Tag: ESO

Teleskopy ESO pomogły rozwikłać zagadkę pulsara

Radosław B. AMBROŻY

Dzięki dużej kampanii obserwacyjnej, w którą zaangażowano 12 teleskopów naziemnych i kosmicznych, w tym trzy instrumenty Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), astronomowie przeanalizowali dziwne zachowanie pulsara, superszybko wirującej martwej gwiazdy. Wiadomo, iż ten tajemniczy obiekt niemal ciągle przełącza się pomiędzy dwoma modami jasności. Do tej pory pozostawało to zagadką. Ale teraz astronomowie odkryli, że za dziwne zachowanie odpowiedzialne są nagłe wyrzuty materii z pulsara w bardzo krótkich okresach.

Byliśmy świadkami niezwykłych kosmicznych wydarzeń, w których ogromne ilości materii, podobne do kosmicznych kul armatnich, są wystrzeliwane w przestrzeń kosmiczną w bardzo krótkim czasie kilkudziesięciu sekund z małego, gęstego obiektu niebieskiego obracającego się z niesamowitą szybkością.mówi Maria Cristina Baglio, badaczka z New York University Abu Dhabi, afiliowana także w Italian National Institute for Astrophysics (INAF), pierwsza autorka artykułu opublikowanego dzisiaj w Astronomy & Astrophysics.

Pulsar to szybko rotująca, magnetyczna, martwa gwiazda, która emituje wiązkę promieniowania elektromagnetycznego w przestrzeń kosmiczną. Gdy obraca się, wiązka omiata kosmos – podobnie jak wiązka latarni morskiej skanująca otoczenie – i jest wykrywana przez astronomów, gdy przecina linię widzenia z Ziemią. To powoduje, że gwiazda wydaje się iż jasność gwiazdy pulsuje, gdy patrzymy na nią z naszej planety.

PSR J1023+0038, w skrócie J1023, jest specjalnym typem pulsara o dziwnym zachowaniu Znajduje się około 4500 lat świetlnych od nas w kierunku gwiazdozbioru Sekstantu. Krąży blisko innej gwiazdy. W ciągu ostatniej dekady pulsar aktywnie wyciągał materię ze swojej towarzyszki. Gromadziła się w dysku wokół pulsara i powoli opadała w jego stronę.

Odkąd rozpoczął się proces gromadzenia materii, wiązka światła praktycznie zniknęła i pulsar zaczął nieustannie przełączać się pomiędzy dwoma modami. W trybie „wysokim” pulsar emituje jasne promieniowanie rentgenowskie, ultrafioletowe i widzialne, natomiast w „niskim” jest słabszy na tych częstotliwościach, a za to emituje więcej fal radiowych. Pulsar może przebvwać w danym modzie przez kilka sekund lub minut, a następnie w ciągu zaledwie kilku sekund przełącza się do drugiego. Do tej pory to przełączanie zdumiewało astronomów.

Nasza bezprecedensowa kampania obserwacyjna mająca na celu zrozumienie zachowania pulsara obejmowała dwanaście najnowocześniejszych teleskopów naziemnych i kosmicznych.mówi Francesco Coti Zelati, naukowiec z Institute of Space Sciences w Barcelonie (Hiszpania), wiodący współautor publikacji.

Kampania obejmowała należace do ESO: Bardzo Duży Teleskop (VLT) i Teleskop Nowej Technologii (NTT), które wykryły światło widzialne i podczerwone, a także Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), w którym ESO jest partnerem. W ciągu dwóch nocy w czerwcu 2021 roku zaobserwowano, że system wykonał ponad 280 przełączeń pomiędzy modami wysokim i niskim.

Odkryliśmy, że przełączanie trybów wynika ze skomplikowanej zależności pomiędzy wiatrem pulsarowym, przepływem cząstek o wysokiej energii wywiewanych z pulsara i materią przepływającą w kierunku pulsara.wskazuje Coti Zelati, która także jest afiliowana w INAF.

