Tag: Webb

Webb uchwycił w wysokiej rozdzielczości obraz Herbig-Haro 211 (HH 211), dwubiegunowego dżeta podróżującego przez przestrzeń międzygwiezdną z prędkościami naddźwiękowymi

Radosław B. AMBROŻY

Obiekty Herbiga-Haro (HH) to jasne obszary otaczające nowo narodzone gwiazdy, powstałe, gdy wiatry gwiazdowe lub dżety gazu wyrzucane z tych nowo narodzonych gwiazd tworzą fale uderzeniowe zderzające się z pobliskim gazem i pyłem z dużymi prędkościami. Powyższe zdjęcie HH 211 z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba ujawnia wypływ z protogwiazdy klasy 0, infantylnego odpowiednika naszego Słońca, gdy miało ono nie więcej niż kilkadziesiąt tysięcy lat i masę zaledwie 8% obecnego Słońca. (W końcu wyrośnie na gwiazdę podobną do Słońca.)

Obrazowanie w podczerwieni jest potężne w badaniu nowonarodzonych gwiazd i ich wypływów, ponieważ takie gwiazdy są niezmiennie nadal osadzone w gazie z obłoku molekularnego, w którym powstały. Emisja w podczerwieni wypływów gwiazdy przenika przesłaniający gaz i pył, dzięki czemu obiekt Herbiga-Haro, taki jak HH 211, jest idealny do obserwacji za pomocą czułych instrumentów podczerwonych Webba. Cząsteczki wzbudzone przez burzliwe warunki, w tym wodór cząsteczkowy, tlenek węgla i tlenek krzemu, emitują światło podczerwone, które Webb może zebrać, aby zmapować strukturę wypływów.

Zdjęcie przedstawia serię amortyzatorów dziobowych na południowym wschodzie (na dole po lewej) i na północnym zachodzie (u góry po prawej), a także wąski dwubiegunowy dżet, który je zasila. Webb ujawnia tę scenę z niespotykaną dotąd szczegółowością – około 5 do 10 razy wyższą rozdzielczością przestrzenną niż jakiekolwiek poprzednie zdjęcia HH 211. Wewnętrzny dżet jest widoczny jako “poruszający się” z symetrią lustra po obu stronach centralnej protogwiazdy. Jest to zgodne z obserwacjami w mniejszych skalach i sugeruje, że protogwiazda może w rzeczywistości być nierozdzieloną gwiazdą podwójną.

Wcześniejsze obserwacje HH 211 za pomocą teleskopów naziemnych ujawniły gigantyczne wstrząsy dziobowe oddalające się od nas (północny zachód) i poruszające się w naszym kierunku (południowy wschód) oraz struktury podobne do wnęk odpowiednio w szokowanym wodorze i tlenku węgla, a także sękaty i kołyszący się bipolarny dżet w tlenku krzemu. Naukowcy wykorzystali nowe obserwacje Webba, aby ustalić, że wypływ obiektu jest stosunkowo powolny w porównaniu do bardziej rozwiniętych protogwiazd o podobnych typach wypływów.

Zespół zmierzył prędkości najbardziej wewnętrznych struktur odpływu na około 48-60 mil na sekundę (80 do 100 kilometrów na sekundę). Jednak różnica prędkości między tymi sekcjami wypływu a wiodącym materiałem, z którym się zderzają – falą uderzeniową – jest znacznie mniejsza. Naukowcy doszli do wniosku, że wypływy z najmłodszych gwiazd, takich jak ten w centrum HH 211, składają się głównie z cząsteczek, ponieważ stosunkowo niskie prędkości fali uderzeniowej nie są wystarczająco energetyczne, aby rozbić cząsteczki na prostsze atomy i jony.

Webb odkrywa metan, dwutlenek węgla w atmosferze K2-18 b

Radosław B. AMBROŻY

Nowe badania przeprowadzone za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba w K2-18 b, egzoplanecie 8,6 razy masywniejszej od Ziemi, ujawniły obecność cząsteczek zawierających węgiel, w tym metanu i dwutlenku węgla. Odkrycie Webba uzupełnia ostatnie badania sugerujące, że K2-18 b może być hycejską egzoplanetą, taką, która ma potencjał do posiadania bogatej w wodór atmosfery i powierzchni pokrytej oceanem wodnym.

