi trajektoriami przez soczewkę grawitacyjną. Rezultatem jest ten sam dziwny efekt opóźniony w czasie.

Cztery obrazy kwazara, które obserwujemy, w rzeczywistości odpowiadają jednemu kwazarowi, którego światło zakrzywia się w kierunku nas przez pole grawitacyjne gromady galaktyk. Ponieważ trajektoria, po której podążają promienie świetlne tworzące każdy obraz, jest inna, obserwujemy je w różnych momentach czasu; w tym przypadku musimy poczekać 6,73 roku na odtworzenie sygnału, który zaobserwowaliśmy na pierwszym obrazie na czwartym.powiedział José Antonio Muñoz Lozano, profesor z Wydziału Astronomii i Astrofizyki. i dyrektor Obserwatorium Astronomicznego Uniwersytetu w Walencji.

loan Digital Sky Survey po raz pierwszy odkrył gromadę SDSS J1004+4112. Teleskop Kosmiczny Hubble’a sfotografował go w 2006 roku. Był to pierwszy obraz pojedynczego kwazara, w którym jego światło zostało podzielone na pięć obrazów przez soczewkowanie.

Szybki przewodnik graficzny po soczewkowaniu kwazara

Soczewkowanie grawitacyjne tworzy efekt optyczny, gdy światło przechodzi przez obszar przestrzeni z silnym wpływem grawitacyjnym.

Co opóźnienia czasowe mówią astronomom?
Obserwowane opóźnienie czasowe rzuca przed astronomami kilka interesujących wskazówek na temat soczewkowania gromad. Gromady galaktyk są zdumiewająco masywne i są największymi grawitacyjnie związanymi strukturami, jakie znamy we wszechświecie. Niektóre zawierają tysiące galaktyk. Połączona grawitacja galaktyk plus wymieszana ciemna materia w gromadzie może splątać światło z bardziej odległych obiektów, gdy przechodzi przez gromadę lub w jej pobliżu. Okazuje się, że masa całej „rzeczy” w skupisku jest nierównomiernie rozłożona. To może wpłynąć na ścieżkę światła przez gromadę.

Tak więc astronomowie potrzebują wszystkich danych, jakie mogą uzyskać na temat rozmieszczenia materii w gromadzie. Obejmuje to ciemną materię. To wszystko pomaga im zrozumieć, jak wpływa to na drogę światła z odległego kwazara. „Pomiar tych opóźnień czasowych pomaga lepiej zrozumieć właściwości galaktyk i gromad galaktyk, ich masę i rozkład, a także dostarcza nowych danych do oszacowania stałej Hubble’a” – powiedział Lozano.

Zrozumienie rozkładu masy w klastrach soczewkowych
Oprócz rozkładu masy, dane obserwacyjne pomagają również zrozumieć inne cechy gromady soczewkowania, powiedziała Raquel Fores Toribio, doktorantka na Uniwersytecie.

W szczególności udało się ograniczyć rozkład ciemnej materii w wewnętrznym obszarze gromady, ponieważ efekt soczewkowania jest wrażliwy nie tylko na zwykłą materię, ale także na ciemną materię.powiedziała.

Dodała, że ​​obliczenie opóźnienia czasowego umożliwia także inne odkrycia, w tym rozkład gwiazd i innych obiektów w przestrzeni między galaktykami w gromadzie. Ponadto pomoże astronomom obliczyć rozmiar dysku akrecyjnego odległego kwazara.

Niedawno opublikowany artykuł opisuje wykorzystanie przez zespół nowych krzywych jasności dla czterech jasnych obrazów systemu soczewkowania grawitacyjnego SDSS J1004+4112. Obserwacje miały miejsce przez 14,5 roku na 1,2-metrowym teleskopie znajdującym się w Obserwatorium Freda Lawrence’a Whipple’a (FLWO, USA), we współpracy z naukowcami z Ohio State University (USA).

Gorąca „kropelka” wskazuje na gwiazdę neutronową czającą się w Supernowej 1987A

Astronomowie od dawna podejrzewali, że w pyłowej otoczce SN 1987A kryje się gwiazda neutronowa wielkości miasta. A teraz są bliżej niż kiedykolwiek udowodnienia swojej teorii.

24 lutego 1987 roku nieoczekiwana kosmiczna eksplozja wstrząsnęła społecznością astronomiczną. Supernową 1987A (SN 1987A), zjawisko — wywołane przez implozję masywnej gwiazdy — było najbliższą obserwowaną supernową na Ziemi od czasu wynalezienia teleskopu. NIe doszło do tego jednak w naszej galaktyce. SN 1987A wybuchła w Wielkim Obłoku Magellana, który jest galaktyką satelitarną Drogi Mlecznej, która znajduje się około 170 000 lat świetlnych od Ziemi. Niemniej jednak SN 1987A była wciąż tak jasna, że ​​obserwatorzy gołym okiem mogli ją widzieć przez kilka tygodni.

Ale niezwykły widok pobliskiej supernowej na nocnym niebie Ziemi nie jest jedyną rzeczą, jaką obdarzył nas SN 1987A. Dało to również astronomom bezprecedensową okazję do zbadania, co wyzwala supernowe, a także jak tak potężne wybuchy rozchodzą się po ich otoczeniu. W rzeczywistości możemy zobaczyć falę uderzeniową z SN 1987A wciąż pędzącą na zewnątrz, wchodząc w interakcje z chmurami pyłu, które otaczają pierwotne miejsce kosmicznej eksplozji.

Pozostaje jednak trwała tajemnica: co pozostawiła po sobie SN 1987A? Według nowych badań odpowiedzią jest prawdopodobnie gwiazda neutronowa.