W trybie niskim materia przemieszczająca się w kierunku pulsara jest wyrzucana w wąskim dżecie prostopadłym do dysku. Materia ta stopniowo gromadzi się coraz bliżej pulsara, a gdy to następuje, uderza w nią wiatr wiejący od pulsującej gwiazdy, powodując nagrzewanie się materii. System znajduje się teraz w trybie wysokim, świecąc jasno w promieniowanie rentgenowskim, ultrafioletowym i widzialnym. Ostatecznie plamy gorącej materii są usuwane przez pulsar przy pomocy dżetu. Gdy w dysku jest mniej gorącej materii, system świeci mnie jasno, przełączając się w tryb niski.

Chociaż opisane odkrycie odsłoniło tajemnicę dziwnego zachowania J1023, astronomowie wciąż mogą wiele nauczyć się z badania tego unikalnego systemu. Teleskopy ESO nadal będą pomagać w obserwacjach osobliwego pulsara. W szczególności Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), będący aktualnie w trakcie budowy przez ESO w Chile, zapewni bezprecedensowy widok mechanizmów przełączeniowych J1023.

ELT pozwoli nam uzyskac kluczowy wgląd w to, jak obfitość, rozmieszczenie, dynamika i energetyka materii napływającej wokół pulsara wpływa na przełączanie się jego trybów zachowania się.podsumowuje Sergio Campana, Dyrektor Naukowy w INAF Brera Observatory, współautor badań.
info: ESO.org

Nowy obraz ujawnia tajemnice narodzin planet

Radosław B. AMBROŻY

Nowy, spektakularny obraz opublikowany dzisiaj przez Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) daje nam wskazówki, w jaki sposób mogły powstać planety o masach Jowisza. Dzięki Bardzo Dużemu Teleskopowi (VLT) oraz Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), naukowcy wykryli wielkie skupiska pyłu w pobliżu młodej gwiazdy, które mogą zapaść się, tworząc olbrzymie planety.

Niniejsze odkrycie jest prawdziwie urzekające, gdyż oznacza pierwsze wykrycie skupisk wokół młodej gwiazdy mających potencjał dania początku olbrzymim planetom.mówi Alice Zurlo, badaczka z Universidad Diego Portales, Chile, zaangażowana w obserwacje.

Praca opiera się na hipnotyzującym obrazie uzyskanym przy pomocy instrumentu Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) na należącym do ESO teleskopie VLT, który przedstawia fascynujące szczegóły materii wokół gwiazdy V960 Mon. Ta młoda gwiazda znajduje się ponad 5000 lat świetlnych od nas w kierunki gwiazdozbioru Jednorożca i przyciągnęła uwagę astronomów, gdy w 2014 roku nagle zwiększyła jasność ponad 20 razy. Obserwacje SPHERE przeprowadzone krótko po rozpoczęciu tego „rozbłysku” jasności ujawniły, że materia krążąca wokół V960 Mon gromadzi się w serii skomplikowanych ramion spiralnych rozciągających się na odległości większe niż cały Układ Słoneczny.

Odkrycie zmotywowało astronomów do analizy archiwalnych obserwacji tego systemu wykonanych przy pomocy sieci ALMA, w której ESO jest partnerem. Obserwacje VLT badają powierzchnię materii pyłowej wokół gwiazdy, natomiast ALMA może zajrzeć w strukturę tej materii.

Po lewej stronie w kolorze żółtym znajduje się zdjęcie młodej gwiazdy V960 Mon i otaczającego ją materiału pyłowego, wykonane za pomocą instrumentu Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet REsearch (SPHERE) zainstalowanego na Bardzo Dużym Teleskopie ESO (VLT). Światło, które odbija się od zapylonej materii krążącej wokół gwiazdy, ulega polaryzacji – co oznacza, że oscyluje w ściśle określonym kierunku, a nie losowo – a następnie jest wykrywane przez SPHERE, ujawniając hipnotyzujące ramiona spiralne. Odkrycia te zmotywowały astronomów do przeanalizowania archiwalnych obserwacji tego samego układu wykonanych za pomocą Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), w którym ESO jest partnerem. Wyniki tej analizy można zobaczyć po prawej stronie w kolorze niebieskim. Długości fal światła, przy których ALMA prowadzi obserwacje, pozwalają na wniknięcie głębiej w orbitujący materiał, ujawniając, że ramiona spiralne ulegają fragmentacji i tworzą kępy o masach podobnych do mas planet. Kępy te mogą się kurczyć i zapadać w procesie znanym jako “niestabilność grawitacyjna”, tworząc gigantyczne planety.

