Tag: gwiazdy

Planety utrudniają ustalenie wieku gwiazdy

Radosław B. AMBROŻY

Oszacowanie wieku gwiazd zawsze było wyzwaniem dla astronomów. Teraz pewna klasa egzoplanet jeszcze bardziej komplikuje ten proces. Według nowego badania, gorące Jowisze – gazowe olbrzymy z okresami orbitalnymi mniejszymi niż Merkury – wydają się mieć działanie przeciwstarzeniowe na swoich gwiazdach. Te ogromne planety powodują interferencję zarówno magnetyczną, jak i pływową na swojej gwieździe macierzystej, przyspieszając rotację gwiazdy i powodując, że emitują one promieniowanie rentgenowskie z większą energią, co jest cechą charakterystyczną młodości gwiazd. Wynik poddaje w wątpliwość część tego, w co wcześniej wierzyliśmy na temat wieku gwiazd, i daje wgląd w trwającą wzajemną łączność między gwiazdą a jej planetami długo po ich utworzeniu.

Samo określenie wieku gwiazdy jest wystarczająco trudne bez uwzględnienia interferencji planetarnej. Jesteśmy całkiem pewni wieku naszego Słońca, ponieważ jesteśmy wystarczająco blisko, aby pobrać próbki geologicznych pozostałości po formacji Układu Słonecznego, ale w przypadku innych gwiazd nasze najlepsze przypuszczenia to szacunki, a nie dokładne daty. Wiemy, że pewne typy gwiazd przechodzą przez fazy na różnych etapach życia w zależności od ich masy (w ten sposób wiemy, że Betelgeuse przejdzie w stan supernowej w ciągu najbliższych 100 000 lat). Jeśli masz całą gromadę gwiazd różnych typów, możesz wykreślić ich poszczególne etapy życia na diagramie Hertzspringa-Russella, używając ich koloru i jasności, i wspólnie oszacować wiek wszystkich gwiazd w gromadzie. Metoda nie jest do końca dokładna, ale jest lepsza niż nic.

Sprawy się komplikują, jeśli chcesz poznać wiek pojedynczej gwiazdy. Wiemy, że młode gwiazdy rotują szybko i zwalniają wraz z wiekiem. Jest to przydatne narzędzie do datowania młodych gwiazd, ale mniej przydatne dla starszych, które czasami utrzymują stałą prędkość obrotową do końca życia. Młode gwiazdy są również bardziej podatne na rozbłyski i emisje rentgenowskie niż ich starsi rówieśnicy. Żadna metryka nie oferuje idealnej metody datowania, ale może zapewnić wykonalne oszacowanie.

Teraz wydaje się, że egzoplanety mogą pokazać kolejne problemy z datowaniem wieku gwiazd.

Kiedy odkryto gorące Jowisze (pierwsze zaobserwowano w 1995 r.), astronomowie zauważyli, że w niektórych przypadkach gwiazdy, wokół których krążą, wydawały się młodsze niż oczekiwano. Ale ponieważ nasze gwiezdne metody datowania są tak niedokładne, trudno było stwierdzić, czy był to prawdziwy efekt starzenia się spowodowany przez planety, czy też gwiazdy, o których mowa, były po prostu młode.

W artykule niedawno zaakceptowanym przez Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, zespół z Leibniz Institute for Astrophysics Potsdam (AIP) znalazł sposób na rozwiązanie tego problemu. Rozwiązaniem było zbadanie układów podwójnych gwiazd, w których jedna gwiazda w parze ma gorącego Jowisza, a druga nie. Gwiazdy binarne są zwykle w tym samym wieku, więc można je porównać, aby określić, czy efekt starzenia się jest rzeczywisty.

To prawie jak wykorzystanie bliźniaków w badaniu, w którym jeden z bliźniaków mieszka w zupełnie innej okolicy, która wpływa na ich zdrowie. Porównując jedną gwiazdę z pobliską planetą do jej bliźniaczej bez jednej, możemy badać różnice w zachowaniu gwiazd w tym samym wieku.mówi Katja Poppenhäger, szefowa sekcji Fizyki gwiazd i egzoplanet w AIP.