Szczątki SN 1987A

Od dłuższego czasu astronomowie zakładali, że SN 1987A początkowo pozostawiła po sobie gwiazdę neutronową. Dzieje się tak, ponieważ kilka godzin przed dotarciem do nas światła supernowej wykryli napływ cząstek neutrin omywających Ziemię, jak można by się spodziewać, gdyby w pobliżu wybuchła supernowa. Te prawie niepowstrzymane cząsteczki przedzierają się prosto przez gęsty materiał obecny podczas pączkującej supernowej — w przeciwieństwie do światła, które przez chwilę zostaje zatrzymane. W rzeczywistości SN 1987A był pierwszym, kiedy naukowcy wykryli neutrina spoza naszego Układu Słonecznego. Ale chociaż te neutrina prawie na pewno pochodzą z narodzin gwiazdy neutronowej w SN 1987A, astronomowie nie są pewni, czy ta gwiazda neutronowa żyje dalej, czy raczej szybko zapadła się w czarną dziurę. I pomimo dziesięcioleci monitorowania miejsca, obserwatorzy nie znaleźli jeszcze przekonujących oznak zwartego obiektu czającego się w pobliżu centrum SN 1987A. Przynajmniej do tej pory.

W nowym artykule opublikowanym 30 lipca w The Astrophysical Journal astronomowie donoszą, że znaleźli przekonujące dowody na to, że SN 1987a wciąż kryje w sobie gwiazdę neutronową, co czyniłoby ją najmłodszym tak znanym ciałem gwiezdnym. (Poprzedni rekordzista, Cassiopeia A, szacowany jest na około 330 lat). Astronomowie przeprowadzili badania przy użyciu Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) — radioteleskopu w Chile, który jest w stanie zajrzeć przez przesłaniający pył . Te nowe obrazy o niezwykle wysokiej rozdzielczości ujawniły gorącą „kroplę” czającą się w jądrze SN 1987A.

Jednak sama plamka nie jest gwiazdą neutronową. Ponieważ gwiazdy neutronowe kompresują około 1,4 masy Słońca w sferę o szerokości około 25 kilometrów, nie można ich zobaczyć bezpośrednio. Zamiast tego, nowo odkryta plama wydaje się być gigantycznym obłokiem gazu, który dramatycznie przyćmiewa swoje otoczenie i znajduje się dokładnie tam, gdzie według astronomów powinna znajdować się gwiazda neutronowa SN 1987A.

Musi być w chmurze coś, co rozgrzało kurz i sprawi, że będzie świecić.wyjaśnił współautor Mikako Matsuura z Cardiff University w komunikacie prasowym.

W swojej najdłuższej postaci kropelka obejmuje około 4000 jednostek astronomicznych – gdzie jedna jednostka astronomiczna to średnia odległość Ziemia-Słońce – i szacuje się, że ma temperaturę około 9 milionów stopni Fahrenheita (5 milionów stopni Celsjusza).

Dlatego sugerujemy, że w obłoku pyłu kryje się gwiazda neutronowa.dodał Matsuura.

Ta plama nie znajduje się jednak dokładnie w centrum SN 1987A; jest lekko przesunięta. Ale to nie jest błąd w teorii, to funkcja. Astronomowie od dawna podejrzewali, że SN 1987A eksplodował asymetrycznie, wyrzucając więcej materii w jednym kierunku niż w drugim. Zgodnie z trzecią zasadą dynamiki Newtona taki asymetryczny wybuch „odrzuciłby” gwiazdę neutronową w przeciwnym kierunku z prędkością setek kilometrów na sekundę. Tak więc, po prostu obliczając, jak daleko gwiazda neutronowa przebyła przestrzeń w ciągu ostatnich 30-stu lat, astronomowie mogą przewidzieć jej przesunięcie od środka SN 1987A. Jak się okazuje, właśnie tam znaleźli plamę na obrazach ALMA. Teraz, gdy astronomowie prawdopodobnie odkryli położenie gwiazdy neutronowej w SN 1987A – i nazwali ją „NS 1987A” – można rozpocząć prawdziwe poszukiwanie wyjaśnienia tego zjawiska.

Na początek naukowcy naprawdę chcą wiedzieć, czy NS 1987A jest pulsarem, czyli gwiazdą neutronową, która podczas rotacji emituje potężną wiązkę promieniowania radiowego. (Uwaga! wszystkie pulsary są gwiazdami neutronowymi. Ale nie wszystkie gwiazdy neutronowe są pulsarami). Chociaż astronomowie nie są do końca pewni, jaki mechanizm wytwarza strumień radiowy pulsara, sądzą, że ma to związek z takimi czynnikami, jak obrót gwiazdy i pole magnetyczne. Ale do tej pory astronomowie nie wykryli takich impulsów radiowych z kierunku SN 1987A. Co więcej, aktualna ilość energii w blobie nie wydaje się pozwalać na dodatkową energię pochodzącą z impulsów wewnątrz. Aby definitywnie ustalić, czy NS 1987A jest pulsarem, czy tylko zwykłą gwiazdą neutronową, astronomowie muszą kontynuować dopracowywanie szacowanej masy i temperatury plamki. Następnie, dokładnie wyszukując okresowe zmiany jasności plamki, mogą być w stanie powiązać wszelkie migotanie z jednostajnym rytmem pulsara w środku.

Do tego czasu jednak naukowcy są po prostu zadowoleni, że prawdopodobnie odkryta została licząca kilkadziesiąt lat tajemnica dotycząca tego, co czai się w rdzeniu SN 1987A. Ale mimo to można się założyć, że astronomowie nie przestaną śledzić następstw kosmicznej eksplozji w najbliższym czasie.

Juno przygotowana do przelotu obok Europy

Przyszły tydzień będzie cennym podsumowaniem osiągnięć misji Juno, ponieważ pionierski statek kosmiczny ma przelecieć w odległości 358 kilometrów od lodowego księżyca Jowisza, Europy, 29 września w ramach rozszerzonej misji eksploracji systemu Jowisza. Przelot tak blisko powierzchni Europy pozwoli Juno uzyskać jedne z obrazów o najwyższej rozdzielczości, jakie kiedykolwiek wykonano na lodowym księżycu. Dla kontekstu, ostatnią misją dogłębnego zbadania Europy była sonda kosmiczna Galileo, która zbliżyła się do powierzchni 351 kilometrów 3 stycznia 2000 roku.