Dzięki ALMA stało się jasne, że ramiona spiralne przechodzą fragmentację, w efekcie czego powstają skupiska o masach zbliżonych do mas planet.mówi Zurlo.

Astronomowie sądzą, że olbrzymie planety powstają albo w wyniku „akrecji na jądro”, gdy ziarna pyłu łączą się, albo na skutek „niestabilności grawitacyjnej”, gdy duże fragmenty materii wokół gwiazdy kurczą się i zapadają. O ile naukowcy znaleźli wcześniej dowód na pierwszy z tych scenariuszy, to poparcie dla drugiego było niewielkie.

Nikt wcześniej nie widział rzeczywistych obserwacji niestabilności grawitacyjnej następującej w skalach planetarnych – aż do tej porywskazuje Philipp Weber, naukowiec z University of Santiago (Chile), który kierował badaniami opublikowanymi dzisiaj w The Astrophysical Journal Letters.

Nasza grupa poszukiwała śladów formowania się planet przez ponad dziesięć lat i nie moglibyśmy być bardziej podekscytowani tym niesamowitym odkryciemmówi członek zespołu Sebastián Pérez z University of Santiago (Chile).

Instrumenty ESO pomogą astronomom odkryć więcej szczegółów tego fascynującego systemu planetarnego będącego w trakcie tworzenia, a Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), odegra w tym kluczową rolę. ELT jest obecnie w trakcie budowy przez ESO na chilijskiej pustyni Atakama. Będzie w stanie obserwować system dokładniej niż kiedykolwiek wcześniej, zbierając kluczowe obserwacje na jego temat.

ELT umożliwi zbadanie chemicznej złożoności otoczenia tych skupisk, pomagając nam w lepszym poznaniu składu materii, z której tworzą się potencjalne planety.podsumowuje Weber.
info: ESO.org

Czy jedna z egzoplanet ma siostrę na tej samej orbicie?

Radosław B. AMBROŻY

Przy pomocy Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) astronomowie znaleźli potencjalną „siostrę” planety krążącej wokół odległej gwiazdy. Zespół naukowy wykrył chmurę szczątków, które mogą współdzielić tę samą orbitę, co planeta. Badacze sądzą, że mogą to być cegiełki do formowania się nowej planety, albo pozostałości po już uformowanym globie. Jeśli zostanie to potwierdzone, odkrycie będzie najsilniejszym jak dotąd dowodem, że dwie egzoplanet mogą wspólnie dzielić jedną orbitę.

Dwie dekady temu teoretycznie przewidziano, że pary planet o podobnej masie mogą współdzielić tę samą orbitę wokół gwiazdy. To tzw. trojańczycy albo planety wspólorbitalne.

Po raz pierwszy znaleźliśmy dowód wspierający tę koncepcję.mówi Olga Balsalobre-Ruza, studentka z Centre for Astrobiology w Madrycie (Hiszpania), która jest pierwszą autorką artykułu opublikowanego dzisiaj w Astronomy & Astrophysics.

Planetoidy trojańskie (trojańczycy, trojańczyki), skaliste ciała o takiej samej orbicie, jak planeta, są powszechne w Układzie Słonecznym [1]. Najbardziej znanym przykładem są planetoidy trojańskie Jowisza – ponad 12 000 skalistych ciał na tej samej orbicie wokół Słońca, co gazowy olbrzym. „Egzoplanetoidy trojańskie [planetoidy trojańskie poza Układem Słonecznym] były do tej pory niczym jednorożce: w teorii mogą istnieć, ale nikt ich do tej pory nie wykrył” mówi współautor Jorge Lillo-Box, naukowiec z Centre for Astrobiology.