Pierwszy wgląd w właściwości atmosfery tej egzoplanety w ekosferze pochodzi z obserwacje za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, co skłoniło nas do dalszych badań, które od tego czasu zmieniły nasze rozumienie systemu.

K2-18 b krąży wokół chłodnego karła K2-18 w ekosferze i znajduje się 120 lat świetlnych od Ziemi w gwiazdozbiorze Lwa. Egzoplanety takie jak K2-18 b, które mają rozmiary pomiędzy rozmiarami Ziemi i Neptuna, nie przypominają niczego w naszym Układzie Słonecznym. Ten brak równoważnych pobliskich planet oznacza, że te “pod-Neptuny” są słabo poznane, a natura ich atmosfer jest przedmiotem aktywnej debaty wśród astronomów. Sugestia, że pod-Neptun K2-18 b może być hycejską egzoplanetą jest intrygująca, ponieważ niektórzy astronomowie uważają, że te światy są obiecującymi środowiskami do poszukiwania dowodów na życie na egzoplanetach.

Nasze odkrycia podkreślają znaczenie uwzględnienia różnych środowisk nadających się do zamieszkania w poszukiwaniu życia gdzie indziej. Tradycyjnie, poszukiwania życia na egzoplanetach koncentrowały się głównie na mniejszych planetach skalistych, ale większe światy Hyce’a znacznie bardziej sprzyjają obserwacjom atmosfery.wyjaśnia Nikku Madhusudhan, astronom z University of Cambridge i główny autor artykułu ogłaszającego te wyniki.

Obfitość metanu i dwutlenku węgla oraz niedobór amoniaku potwierdzają hipotezę, że pod bogatą w wodór atmosferą w K2-18 b może znajdować się ocean wodny. Te wstępne obserwacje Webba zapewniły również możliwe wykrycie cząsteczki zwanej siarczkiem dimetylu (DMS). Na Ziemi jest to wytwarzane tylko przez życie. Większość DMS w atmosferze ziemskiej jest emitowana z fitoplanktonu w środowisku morskim. Wnioskowanie DMS jest mniej wiarygodne i wymaga dalszej walidacji.

Nadchodzące obserwacje Webba powinny być w stanie potwierdzić, czy DMS rzeczywiście jest obecny w atmosferze K2-18 b na znaczących poziomach.wyjaśnia Madhusudhan.

Chociaż K2-18 b leży w strefie nadającej się do zamieszkania i obecnie wiadomo, że zawiera cząsteczki zawierające węgiel, niekoniecznie oznacza to, że planeta może podtrzymywać życie. Duży rozmiar planety – o promieniu 2,6 promienia Ziemi – oznacza, że wnętrze planety prawdopodobnie zawiera duży płaszcz lodu pod wysokim ciśnieniem, takiego jak Neptun, ale z cieńszą atmosferą bogatą w wodór i powierzchnią oceanu. Przewiduje się, że światy Hycean mają oceany wody. Jednak możliwe jest również, że ocean jest zbyt gorący, aby nadawał się do zamieszkania lub był płynny.

“Chociaż tego rodzaju planety nie istnieją w naszym Układzie Słonecznym, pod-Neptuny są najczęstszym typem planet znanym do tej pory w galaktyce” wyjaśnia członek zespołu Subhajit Sarkar z Cardiff University. “Uzyskaliśmy najbardziej szczegółowe widmo pod-Neptuna w ekosferze do tej pory, co pozwoliło nam opracować cząsteczki, które istnieją w jego atmosferze.”

Charakteryzowanie atmosfer egzoplanet takich jak K2-18 b – czyli identyfikowanie ich gazów i warunków fizycznych – jest bardzo aktywnym obszarem w astronomii. Jednak planety te są przyćmione – dosłownie – blaskiem ich znacznie większych gwiazd macierzystych, co sprawia, że badanie atmosfer egzoplanet jest szczególnie trudne.

Zespół ominął to wyzwanie, analizując światło gwiazdy macierzystej K2-18 b, gdy przechodziła przez atmosferę egzoplanety. K2-18 b jest tranzytującą egzoplanetą, co oznacza, że możemy wykryć spadek jasności podczas jej przechodzenia przez tarczę swojej gwiazdy macierzystej. W ten sposób egzoplaneta została po raz pierwszy odkryta w 2015 roku podczas misji NASA K2. Oznacza to, że podczas tranzytów niewielki ułamek światła gwiazd przejdzie przez atmosferę egzoplanety, zanim dotrze do teleskopów takich jak Webb. Przejście światła gwiazdy przez atmosferę egzoplanety pozostawia ślady, które astronomowie mogą poskładać w celu określenia gazów atmosfery egzoplanety.