Obrazy w wysokiej rozdzielczości nie są jedynym celem, ponieważ oczekuje się, że Juno zbierze dane dotyczące jonosfery Europy, wnętrza, składu powierzchni i interakcji Księżyca z magnetosferą Jowisza. Wszystkie te nowe dane o Europie mogą być przydatne w przyszłych misjach, w tym na NASA Europa Clipper, którego start jest obecnie zaplanowany na październik 2024 r. i dotrze do Jowisza w kwietniu 2030 r.

Europa jest tak intrygującym księżycem Jowisza, że ​​jest celem przyszłej misji NASA. Cieszymy się, że możemy dostarczyć dane, które mogą pomóc zespołowi Europa Clipper w planowaniu misji, a także zapewnić nowe naukowe spojrzenie na ten lodowaty świat.powiedział dr Scott Bolton z Southwest Research Institute w San Antonio i główny badacz misji Juno.

Wraz ze zbieraniem cennych danych naukowych podczas bliskiego przelotu, trajektoria Juno również zostanie zmodyfikowana, zmniejszając liczbę dni, jakie statek kosmiczny potrzebuje na okrążenie Jowisza z 43 do 38. Ten przelot sprawi, że Europa stanie się drugim satelitą galileuszowym, który będzie badany przez Juno podczas jego rozszerzona misja, z pierwszym Ganimedesem w czerwcu 2021 roku, a także ma odbyć bliskie przeloty nad Io w 2023 i 2024 roku.

Podczas gdy najcenniejsze obrazy i dane bez wątpienia pojawią się przy najbliższym zbliżeniu, Juno zacznie zbierać dane około godzinę wcześniej, gdy statek kosmiczny znajdzie się w promieniu 83 397 kilometrów od lodowego księżyca.

Prędkość względna między statkiem kosmicznym a księżycem wyniesie 23,6 km na sekundę, więc krzyczymy dość szybko. Wszystkie kroki muszą iść jak w zegarku, aby pomyślnie pozyskać nasze zaplanowane dane, ponieważ wkrótce po zakończeniu przelotu statek kosmiczny musi zostać przeorientowany na zbliżające się bliskie podejście do Jowisza, co ma miejsce zaledwie 7 i pół godziny później.powiedział dr John Bordi, zastępca kierownika misji Juno w NASA Jet Propulsion Laboratory w Pasadenie.

Juno posiada mnóstwo instrumentów naukowych, które zostały wykorzystane podczas badania Jowisza i wszystkie będą aktywne podczas tego bliskiego przelotu nad Europą, aby zebrać jak najwięcej danych o lodowatym świecie. Obejmuje to instrumenty Waves, Jovian Auroral Distributions Experiment (JADE) i Magnetometer (MAG) poszukujące ewentualnych pióropuszy wodnych nad powierzchnią Europy.

Mamy odpowiedni sprzęt do wykonania tej pracy, ale uchwycenie pióropusza będzie wymagało dużo szczęścia. Musimy być we właściwym miejscu we właściwym czasie, ale jeśli mamy tyle szczęścia, na pewno jest to home run.powiedział dr Bolton.

Instrument Microwave Radiometer (MWR) firmy Juno będzie gromadził dane na temat składu i temperatury wodno-lodowej skorupy Europy, co oznacza, że ​​po raz pierwszy zebrano takie dane na temat lodowej skorupy Europy.

Na domiar złego JunoCam spróbuje wykonać cztery zdjęcia Europy w świetle widzialnym podczas bliskiego przelotu z oczekiwaną rozdzielczością 1 kilometra (0,6 mili) na piksel. Po powrocie na Ziemię zespół naukowy Juno zestawi je z obrazami z poprzednich misji, szukając różnic w cechach powierzchni Europy, które mogły pojawić się w ciągu ostatnich dwóch dekad. Jak już wspomniano, wszystkie te nowe dane pomogą nadchodzącej misji Europa Clipper, ponieważ ten statek kosmiczny ma wykonać 50 przelotów obok Europy, kiedy dotrze do Jowisza w kwietniu 2030 roku. Dlatego ten bliski przelot nad Europą przez Juno można traktować jako uruchomienie testowe dla Clippera.

InSight usłyszał, że cztery meteoryty rozbijają się o Marsa

Po raz pierwszy statek kosmiczny wykrył fale akustyczne i sejsmiczne pochodzące z uderzeń w Marsa. Lądownik InSight NASA dokonał wykrycia z czterech meteoroidów, które rozbiły się na Marsie w 2020 i 2021 roku. Odkąd misja wylądowała na Czerwonej Planecie w 2018 roku, naukowcy mieli nadzieję, że będą w stanie wykryć uderzenia za pomocą sejsmometru InSight, który został zaprojektowany głównie do wykrywania Trzęsienia Marsa. Ale te zderzenia są pierwszymi wykrytymi przez lądownik.

Pierwszy z czterech potwierdzonych meteoroidów – termin używany do określenia skał kosmicznych przed uderzeniem w ziemię – zrobił najbardziej dramatyczną plamę. Wszedł w atmosferę Marsa 5 września 2021 roku, eksplodując na co najmniej trzy odłamki, z których każdy pozostawił za sobą krater.

Aby potwierdzić, naukowcy InSight pracowali z zespołem z NASA Mars Reconnaissance Orbiter, który miał przelecieć nad szacowanym miejscem uderzenia, i bingo, odkryli uderzenia. Orbiter użył swojej czarno-białej kamery kontekstowej, aby odsłonić trzy zaciemnione plamy na powierzchni. Po zlokalizowaniu tych miejsc zespół orbitera użył kamery High-Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE), aby uzyskać kolorowe zbliżenie kraterów. Naukowcy twierdzą, że meteoroid mógł pozostawić dodatkowe kratery na powierzchni, ale byłyby one zbyt małe, aby można je było zobaczyć na zdjęciach HiRISE.