W badaniu, prowadzonym przez doktorantkę Nikoletę Ilic, wykorzystano dane z Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra i Obserwatorium XMM-Newton ESA do zbadania 16 układów podwójnych gwiazd, w których jedna z gwiazd miała gorącego Jowisza. Odkrycia potwierdzają, że rzeczywiście gwiazdy, w których znajdują się masywne pobliskie planety, wydają się młodsze niż ich bliźniaki bez towarzystwa.

Kluczem do tej odmładzającej interakcji jest to, że okres obiegu gorącego Jowisza musi być szybszy niż okres rotacji gwiazdy. W takich przypadkach planeta przenosi pewien moment pędu na gwiazdę poprzez siły pływowe, powodując przyspieszenie planety i gwałtowny wzrost poziomu emisji promieniowania rentgenowskiego.

Autorzy zastanawiali się również, czy wzrost emisji promieniowania rentgenowskiego był spowodowany przez pola magnetyczne, a nie siły pływowe – w końcu planety takie jak Jowisz mają zwykle silne pola magnetyczne. Ale fakt, że gwiazdy oprócz zwiększonej aktywności rentgenowskiej obracały się również szybciej, wskazuje na grawitacyjne, czyli pływowe, źródło procesu starzenia, a nie magnetyczne. Wyniki badania wskazują, że starzenie się gwiazd jest bardziej złożone niż wcześniej sądziliśmy, a planety – szczególnie masywne, szybko poruszające się – mogą kształtować same cykle życia swojej gwiazdy macierzystej.

Ale co z planetami podobnymi do Ziemi? Czy odmładzają też swoje gwiazdy macierzyste? Wydaje się, że odpowiedź brzmi nie. W rzeczywistości w badaniu gwiazdy z małymi odległymi planetami faktycznie wydawały się ciemniejsze i spokojniejsze (a zatem być może starsze) niż ich bliźniaczki. Ale po bliższym przyjrzeniu się, uznano to za przypadek, tłumaczony faktem, że te gwiazdy były gwiazdami typu F/G, które osiągnęły inny, spokojniejszy etap swojego cyklu życia niż ich bliźniak typu M, który zajmuje dłużej, aby osiągnąć porównywalnie spokojny etap. Krótko mówiąc, małe planety nie mają dużego wpływu na wiek ich gwiazd. Robią to tylko duże, a nawet wtedy, gdy krążą bardzo blisko siebie. Morał tej historii jest taki, że jeśli jesteś gwiazdą i chcesz pozostać młodym, warto mieć towarzystwo Gorącego Jowisza.

ESO uchwyciło ducha olbrzymiej gwiazdy

Radosław B. AMBROŻY

Upiorna pajęczyna, magiczne smoki czy niewyraźne ślady duchów? Co widzisz na tym zdjęciu pozostałości po supernowej Żagla? Piękny gobelin kolorów pokazuje upiorne szczątki gigantycznej gwiazdy. Udało się to uchwycić w niesamowitych szczegółach dzięki VLT Survey Telescope, pracującemu w Europejskim Obserwatorium Południowym (ESO) w Obserwatorium Paranal w Chile.

Niewyraźna struktura różowych i pomarańczowych obłoków to wszystko, co pozostało z masywnej gwiazdy, która zakończyła swoje życie w potężnej eksplozji około 11 000 lat temu. Gdy najmasywniejsze gwiazdy osiągają koniec swojego życia, często gasną z hukiem w wybuchu zwanym supernową. Tego rodzaju wybuchy generują fale uderzeniowe, które poruszają się przez otaczający gaz, kompresując go i tworząc skomplikowane struktury podobne do nici. Uwolniona energia ogrzewa gazowe wąsy, powodując ich jasny blask, jak widać na zdjęciu.