Ten wynik był możliwy tylko dzięki rozszerzonemu zakresowi długości fali i bezprecedensowej czułości Webba, która umożliwiła solidne wykrycie cech widmowych przy zaledwie dwóch tranzytach. Dla porównania, jedna obserwacja tranzytu za pomocą Webba zapewniła porównywalną precyzję do ośmiu obserwacji za pomocą Hubble’a przeprowadzonych w ciągu kilku lat i w stosunkowo wąskim zakresie długości fali.powiedział Madhusudhan.

Wyniki te są wynikiem zaledwie dwóch obserwacji K2-18 b, a wiele innych jest w drodze. Oznacza to, że nasza praca tutaj jest tylko wczesną demonstracją tego, co Webb może zaobserwować na egzoplanetach strefy nadającej się do zamieszkania.wyjaśnia członek zespołu Savvas Constantinou z University of Cambridge.

Wyniki zespołu zostały zaakceptowane do publikacji w The Astrophysical Journal Letters. Zespół zamierza teraz przeprowadzić dalsze badania za pomocą spektrografu MIRI (Mid-Infrared Instrument), który, jak mają nadzieję, jeszcze bardziej potwierdzi ich odkrycia i dostarczy nowych informacji na temat warunków środowiskowych na K2-18 b.

Naszym ostatecznym celem jest identyfikacja życia na nadającej się do zamieszkania egzoplanecie, która zmieniłaby nasze rozumienie naszego miejsca we wszechświecie. Nasze odkrycia są obiecującym krokiem w kierunku głębszego zrozumienia światów Hyce’a w tym poszukiwaniu.podsumowuje Madhusudhan.
info:Webb.org

Webb ujawnia kolory Earendel, najodleglejszej gwiazdy, jaką kiedykolwiek wykryto

Radosław B. AMBROŻY

Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba śledzi obserwacje Kosmiczny Teleskop Hubble’a najdalszej gwiazdy, jaką kiedykolwiek wykryto w bardzo odległym Wszechświecie, w ciągu pierwszego miliarda lat po Wielkim Wybuchu. Instrument Webba NIRCam (Near-Infrared Camera) ujawnia, że gwiazda jest masywną gwiazdą typu widmowego B ponad dwa razy gorętszą od naszego Słońca i około milion razy jaśniejszą.

Gwiazda, którą zespół badawczy nazwał Earendel, znajduje się w galaktyce Łuku Wschodu Słońca i jest wykrywalna tylko dzięki połączonej mocy ludzkiej technologii i natury poprzez efekt zwany soczewkowaniem grawitacyjnym. Zarówno Hubble, jak i Webb były w stanie wykryć Earendel dzięki jego szczęśliwemu ustawieniu za zmarszczką w czasoprzestrzeni stworzoną przez masywną gromadę galaktyk WHL0137-08. Gromada galaktyk, znajdująca się pomiędzy nami a Earendel, jest tak masywna, że zakrzywia samą strukturę przestrzeni, co daje efekt powiększający, pozwalając astronomom patrzeć przez gromadę jak szkło powiększające.

Podczas gdy inne struktury w galaktyce pojawiają się wielokrotnie z powodu soczewkowania grawitacyjnego, Earendel pojawia się tylko jako pojedynczy punkt światła, nawet w obrazowaniu w podczerwieni w wysokiej rozdzielczości Webba. Na tej podstawie astronomowie ustalili, że obiekt jest powiększony o współczynnik co najmniej 4, a zatem jest niezwykle mały – najodleglejsza gwiazda, jaką kiedykolwiek wykryto, obserwowana 000 miliard lat po Wielkim Wybuchu. Ten poprzedni rekordzista najodleglejsza gwiazda została wykryta przez Hubble’a i zaobserwowana około 4 miliardy lat po Wielkim Wybuchu. Inny zespół badawczy korzystający z Webba zidentyfikował niedawno soczewkowaną grawitacyjnie gwiazdę, którą nazwali Quyllur, czerwonego olbrzyma obserwowanego 3 miliardy lat po Wielkim Wybuchu.