Po trzech latach oczekiwania InSight na wykrycie uderzenia te kratery wyglądały pięknie.powiedziała Ingrid Daubar z Brown University, współautorka artykułu opisującego odkrycia, opublikowanego w Nature Geoscience.

Dane sejsmiczne InSight, w połączeniu z obrazami orbitalnymi, mogą zostać wykorzystane do odtworzenia trajektorii meteoroidu i rozmiaru jego fali uderzeniowej. Każdy meteoroid tworzy falę uderzeniową, gdy uderza w atmosferę i wybuch, gdy uderza w ziemię. Wydarzenia te wysyłają fale dźwiękowe przez atmosferę. Im większa eksplozja, tym bardziej ta fala dźwiękowa przechyla ziemię, gdy dociera do InSight. Sejsmometr lądownika jest wystarczająco czuły, aby zmierzyć, jak bardzo grunt przechyla się od takiego zdarzenia iw jakim kierunku.

Dowiadujemy się więcej o samym procesie oddziaływania. Możemy teraz dopasować różne rozmiary kraterów do określonych fal sejsmicznych i akustycznych. powiedział Garcia.

Naukowcy twierdzą, że cztery potwierdzone dotychczas uderzenia meteoroidów spowodowały niewielkie wstrząsy o sile nie większej niż 2,0. Te mniejsze wstrząsy zapewniają naukowcom jedynie wgląd w skorupę marsjańską, podczas gdy sygnały sejsmiczne z większych wstrząsów, takich jak zdarzenie o magnitudzie 5, które miało miejsce w maju 2022 roku, mogą również ujawnić szczegóły dotyczące płaszcza i jądra planety.

Wiedza o tempie zderzeń jest ważna, ponieważ pomaga planetologom oszacować wiek powierzchni planety.

Wpływy to zegary Układu Słonecznego.powiedział główny autor artykułu, Raphael Garcia z Institut Supérieur de l'Aéronautique et de l'Espace w Tuluzie we Francji.

Musimy dziś znać tempo uderzeń, aby oszacować wiek różnych powierzchni.dodając, że wykryte uderzenia będą miały kluczowe znaczenie dla udoskonalenia osi czasu Marsa.

Jednak zespół naukowy był zdziwiony, dlaczego nie wykryli więcej uderzeń meteorytów na Marsie, który znajduje się obok głównego pasa asteroid Układu Słonecznego, który zapewnia wystarczającą ilość skał kosmicznych do blizny powierzchni planety. Ponieważ atmosfera Marsa jest tylko 1% grubsza niż ziemska, więcej meteoroidów przechodzi przez nią bez rozpadu.

Ale InSight nie będzie miał dużo więcej czasu na wykrycie większej liczby uderzeń. Marsjański pył pokrywa panele słoneczne lądownika, zmniejszając ilość dostępnej energii. Zespół InSight ogłosił w maju, że statek kosmiczny zostanie ostatecznie wyłączony, chociaż nie byli pewni, kiedy. Na razie inżynierowie przewidują, na podstawie najnowszych odczytów mocy, że lądownik może zostać wyłączony między październikiem tego roku a styczniem 2023 roku. Podczas swojej misji InSight wykrył ponad 1300 trzęsień Marsa.

Astronomowie wykryli bąbel gorącego gazu wirujący wokół supermasywnej czarnej dziury w Drodze Mlecznej

Przy pomocy Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) astronomowie dostrzegli oznaki „gorącej plamy” na orbicie wokół Sagittarius A*, czarnej dziury w centrum naszej galaktyki. Odkrycie pomoże w lepszym zrozumieniu enigmatycznego i dynamicznego środowiska wokół naszej supermasywnej czarnej dziury.

Sądzimy, że patrzymy na gorący bąbel gazu kręcący się wokół Sagittarius A* na orbicie podobnej rozmiarem do orbity jaką ma planeta Merkury, ale dokonujący pełnego okrążenia w zaledwie około 70 minut. To wymaga oszałamiającej prędkości około 30% prędkości światła!mówi Maciek Wielgus z Max Planck Institute for Radio Astronomy w Bonn (Niemcy) i Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika PAN (Warszawa), który kierował badaniami opublikowanymi dzisiaju w Astronomy & Astrophysics.

Obserwacje zostały przeprowadzone przy pomocy ALMA w chilijskich Andach – radioteleskopu, które współwłaścicielem jest Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) – w ramach projektu Teleskop Horyzontu Zdarzeń (ang. Event Horizon Telescope, EHT) mającego na celu uzyskiwanie obrazów czarnych dziur. W kwietniu 2017 roku w EHT połączona razem osiem istniejących radioteleskopów na całym świecie, w tym ALMA, uzyskując w efekcie niedawno opublikowany pierwszy w historii obraz Sagittarius A*. Aby skalibrować dane EHT, Wielgus i jego współpracownicy z EHT Collaboration, używali danych ALMA rejestrowanych jednocześnie z obserwacjami Sagittarius A* prowadzonymi przez EHT. Ku zaskoczeniu zespołu, w pomiarach ALMA znaleziono więcej ukrytych wskazówek dotyczących natury czarnej dziury.

Przez przypadek cześć obserwacji wykonano krótko po wybuchu lub rozbłysku promieniowania X wyemitowanego z centrum naszej galaktyki, dostrzeżonego przez Kosmiczny Teleskop Chandra należący do NASA. Uważa się, że ten rodzaj rozbłysków, obserwowanych wcześniej przez teleskopy rentgenowskie i podczerwone, ma związek z tak zwanymi „gorącymi plamami”, czyli bąblami gorącego gazu, które krążą po orbicie bardzo szybko i bardzo blisko czarnej dziury.