Na tym obrazie, złożonym z 554 milionów pikseli, mamy niesamowicie szczegółowy widok pozostałości po supernowej w Żaglu (Vela), nazwanej od konstelacji nieba południowego znanej jako Żagiel. Na zdjęciu można by zmieścić dziewięć tarcz Księżyca w pełni, a cały obłok jest jeszcze większy. Przy odległości zaledwie 800 lat świetlnych od Ziemi, ta dramatyczna pozostałość po supernowej jest jedną z najbliższych znanych tego typu obiektów.

Gdy wybuchła, najbardziej zewnętrzne warstwy progenitora (gwiazdy przed wybuchem) zostały wyrzucone do otaczającego gazu, tworzą spektakularne włókna, które widzimy na obrazie. Z gwiazdy pozostała ultragęsta kula, w której protony i elektrony są ściskane w neutrony – gwiazda neutronowa. Gwiazda neutronowa w pozostałości po supernowej w Żaglu, umiejscowiona nieco poza zdjęciem, w lewym górnym rogu, jest pulsarem, który obraca się wokół własnej osi z niesamowitą prędkością ponad 10 razy na sekundę.

Niniejszy obraz jest mozaiką obserwacji wykonanych przy pomocy szerokokątnej kamery OmegaCAM na VLT Survey Telescope (VST), znajdującym się w Obserwatorium Paranal w Chile. Kamera o 268 milionach pikseli może uzyskiwać obrazy poprzez różne filtry, które przepuszczają światło o różnych kolorach. W tym konkretnym przypadku użyto czterech filtrów, pokazanych jako połączenie kolorów magenty, niebieskiego, zielonego i czerwonego.

Właścicielem VST jest National Institute for Astrophysics we Włoszech (INAF). Z 2,6-mtrowym zwierciadłem jesto to jeden z największych teleskopów dedykowanych przeglądom nocnego nieba w zakresie widzialnym. Niniejsze zdjęcie jest przykładem z takiego przeglądu: VST Photometric Hα Survey of the Southern Galactic Plane and Bulge (VPHAS+). Przez sponad siedem lat w ramach tego przeglądu wykonywano mapy znacznej części naszej rodzimej galaktyki, pozwalając astronomom na lepsze zrozumienie, jak formują się gwiazdy, jak ewoluują i jak umierają.

info: ESO

Hubble patrzy na nowo formujące się gwiazdy w gwiezdnym żłobku

Radosław B. AMBROŻY

Kiedy patrzymy na obrazy obszarów narodzin gwiazd, wyglądają one jednocześnie na spokojne i aktywne. Nigdzie nie jest to bardziej prawdziwe niż w gwiezdnym żłobku związanym z tak zwanym obiektem „Herbig-Haro”. Niedawne zdjęcie z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a wycelowało w dwa nazwane „HH 1” i „HH 2”. Przyjrzano się turbulencji związanej z pobliskim nowonarodzonym układem gwiezdnym.

Te dwa świecące obłoki gazu i pyłu leżą około 1250 lat świetlnych od nas. Są w kierunku konstelacji Oriona. HH 2 znajduje się w lewym dolnym rogu (na niebiesko), a HH 1 w prawym górnym rogu. Znajduje się w pobliżu jasnej gwiazdy, która w rzeczywistości nie jest częścią akcji. Nie możesz tego zobaczyć, ale gwiazda, która sprawia, że ​​świecą, leży między nimi. Ukryty jest przez gęsty obłok gazu i pyłu. Wiemy jednak, że tam jest, ponieważ wysyła strumień materiału. To właśnie rozjaśnia dwa obiekty HH. To nie pierwsze spojrzenie na te chmury przez HST. W 2002 roku ujawniono, że części HH 1 i związanego z nim gwiezdnego żłobka poruszają się z prędkością ponad 400 kilometrów na sekundę!