Gwiazdy tak masywne jak Earendel często mają Towarzysze. Astronomowie nie spodziewali się, że Webb ujawni jakichkolwiek towarzyszy Earendel, ponieważ będą one tak blisko siebie i nie do odróżnienia na niebie. Jednakże, opierając się wyłącznie na kolorach Earendel, astronomowie sądzą, że widzą ślady chłodniejszej, bardziej czerwonej gwiazdy towarzyszącej. Światło to zostało rozciągnięte przez rozszerzanie się wszechświata do długości fal dłuższych niż instrumenty Hubble’a mogą wykryć, a więc było wykrywalne tylko za pomocą Webba.

NIRCam Webba pokazuje również inne znaczące szczegóły w Łuku Wschodu Słońca, który jest najbardziej powiększoną galaktyką wykrytą w ciągu pierwszego miliarda lat Wszechświata. Cechy obejmują zarówno młode obszary gwiazdotwórcze, jak i starsze ustalone gromady gwiazd o średnicy zaledwie 10 lat świetlnych. Po obu stronach zmarszczki o maksymalnym powiększeniu, która biegnie przez Earendel, cechy te są odzwierciedlone przez zniekształcenie soczewki grawitacyjnej. Obszar tworzący gwiazdy wydaje się wydłużony i szacuje się, że ma mniej niż 5 milionów lat. Mniejsze kropki po obu stronach Earendel to dwa zdjęcia jednej starszej, bardziej stabilnej gromady gwiazd, szacowanej na co najmniej 10 milionów lat. Astronomowie ustalili, że ta gromada gwiazd jest związana grawitacyjnie i prawdopodobnie przetrwa do dnia dzisiejszego. To pokazuje nam, jak mogły wyglądać gromady kuliste w naszej Drodze Mlecznej, gdy powstawały 13 miliardów lat temu.

Astronomowie analizują obecnie dane z obserwacji galaktyki Sunrise Arc i Earendel za pomocą instrumentu NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph), które zapewnią precyzyjne pomiary składu i odległości dla galaktyki.

Od czasu odkrycia Earendel przez Hubble’a, Webb wykrył inne bardzo odległe gwiazdy przy użyciu tej techniki, choć nie aż do Earendel. Odkrycia otworzyły nową sferę wszechświata dla fizyki gwiazd i nowe tematy dla naukowców badających wczesny wszechświat, gdzie kiedyś galaktyki były najmniejszymi wykrywalnymi obiektami kosmicznymi. Zespół badawczy ma ostrożną nadzieję, że może to być krok w kierunku ostatecznego wykrycia jednej z pierwszych generacji gwiazd, składającej się wyłącznie z surowych składników wszechświata powstałych w Wielkim Wybuchu – wodoru i helu.

info: WEB.org

Webb rejestruje bardzo szczegółowy obraz w podczerwieni aktywnie formujących się gwiazd

Radosław B. AMBROŻY

James Webb Space Telescope uchwycił “wybryki” pary aktywnie formujących się młodych gwiazd, znanych jako Herbig-Haro 46/47, w wysokiej rozdzielczości w świetle bliskiej podczerwieni. Aby je znaleźć, należy prześledzić jasnoróżowe i czerwone kolce dyfrakcyjne aż do ich środka: Gwiazdy znajdują się w pomarańczowo-białej plamie. Są one głęboko zakopane w dysku gazu i pyłu, który wspomaga ich wzrost w miarę zwiększania masy. Dysk nie jest widoczny, ale jego cień można dostrzec w dwóch ciemnych, stożkowatych obszarach otaczających gwiazdy centralne.

Najbardziej uderzającymi szczegółami są dwustronne płaty rozchodzące się od aktywnie formujących się gwiazd centralnych, przedstawione w ognistym pomarańczowym kolorze. Duża część tego materiału została wyrzucona z tych gwiazd, które przez tysiące lat wielokrotnie pochłaniały i wyrzucały otaczający je gaz i pył.