Sądzimy, że patrzymy na gorący bąbel gazu kręcący się wokół Sagittarius A* na orbicie podobnej rozmiarem do orbity jaką ma planeta Merkury, ale dokonujący pełnego okrążenia w zaledwie około 70 minut. To wymaga „To co jest naprawdę nowe i interesujące, to kwestia, że tego typu rozbłyski były do tej pory wyraźnie widoczne jedynie w rentgenowskich i podczerwonych obserwacjach Sagittarius A*. Natomiast tutaj po raz pierwszy widzimy bardzo silne wskazania, że orbitujące gorące plamy dostępne są też do obserwacji radiowych.mówi Wielgus, który ma także dodatkową afiliację Black Hole Initiative na Harvard University (USA).oszałamiającej prędkości około 30% prędkości światła!

Być może te gorące plamy wykryte na falach podczerwonych są manifestacją tego samego zjawiska fizycznego: gdy emitujący w podczerwieni gorące plamy ochładzają się, stają się dostrzegalne na dłuższych falach, tak jak przypadki zaobserwowane przez ALMA i EHT.dodaje Jesse Vos, doktorant na Radboud University (Holandia), który również był zaangażowany w badania.

Od dawna uważano, że rozbłyski te pochodzą od interakcji magnetycznych w bardzo gorącym gazie krążącym bardzo blisko Sagittarius A*, a nowe wyniki wspierają tę koncepcję. „Teraz mamy mocny dowód na magnetyczne pochodzenie tych rozbłysków, a nasze obserwacje dają wskazówki na temat geometrii całego procesu. Nowe dane są niesamowicie pomocne w tworzeniu teoretycznych interpretacji omawianych wydarzeń” mówi współautorka Monika Mościbrodzka z Radboud University.

ALMA pozwala astronomom na badania spolaryzowanej emisji radiowej z Sagittarius A*, których można używać do odkrycia tajemnic pola magnetycznego czarnej dziury. Zespół wykorzystał te obserwacje razem z modelami teoretycznymi do dowiedzenia się więcej o formowaniu się gorącej plamy i otoczeniu, w którym jest zanurzona, w tym o polu magnetycznym wokół Sagittarius A*. Badania te dostarczają silniejszych ograniczeń kształtu pola magnetycznego niż wcześniejsze obserwacje, co pomoże astronomom w odkryciu natury czarnej dziury i jej otoczenia

Obserwacje potwierdzają niektóre z wcześniejszych odkryć dokonanych instrumentem GRAVITY na Bardzo Dużym Teleskopie (VLT) należącym do ESO, który obserwuje w podczerwieni. Dane z GRAVITY i ALMA razem sugerują, że rozbłysk pochodzi z obłoku gazu wirującego wokół czarnej dziury z około 30% prędkości światła w kierunku na niebie zgodnym z ruchem wskazówek zegara, z orbitą gorącej plamy ustawioną do nas w widoku prawie „z góry”.

W przyszłości powinniśmy być w stanie śledzić gorące plamy na różnych częstotliwościach, korzystając z koordynowanych obserwacji na wielu długościach fali przez GRAVITY i ALMA — sukces takiego przedsięwzięcia będzie prawdziwym kamieniem milowym dla naszego zrozumienia fizyki rozbłysków z centrum Galaktyki.mówi Ivan Marti-Vidal z University of València (Hiszpania), współautor badań.

Zespół badawczy ma także nadzieję, że będzie w stanie bezpośrednio obserwować orbitujące obłoki gazu przy pomocy EHT, aby sondować coraz bliżej czarnej dziury i dowiedzieć się więcej na jej temat.

Mam nadzieję, że pewnego dnia będzie mogli powiedzieć, że ‘wiemy’ co się dzieje w Sagittarius A*podsumowuje Wielgus.
info: ESO

Astronomowie znajdują gwiazdę podobną do Słońca krążącą wokół pobliskiej czarnej dziury

W 1916 roku Karl Schwarzchild teoretyzował istnienie czarnych dziur jako rozwiązanie równań pola Einsteina w swojej Ogólnej Teorii Względności. W połowie XX wieku astronomowie po raz pierwszy zaczęli wykrywać czarne dziury za pomocą metod pośrednich, które polegały na obserwacji ich wpływu na otaczające obiekty i przestrzeń. Od lat 80. naukowcy badali supermasywne czarne dziury (SMBH), które znajdują się w centrach najbardziej masywnych galaktyk we Wszechświecie. A do kwietnia 2019 roku współpraca Event Horizon Telescope (EHT) opublikowała pierwsze kiedykolwiek wykonane zdjęcie SMBH.

Obserwacje te są okazją do przetestowania praw fizyki w najbardziej ekstremalnych warunkach i oferują wgląd w siły, które ukształtowały Wszechświat. Według ostatnich badań międzynarodowy zespół badawczy oparł się na danych z Obserwatorium Gaia ESA, aby zaobserwować gwiazdę podobną do Słońca o dziwnych charakterystykach orbitalnych. Ze względu na charakter orbity zespół doszedł do wniosku, że musi być częścią układu podwójnego czarnej dziury. To sprawia, że ​​​​jest najbliższą czarną dziurą naszego Układu Słonecznego i sugeruje istnienie sporej populacji uśpionych czarnych dziur w naszej galaktyce.

Badania prowadził Kareem El-Badry, astrofizyk Harvard Society Fellow z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) i Max Planck Institute for Astronomy (MPIA). Dołączyli do niego naukowcy z CfA, MPIA, Caltech, UC Berkely, Centrum Astrofizyki Obliczeniowej Instytutu Flatiron (CCA), Instytutu Nauki Weizmanna , Obserwatorium Paryskiego , Instytutu Astrofizyki i Badań Kosmicznych Kavli MIT oraz wielu uniwersytetów. Artykuł opisujący ich odkrycia zostanie opublikowany w miesięczniku zawiadomień Królewskiego Towarzystwa Astronomicznego.

Jak wyjaśnił El-Badry w e-mailu Universe Today, obserwacje te były częścią szerszej kampanii mającej na celu identyfikację uśpionych towarzyszy czarnych dziur normalnych gwiazd w Drodze Mlecznej.

Przez ostatnie cztery lata szukałem uśpionych czarnych dziur, korzystając z szerokiej gamy zbiorów danych i metod” – powiedział. „Moje poprzednie próby ujawniły zróżnicowaną menażerię plików binarnych, które podszywają się pod czarne dziury, ale to był pierwszy raz, kiedy poszukiwania przyniosły owoce.