Widok Hubble’a na gwiezdny żłobek
Kamera szerokokątna 3 Hubble’a uchwyciła najnowszy widok burzliwego gwiezdnego żłobka. Zamiast patrzeć na nią wyłącznie w świetle widzialnym (co astronomowie nazywają „optycznym”), kamera użyła 11 różnych filtrów na falach podczerwonych, widzialnych i ultrafioletowych. Każdy z tych filtrów jest wrażliwy na zaledwie mały wycinek widma elektromagnetycznego. Pozwalają astronomom wskazać interesujące procesy, które emitują światło o określonych długościach fal.

W przypadku HH 1 i 2 dwie grupy astronomów poprosiły o obserwacje Hubble’a do dwóch różnych badań. Pierwszy zagłębił się w strukturę i ruch obiektów Herbiga-Haro, które badał HST. Dzięki temu astronomowie lepiej rozumieją procesy fizyczne zachodzące, gdy wypływy z gwiezdnego żłobka zderzają się z otaczającym gazem i pyłem. W drugim badaniu zbadano same odpływy. Chodzi o to, aby położyć podwaliny pod przyszłe obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba NASA/ESA/CSA. JWST może zajrzeć poza obłoki pyłu otaczające młode gwiazdy, co zrewolucjonizuje badanie ich wypływów.

Bardzo krótka historia badań obiektów Herbiga-Haro
Astronomowie po raz pierwszy zaobserwowali te delikatne obłoki pod koniec lat 80. XIX wieku, ale nie rozpoznali ich jako mgławic emisyjnych aż do wczesnych lat 40. XX wieku. Zasadniczo „rozświetlają się” światłem innych obiektów. To powoduje, że same się świecą i emitują światło.

Astronomowie George Herbig i Guillermo Haro badali te świecące chmury pod koniec lat 40. XX wieku w ramach badań nad gwiezdnymi żłobkami. Dziś, po obserwacjach innych podobnych obiektów HH, astronomowie rozumieją je jako zjawiska wywołane wstrząsami napędzanymi przez dżety z pobliskich protogwiazd. Istnieje ponad tysiąc znanych pojedynczych obiektów HH, które zwykle (ale nie zawsze) znajdują się w pobliżu globul Boka. Są to zimne, gęste chmury, w których protogwiazdy rozpoczynają swoją podróż do pełnego statusu gwiazdy.

To, co naprawdę widzimy w obiekcie HH, to migawka w czasie z życia gwiazdy. Większość nowo narodzonych gwiazd, które emitują dżety, może mieć od dziesiątek tysięcy lat do prawie miliona lat. Rozpoczęli fuzję jądrową, ale wciąż zbierają gaz i pył podczas akrecji. Ich dżety poruszają się z bardzo dużą prędkością i zderzają się z grudkami gazu i pyłu, powodując ich świecenie. Wiele obiektów HH ma dwie lub więcej gwiazd, co może wyjaśniać powstawanie niektórych dżetów. Takie regiony pozostają ulubionymi celami Kosmicznego Teleskopu Hubble’a , a także czułego na podczerwień Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba.

Pobliska gwiazda całkowicie zniszczyła atmosferę ze swojej planety

Radosław B. AMBROŻY

Co by było, gdybyś umieścił planetę wielkości Ziemi na bliskiej orbicie wokół gwiazdy karła typu M? To więcej niż tylko akademickie pytanie, ponieważ karły typu M to najliczniejsza znana nam gwiazda. Grupa astronomów badająca planetę GJ 1252b znalazła odpowiedź i nie jest to ładna.

Ponieważ ta planeta jest tak blisko swojej gwiazdy, otrzymuje dużo ciepła. A ta bliskość jest zabójcza w inny sposób.

Ciśnienie promieniowania gwiazdy jest ogromne, wystarczające, aby wydmuchać atmosferę planety.powiedziała Michelle Hill, astrofizyk z University of California Riverside i współautorka niedawnego artykułu poświęconego GJ 1252b.

Planeta leży około 65 lat świetlnych od Ziemi i okrąża swoją gwiazdę dwa razy w ciągu 24 godzin ziemskich. Ciepło gwiazdy czyni ten świat niegościnnym.