Międzynarodowy zespół naukowców użył ALMA, w którym ESO jest partnerem, do znalezienia najsilniejszego jak dotąd obserwacyjnego dowodu, że planetoidy trojańskie mogą istnieć – w systemie PDS 70. Wiadomo, że ta młoda gwiazda posiada dwie planety typu jowiszowego, PDS 70b i PDS 70c. Analizując archiwalne obserwacje ALMA, zespół dostrzegł chmurę szczątków w miejscu na orbicie PDS 70b, w której mogłyby istnieć planetoidy trojańskie.

Planetoidy trojańskie znajdują się w tzw. strefach Lagrange’a, dwóch rozciągniętych obszarach na orbicie planety, w których połączone przyciąganie grawitacyjne gwiazdy i planety może uwięzić materię. Badając oba te obszary orbity PDS 70b, astronomowie wykryli słaby sygnał od jednego z nich, wskazujący, że może znajdować się tam chmura szczątków o masie prawie do dwóch razy większej niż masa Księżyca.

Badacze sądzą, że może to wskazywać na istnienie trojańskiego świata w tym systemie, albo planety w trakcie formowania się.

Kto mógłby wyobrazić sobie dwa światy dzielące trwanie roku i warunki nadające się do zamieszania? Nasza praca jest pierwszym dowodem na to, że tego typu światy mogą istnieć. Możemy wyobrazić sobie, że planeta dzieli swoją orbitę z tysiącami planetoid, tak jak w przypadku Jowisza, ale nie mogę się nadziwić, że planety mogą dzielić tę samą orbitę.mówi Balsalobre-Ruza.

Nasze badania są pierwszym krokiem w poszukiwaniach współorbitalnych planet we wczesnym etapie ich formowania się.wskazuje współautorka Nuria Huélamo, badaczka z Centre for Astrobiology.

Rodzi to nowe pytania na temat powstawania trojańczyków, w jaki sposób ewoluują i jak często występują w różnych systemach planetarnych.dodaje Itziar De Gregorio-Monsalvo, kierująca ESO Office for Science w Chile, która również wniosła wkład w opisywane badania.

Aby w pełni potwierdzić detekcję, zespół będzie potrzebował poczekać do okresu po 2026 roku, gdy będzie można wykorzystać ALMA do sprawdzenia czy zarówno PDS 70b, jak i jej siostrzany obłok szczątków w istotny sposób przemieściły się wspólnie wokół gwiazdy.

Byłby to przełom na polu badań egzoplanetarnych.mówi Balsalobre-Ruza.

Przyszłość tego zagadnienia jest bardzo ciekawa i nie możemy się doczekać rozszerzonych możliwości ALMA, planowanych na 2030 rok, które znacznie poprawią zdolność sieci do badania trojańczyków u wielu innych gwiazd.podsumowuje De Gregorio-Monsalvo.

info: ESO.org

Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT) jest w połowie gotowy

Radosław B. AMBROŻY

Ekstremalnie Wielki Teleskop (ELT), budowany przez Europejskie Obserwatorium Południowe, to rewolucyjny teleskop naziemny, który będzie mieć 39-metrowe zwierciadło główne i stanie się największym teleskopem na świecie w zakresie widzialnym i podczerwonym: największym okiem świata na niebo. Budowa tego skomplikowanego technicznie przedsięwzięcia postępuje w dobrym tempie. Aktualnie ELT przekroczył 50% zaawansowania budowy.

Teleskop znajduje się na szczycie Cerro Armazones na chilijskiej pustyni Atakama, gdzie inżynierowie i pracownicy budowlani w zawrotnym tempie montują obecnie strukturę kopuły teleskopu. Stalowa struktura zmienia się z każdym dniem w widoczny sposób i wkrótce przybierze znajomy okrągły kształt, typowy dla kopuł teleskopów.