Na potrzeby tego badania El-Badry i jego koledzy oparli się na danych uzyskanych przez Obserwatorium Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) . Misja ta spędziła prawie dekadę mierząc pozycje, odległości i ruchy własne prawie miliarda obiektów astronomicznych, takich jak gwiazdy, planety, komety, asteroidy i galaktyki. Śledząc ruch obiektów krążących wokół centrum Drogi Mlecznej (technika znana jako astrometria), misja Gaia ma na celu skonstruowanie najdokładniejszego katalogu kosmicznego 3D, jaki kiedykolwiek stworzono.

Dla swoich celów El-Badry i jego koledzy zbadali wszystkie 168 065 gwiazd w Gaia Data Release 3 (GDR3), które wydawały się mieć orbity dwóch ciał. Ich analiza znalazła szczególnie obiecującego kandydata, gwiazdę typu G (żółta gwiazda) oznaczoną jako Gaia DR3 4373465352415301632 – na ich potrzeby zespół oznaczył ją jako Gaia BH1. Na podstawie obserwowanego rozwiązania orbitalnego El-Badry i jego koledzy ustalili, że gwiazda ta musi mieć towarzysza podwójnego czarnej dziury. Powiedział El-Badry:

Dane Gaia ograniczają sposób poruszania się gwiazdy na niebie, śledząc elipsę okrążającą czarną dziurę. Wielkość orbity i jej okres ograniczają masę jej niewidzialnego towarzysza – około 10 mas Słońca. Aby potwierdzić, że rozwiązanie Gaia jest poprawne i wykluczyć alternatywy inne niż czarna dziura, obserwowaliśmy gwiazdę spektroskopowo za pomocą kilku innych teleskopów. To zaostrzyło nasze ograniczenia dotyczące masy towarzysza i udowodniło, że jest naprawdę „ciemny”.

Aby potwierdzić swoje obserwacje, zespół przeanalizował pomiary prędkości radialnej Gaia BH1 z wielu teleskopów. Obserwatorium WM Kecka spektrometr Echelle o wysokiej rozdzielczości (HIRES), spektrograf optyczny o rozszerzonym zakresie (FEROS) teleskopu MPG/ESO , spektrograf X-Shooter teleskopu VLT (VLT) oraz spektrografy wieloobiektowe Gemini. (GMOS), spektrograf Magellan Echellette (MagE) oraz LAMOST (Large Sky Area Multi-Object Fibre Spectroscopic Telescope).

Podobnie jak w przypadku metody wykorzystywanej do polowania na egzoplanety (spektroskopia dopplerowska), widma dostarczone przez te instrumenty umożliwiły zespołowi obserwację i pomiar sił grawitacyjnych wpływających na jego orbitę. Te dalsze obserwacje potwierdziły rozwiązanie orbitalne Gaia BH1 i to, że towarzysz z około dziesięcioma masami Słońca krąży z nim. Jak wskazał El-Badry, odkrycia te mogą stanowić pierwszą czarną dziurę w Drodze Mlecznej, której nie zaobserwowano na podstawie jej emisji promieniowania rentgenowskiego lub innych uwolnień energetycznych:

Modele przewidują, że Droga Mleczna zawiera około 100 milionów czarnych dziur. Ale zaobserwowaliśmy tylko około 20 z nich. Wszystkie poprzednie, które zaobserwowaliśmy, znajdują się w „rentgenowskich układach podwójnych”: czarna dziura zjada gwiazdę towarzyszącą i świeci jasno w promieniach X, gdy potencjalna energia grawitacyjna tego materiału zamienia się w światło. Ale to tylko wierzchołek góry lodowej: może czaić się znacznie większa populacja, ukryta w szerzej oddzielonych układach binarnych. Odkrycie Gaia BH1 rzuca wczesne światło na tę populację.

Jeśli zostaną potwierdzone, odkrycia te mogą oznaczać, że w Drodze Mlecznej istnieje solidna populacja uśpionych czarnych dziur. Odnosi się to do czarnych dziur, które nie są widoczne w jasnych dyskach, wybuchach promieniowania lub dżetach hiperszybkich emanujących z ich biegunów (jak to często ma miejsce w przypadku kwazarów). Jeśli te obiekty są wszechobecne w naszej galaktyce, implikacje dla ewolucji gwiazd i galaktyk mogą być głębokie. Możliwe jest jednak, że ta konkretna uśpiona czarna dziura jest wartością odstającą i nie wskazuje na większą populację.

Aby zweryfikować swoje ustalenia, El-Badry i jego koledzy z niecierpliwością czekają na Gaia Data Release 4 (GDR 4), którego data nie została jeszcze ustalona, ​​która obejmie wszystkie dane zebrane podczas pięcioletniej misji nominalnej (GDR 4). ). To wydanie będzie zawierać najbardziej aktualne katalogi astrometryczne, fotometryczne i prędkości radialnej dla wszystkich obserwowanych gwiazd, układów binarnych, galaktyk i egzoplanet. Piąte i ostatnie wydanie (GDR 5) będzie zawierało dane z misji nominalnej i rozszerzonej (pełne dziesięć lat).

W oparciu o wskaźnik występowania BH sugerowany przez Gaia BH1, oszacowaliśmy, że następne wydanie danych Gaia umożliwi odkrycie dziesiątek podobnych systemów. Mając tylko jeden przedmiot, trudno jest dokładnie określić, co to oznacza dla populacji (może to być po prostu dziwak, przypadek). Jesteśmy podekscytowani badaniami demograficznymi populacji, które będziemy mogli przeprowadzić na większych próbach.powiedział El-Badry.