Nie różni się to strasznie od Merkurego w naszym Układzie Słonecznym. Nie ma atmosfery, a planeta jest na przemian ogrzewana i zamrażana, gdy krąży wokół Słońca. W rzeczywistości Ziemia również traci trochę atmosfery na skutek aktywności słonecznej. Jednak wulkanizm i inne procesy uwalniają gazy z powrotem do naszej atmosfery. Ziemia ma szczęście; planety takie jak Merkury i GJ 1252b nie są. A to ma głębokie implikacje w poszukiwaniu światów przyjaznych życiu.

O co chodzi z M Dwarf Stars?
W samej naszej galaktyce są miliony karłów typu M. Ich wielkość waha się od około jednej dziesiątej do dwóch trzecich masy Słońca. Mogą być aktywne , wysyłając flary i wybuchy przez swoje systemy. Większość ma co najmniej jedną planetę w swoich strefach zamieszkałych, a inne znajdują się w różnych odległościach.

To nie jest świetna kombinacja, jeśli chcesz znaleźć życie na ich planetach. Aktywność gwiazd, która niszczy atmosfery planet, oczywiście niszczy również wszelkie szanse na życie na tych światach. A ponieważ karły typu M są tak liczne, ich wszechobecność może zmniejszyć liczbę planet w galaktyce, które faktycznie podtrzymują życie. To nie jest dobra wiadomość dla planet takich jak GJ 1252b.

Możliwe, że stan tej planety może być złym znakiem dla planet jeszcze bardziej oddalonych od tego typu gwiazd. To jest coś, czego nauczymy się od Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba, który będzie patrzył na takie planety.powiedział Hill.

Chociaż krasnoludy M mogą być zabójcami atmosfery, to nie wszystko to zguba i mrok. Na przykład wiele z 5000 gwiazd w sąsiedztwie Słońca na Ziemi to karły typu M. Nawet jeśli duża część z nich wysadzi swoje planety w gościnność, co najmniej 1000 innych (nie wszystkie z nich to karły typu M) może stworzyć warunki odpowiednie do życia na ich światach. „Jeśli planeta jest wystarczająco daleko od karła typu M, może potencjalnie zachować atmosferę. Nie możemy jeszcze stwierdzić, że wszystkie skaliste planety wokół tych gwiazd zostały zredukowane do losu Merkurego” – powiedział Hill. „Pozostaję optymistą”.

Szukasz atmosfery na GJ 1252b
Nauka stojąca za sytuacją w GJ 1252b jest intrygująca. Astronomowie wykorzystali dane z Kosmicznego Teleskopu Spitzera do oceny promieniowania podczerwonego z planety, gdy wtórne zaćmienie blokowało jej światło. Pomiary wykazały, że gwiazda rozsadza planetę. Temperatury powierzchni w ciągu dnia wahają się około 1227 C (2242 F). To wystarczająco gorące, aby stopić złoto, srebro i miedź.

Ciepło w połączeniu z zakładanym niskim ciśnieniem powierzchniowym doprowadziło naukowców do przekonania, że ​​nie ma tam atmosfery. Załóżmy jednak na chwilę, że BYŁA atmosfera dwutlenku węgla. To zatrzymałoby ciepło na powierzchni i może pozwoliłoby temu kocowi istnieć przez jakiś czas. Okazuje się jednak, że GJ 1252b nie ma tyle szczęścia.

Planeta mogłaby mieć 700 razy więcej węgla niż Ziemia, a mimo to nie miałaby atmosfery. Początkowo gromadziłby się, ale potem zmniejszał się i erodował. powiedział Stephen Kane, astrofizyk UCR i współautor badania.

Na dłuższą metę, jeśli to badanie będzie prawdziwe dla znacznej populacji karłów typu M, przesunie to poszukiwania planet nadających się do zamieszkania na innych kandydatów wokół mniej lotnych gwiazd.