Zwierciadła teleskopy i inne jego elementy są budowane przez firmy w Europie, gdzie prace również postępują dobrze. ELT będzie mieć pionierski pięciozwierciadlany projekt optyczny, który obejmuje gigantyczne lustro główna (M1) złożone z 798 sześciokątnych segmentów. Jak dotąd wyprodukowano ponad 50% półfabrykatów i podpór dla tych segmentów, natomiast M2 i M3 są odlane i znajdują się w procesie szlifowania. W przypadku M4, adaptacyjnego, elastycznego zwierciadła, które będzie dostosowywać swój kształt tysiące razy na sekundę, aby korygować zaburzenia spowodowane turbulencjami powietrza, postęp jest szczególnie imponujący: wszystkie jego sześć cienkich płatów jest w pełni ukończonych i są obecnie integrowane ze strukturą. Co więcej, wszystkie sześć źródeł laserowych, które są kolejnym kluczowym komponentem systemu optyki adaptacyjnej ELT, zostało wyprodukowanych i dostarczonych do ESO do testowania.

Wszystkie pozostałe systemy potrzebne do skompletowania ELT, w tym system sterowania i wyposażenie niezbędne do złożenia i przetestowania teleskopu, także są w znacznym zaawansowaniu projektowania albo w produkcji. Co więcej, wszystkie cztery pierwsze instrumenty naukowe, w które ELT będzie wyposażony, znajdują się w końcowej fazie projektowania, a niektóre z nich przechodzą do fazy produkcji. Na dodatek, większość infrastruktury wspierającej dla ELT jest już na miejscu, na lub w pobliżu Cerro Armazones. Na przykład, budynki techniczne, które oprócz innych funkcji będą wykorzystywane do przechowywania i napylania warstw poszczególnych zwierciadeł ELT, są już w pełni zbudowane i wyposażone, a elektrownia fotowoltaiczna dostarczająca energię odnawialną dla infrastruktury ELT zaczęła działać w ubiegłym roku.

 

 

Budowa ELT zaczęła się dziewięć lat temu specjalnym wydarzeniem. Wierzchołek Cerro Armazones został wypłaszczony w 2014 roku, aby uzyskać przestrzeń dla ogromnego teleskopu.

Ocenia się, że ukończenie pozostałych 50% projektu będzie znacznie szybsze niż budowanie pierwszej połowy ELT. Pierwsza połowa projektu obejmowała długi i skrupulatny proces finalizowania projektu znacznej większości komponentów, które zostaną wyprodukowane dla ELT. Co więcej, niektóre z elementów, takie jak segment zwierciadła i wspierające je elementy i czujniki, wymagały dokładnego prototypowania i intensywnego testowania zanim zaczęły byś masowo produkowane. Na dodatek pandemia COIVD-19 wpłynęła na budowę, gdyż miejsce było zamknięte na kilka miesięcy i produkcja wielu komponentów teleskopu odnotowała opóźnienia. Obecnie procesy produkcyjne są w pełni przywrócone i usprawnione. Przewiduje się, że dokończenie pozostałej polowy ELT zajmie jedynie pięć lat. Niemniej jednak budowanie tak dużego i skomplikowanego teleskopu, jak ELT, nie jest wolne od ryzyka, dopóki nie zostanie ukończone i teleskop nie zacznie działać.

Dyrektor Generalny ESO, Xavier Barcons, mówi:

„ELT jest największym naziemnym teleskopem optycznym i bliskiej podczerwieni następnej generacji. Również jego budowa jest najbardziej zaawansowana. Osiągnięcie 50% ukończenia to nie lada wyczyn, biorąc pod uwagę wyzwania nieodłącznie związane z wielkimi, złożonymi projektami. Było to możliwe tylko dzięki zaangażowaniu wszystkich w ESO, nieustannemu wsparciu Krajów Członkowskich ESO oraz zaangażowaniu naszych partnerów w przemyśle i konsorcjach instrumentów. Jestem niezwykle dumny, że ELT osiągnął ten kamień milowy.

ELT, który według planów ma ma zacząć obserwacje naukowe w 2028 roku, zajmie się takimi pytaniami w astronomii, jak: Czy jest jesteśmy samo we Wszechświecie? Czy prawa fizyki są uniwersalne? Jak powstały pierwsze gwiazdy i galaktyki? Radykalnie zmieni to, co wiemy o naszym Wszechświecie i zmusi do ponownego przemyślenia naszego miejsca w kosmosie.

info: ESO.org