Nowy obraz Webba uchwycił najczystszy widok pierścieni Neptuna od dziesięcioleci

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba NASA pokazuje swoje możliwości bliżej domu dzięki swojemu pierwszemu obrazowi Neptuna. Webb nie tylko uchwycił najczystszy obraz pierścieni tej odległej planety od ponad 30 lat, ale jego kamery ukazują lodowego olbrzyma w zupełnie nowym świetle. Najbardziej uderzający na nowym zdjęciu Webba jest wyraźny obraz pierścieni planety – niektóre z nich nie zostały wykryte od czasu, gdy NASA Voyager 2 stał się pierwszym statkiem kosmicznym, który zaobserwował Neptuna podczas przelotu w 1989 roku . Oprócz kilku jasnych, wąskich pierścieni, obraz Webba wyraźnie pokazuje słabsze pasma pyłowe Neptuna.

Minęły trzy dekady, odkąd ostatni raz widzieliśmy te słabe, zakurzone pierścienie, a po raz pierwszy widzimy je w podczerwieni.zauważa Heidi Hammel, ekspert ds. systemów Neptuna i interdyscyplinarny naukowiec z firmy Webb.

Niezwykle stabilna i precyzyjna jakość obrazu Webba pozwala na wykrycie tych bardzo słabych pierścieni tak blisko Neptuna. Neptun fascynuje naukowców od czasu jego odkrycia w 1846 roku. Położony 30 razy dalej od Słońca niż Ziemia Neptun krąży w odległym, ciemnym regionie zewnętrznego Układu Słonecznego. W tej ekstremalnej odległości Słońce jest tak małe i słabe, że w samo południe na Neptunie przypomina mroczny zmierzch na Ziemi.

Ta planeta jest scharakteryzowana jako lodowy olbrzym ze względu na chemiczny skład jej wnętrza. W porównaniu do gazowych gigantów, Jowisza i Saturna, Neptun jest znacznie bogatszy w pierwiastki cięższe niż wodór i hel. Jest to łatwo widoczne w charakterystycznym niebieskim wyglądzie Neptuna na zdjęciach z Teleskopu Kosmicznego Hubble’a przy widzialnych długościach fal, spowodowanym przez niewielkie ilości gazowego metanu.

Webb’s Near-Infrared Camera (NIRCam) obrazuje obiekty w zakresie bliskiej podczerwieni od 0,6 do 5 mikronów, więc Neptun nie wydaje się Webb niebieski. W rzeczywistości gaz metanowy tak silnie pochłania światło czerwone i podczerwone, że planeta jest całkiem ciemna na tych długościach fal w bliskiej podczerwieni, z wyjątkiem miejsc, w których występują chmury na dużych wysokościach. Takie chmury lodu metanowego są widoczne jako jasne smugi i plamy, które odbijają światło słoneczne, zanim zostaną wchłonięte przez metan. Obrazy z innych obserwatoriów, w tym Kosmicznego Teleskopu Hubble’a i Obserwatorium WM Kecka, zarejestrowały te szybko ewoluujące cechy chmur na przestrzeni lat.

Bardziej subtelnie, cienka linia jasności okrążająca równik planety może być wizualną sygnaturą globalnej cyrkulacji atmosferycznej, która napędza wiatry i burze Neptuna. Atmosfera opada i ogrzewa się na równiku, a zatem świeci w podczerwieni bardziej niż otaczające, chłodniejsze gazy. 164-letnia orbita Neptuna oznacza, że ​​jego biegun północny, u góry tego zdjęcia, jest po prostu niewidoczny dla astronomów, ale zdjęcia Webba wskazują na intrygującą jasność w tym obszarze. Znany wcześniej wir na biegunie południowym jest widoczny z punktu widzenia Webba, ale po raz pierwszy Webb ujawnił otaczający go ciągły pas chmur na dużych szerokościach geograficznych.

Webb uchwycił także siedem z 14 znanych księżyców Neptuna. Nad portretem Neptuna Webbem dominuje bardzo jasny punkt świetlny z charakterystycznymi skokami dyfrakcyjnymi widocznymi na wielu zdjęciach Webba, ale to nie jest gwiazda. Jest to raczej duży i niezwykły księżyc Neptuna, Tryton.

Pokryty zamarzniętym połyskiem skondensowanego azotu, Triton odbija średnio 70 procent padającego na niego światła słonecznego. Na tym zdjęciu znacznie przewyższa on Neptuna, ponieważ atmosfera planety jest zaciemniona przez absorpcję metanu na tych długościach fal bliskiej podczerwieni. Tryton okrąża Neptuna po niezwykłej orbicie wstecznej (wstecznej), co prowadzi astronomów do spekulacji, że księżyc ten był pierwotnie obiektem pasa Kuipera, który został grawitacyjnie schwytany przez Neptuna. W nadchodzącym roku planowane są dodatkowe badania Webba zarówno Trytona, jak i Neptuna.

info: NASA

Pierwszy błysk zupełnie nowej “Baby Star”

Wczesny wszechświat był zupełnie innym miejscem niż nasz obecny, a astronomowie nie do końca rozumieją, jak młode gwiazdy dorastały w tym środowisku. I chociaż instrumenty, takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, przebiją się z powrotem do najwcześniejszych epok formowania się gwiazd, nie zawsze musimy tak ciężko pracować – mogą być wskazówki bliżej domu.

Tworzenie gwiazd to złożony proces. Aby stworzyć małą gwiazdę, musisz zacząć od dużej, amorficznej chmury gazu i pyłu, podobnej do kropli i skompresować ją do gęstości potrzebnej do wywołania fuzji jądrowej. Aby ten proces zadziałał, musisz również usunąć dużo ciepła. Dzieje się tak dlatego, że gdy chmura gazu kompresuje się, nagrzewa się, a gorąca chmura gazu może po prostu pozostawać w równowadze na zawsze. Tak więc, gdy chmura gazu kompresuje się, musisz również usunąć ciepło z systemu, aby mógł się jeszcze bardziej skompresować.