Gdy materiał z niedawnych wyrzutów wpada na starszy materiał, zmienia kształt tych płatów. Ta aktywność przypomina dużą fontannę, która jest włączana i wyłączana w szybkim, ale losowym tempie, co prowadzi do powstawania wzorów w basenie poniżej. Niektóre dysze wysyłają więcej materiału, a inne startują z większą prędkością. Dlaczego? Jest to prawdopodobnie związane z tym, ile materiału spadło na gwiazdy w danym momencie.

Ostatnie wyrzuty materii z gwiazd mają kolor niebieski przypominający nitkę. Przebiegają one tuż pod czerwonym poziomym pikiem dyfrakcyjnym na godzinie 2. Wzdłuż prawej strony wyrzuty te tworzą wyraźniejsze faliste wzory. Są one punktowo rozłączone i kończą się niezwykłym nierównym jasnofioletowym okręgiem w najgrubszym pomarańczowym obszarze. Jaśniejsze niebieskie, kręcone linie pojawiają się również po lewej stronie, w pobliżu gwiazd centralnych, ale czasami są przyćmione przez jasnoczerwony pik dyfrakcyjny.

Wszystkie te dżety mają kluczowe znaczenie dla formowania się gwiazd. Wyrzuty regulują ilość masy, jaką ostatecznie gromadzą gwiazdy. (Dysk gazu i pyłu zasilający gwiazdy jest niewielki. Wyobraź sobie opaskę ciasno zawiązaną wokół gwiazd).

Teraz zwróć uwagę na drugą najbardziej widoczną cechę: musujący niebieski obłok. Jest to obszar gęstego pyłu i gazu, znany zarówno jako mgławica, jak i bardziej formalnie jako kula Boka. Oglądany głównie w świetle widzialnym, wydaje się niemal całkowicie czarny – prześwituje przez niego jedynie kilka gwiazd tła. Na wyraźnym obrazie Webba wykonanym w bliskiej podczerwieni możemy zajrzeć w głąb i przez mgliste warstwy tego obłoku, ukazując znacznie więcej Herbig-Haro 46/47, jednocześnie ujawniając głęboki zakres gwiazd i galaktyk, które znajdują się daleko poza nim. Krawędzie mgławicy mają delikatny pomarańczowy kontur, przypominający odwróconą literę L wzdłuż prawej i dolnej krawędzi.

Mgławica ta jest istotna – jej obecność wpływa na kształt dżetów wystrzeliwanych przez gwiazdy centralne. Gdy wyrzucona materia wbija się w mgławicę w lewym dolnym rogu, jest więcej okazji do interakcji dżetów z cząsteczkami w mgławicy, powodując ich wzajemne świecenie.

Istnieją jeszcze dwa inne obszary, na które warto zwrócić uwagę, aby porównać asymetrię obu płatów. Spójrz w prawy górny róg, aby dostrzec wyrzut w kształcie gąbki, który wydaje się być oddzielony od większego płata. Tylko kilka nitek półprzezroczystego materiału wskazuje na większy płat. Prawie przezroczyste, przypominające macki kształty również wydają się dryfować za nim, niczym serpentyny na kosmicznym wietrze. Dla kontrastu, w lewym dolnym rogu, spójrz poza potężny płat, aby znaleźć łuk. Oba składają się z materiału, który został wypchnięty najdalej i prawdopodobnie przez wcześniejsze wyrzuty. Łuki wydają się być skierowane w różnych kierunkach i mogą pochodzić z różnych wypływów.

Przyjrzyj się temu obrazowi jeszcze raz. Chociaż wydaje się, że Webb uchwycił Herbig-Haro 46/47 krawędzią do Ziemi, jedna strona jest ustawiona nieco bliżej Ziemi. Wbrew pozorom, jest to mniejsza prawa połowa. Chociaż lewa strona jest większa i jaśniejsza, jest skierowana od nas.

W ciągu milionów lat gwiazdy w Herbig-Haro 46/47 w pełni się uformują – oczyszczając scenę z tych fantastycznych, wielobarwnych wyrzutów, pozwalając gwiazdom podwójnym zająć centralne miejsce na tle wypełnionej galaktyki.

Webb może ujawnić tak wiele szczegółów w Herbig-Haro 46/47 z dwóch powodów. Obiekt znajduje się stosunkowo blisko Ziemi, a obraz Webba składa się z kilku ekspozycji, co dodaje mu głębi.

Herbig-Haro 46/47 znajduje się w odległości zaledwie 1470 lat świetlnych w konstelacji Vela.