Współczesne chmury gazu robią to, emitując promieniowanie podczas kompresji, a pierwiastki cięższe od helu (w świecie astronomii są powszechnie nazywane metalami ) wykonują fantastyczną robotę, usuwając ciepło z zapadających się chmur gazowych. Ale we wczesnym wszechświecie te obłoki gazu były znacznie bardziej pierwotne, nie zawierały w sobie metali. Astronomowie nie rozumieją jeszcze, jak gwiazdy dorastały w tak ubogim w metale środowisku.

Jednym ze sposobów rozwiązania tego problemu jest wykorzystanie ogromnych obserwatoriów, takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Innym sposobem, prowadzonym przez profesora Toshikazu Onishi z Osaka Metropolitan University i profesora projektu Kazuki Tokuda z Kyushu University, jest rozglądanie się w pobliżu. Jak Mały Obłok Magellana. Mały Obłok Magellana nie jest tak nieskazitelny jak wczesny Wszechświat, ale zawiera znacznie mniej metali niż przeciętnie w galaktyce Drogi Mlecznej. A jako dodatkowy bonus jest dla nas znacznie bardziej dostępny niż wczesny wszechświat.

Międzynarodowy zespół astronomów niedawno wykorzystał ALMA, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, i uchwycił młode gwiazdy w procesie formowania . Zaobserwowali niezwykle szybkie wypływy z nowonarodzonej gwiazdy. Te wypływy są napędzane przez niewiarygodnie silne pola elektryczne i magnetyczne w chmurze gazu podczas kompresji.

Astronomowie uważają, że tego rodzaju wypływy tłumią ruch obrotowy gazu wokół nowo formującej się gwiazdy. To spowolnienie zwiększa tempo wzrostu, potencjalnie prowadząc do większych gwiazd. Dalsze badania ujawnią, czy jest to powszechna metoda budowania gwiazd we wczesnym wszechświecie, potencjalnie prowadząca do gwiazd znacznie większych niż współczesna średnia.

Czy astronomowie mogą przewidzieć, które gwiazdy eksplodują jako supernowe?

W niedawnym badaniu przesłanym do High Energy Astrophysical Phenomena, zespół naukowców z Japonii omawia strategie obserwacji i prawdopodobnie przewidywania sygnatur prekursorów eksplozji lokalnych supernowych typu II i galaktycznych (SNe). Badanie to może pomóc nam lepiej zrozumieć, jak i kiedy supernowe mogą wystąpić w całym wszechświecie, przy czym supernowe są mnogą formą supernowych (SN). Ale jak ważne jest wykrycie supernowych, zanim się pojawią?

Z mojej perspektywy jest to ważne w dwóch aspektach. Po pierwsze, chociaż wiemy, że supernowe (SNe) to eksplozje sygnalizujące śmierć masywnych gwiazd, to, co dzieje się pod koniec ich życia, wciąż pozostaje tajemnicą. W rzeczywistości prekursorów SN, sugerowanych w ostatnich pracach obserwacyjnych, nie przewiduje się na podstawie standardowej teorii ewolucji gwiazd. Nasz artykuł twierdzi, że możemy dogłębnie zbadać tego prekursora dzięki przyszłym obserwacjom, które mogą pomóc pogłębić nasze zrozumienie ewolucji gwiazd i udoskonalić istniejącą teorię. Po drugie, znalezienie prekursora SN pozwoliłoby na bardzo wczesne zaalarmowanie o zbliżającym się SN i pomoże wydłużyć dostępne ramy czasowe w celu koordynowania wielu komunikatorów (światło, neutrina itp).powiedział dr Daichi Tsuna, który jest astrofizykiem w Centrum Badawczym Wczesnego Wszechświata na Uniwersytecie w Tokio i głównym autorem badania.

Do badań naukowcy wykorzystali kod open-source CHIPS (Complete History of Interaction-Powered Supernovae), aby stworzyć teoretyczny model takiego wyładowania z masowej erupcji czerwonego nadolbrzyma. Jest to intrygujące, ponieważ gwiazda Betelguese, którą w 2019 zaobserwowano, że przyciemniała jasność , wywołując dyskusje na temat możliwej przemiany w supernową, jest również czerwonym nadolbrzymem. Jak się okazuje, Betelguese zbliża się do końca swojego życia, ale badania z 2021 r. wykazały, że nie ma eksplodować przez kolejne 100 000 lat. Ale jakie konsekwencje mogą mieć te badania dla Betelguese?

Betelgeuse to czerwony nadolbrzym, dokładnie taki sam rodzaj gwiazdy, jaki badaliśmy w tym artykule. Tak więc, jeśli Betelgeuse miałaby eksplodować bardzo szybko, może wykazywać ten rodzaj emisji prekursora tuż przed SN. Ponieważ Betelgeuse jest bardzo blisko nas, detektory neutrin mogą znaleźć neutrina emitowane już na kilka dni przed SN. Możemy robić astronomię z wieloma posłańcami jeszcze przed wybuchem SN!wyjaśnia dr Tsuna.

Wyniki badania wskazują, że krzywe światła erupcji są napędzane krótkim impulsem fali uderzeniowej trwającym tylko kilka dni, po czym następuje znacznie dłuższe wyładowanie chłodzące trwające setki dni. W przypadku erupcji o niższej energii, po tym okresie następuje okres słabego szczytu, napędzany przez tak zwaną obwiednię związaną, cofającą się. Badanie kończy się stwierdzeniem, że takie masowe erupcje, mogą służyć jako wczesne ostrzeżenie przed niedalekim SN w niedalekiej przyszłości, co będzie ważne dla wielokomunikacyjnych badań nad zapadnięciem się rdzenia SNe.

Jedną rzeczą, którą chciałbym podkreślić, jest to, że mamy przed sobą świetlaną przyszłość, aby wykryć tego rodzaju raczej niewyraźne prekursory. Na przykład za kilka lat Obserwatorium Rubina przeprowadzi szerokokątne obserwacje badawcze z czułością znacznie głębszą niż obecne badania. Byłby wystarczająco czuły, aby faktycznie wykryć tego rodzaju emisje i może być sondą niezwykłych końcowych etapów życia masywnej gwiazdy.powiedział dr Tsuna.