Webb po raz pierwszy wykrywa ciężki pierwiastek powstały w wyniku połączenia gwiazd

Zespół naukowców wykorzystał wiele teleskopów kosmicznych i naziemnych, w tym należący do NASA James Webb Space Telescope, należący do NASA Fermi Gamma-ray Space Telescope i należące do NASA Neil Gehrels Swift Observatory, do zaobserwowania wyjątkowo jasnego rozbłysku gamma GRB 230307A i zidentyfikowania fuzji gwiazd neutronowych, która wygenerowała eksplozję, która stworzyła rozbłysk. Webb pomógł również naukowcom wykryć pierwiastek chemiczny tellur w następstwie eksplozji.

Inne pierwiastki znajdujące się w pobliżu telluru w układzie okresowym – takie jak jod, który jest niezbędny do życia na Ziemi – również mogą być obecne wśród wyrzuconego materiału kilonowej. Kilonova to eksplozja powstała w wyniku połączenia się gwiazdy neutronowej z czarną dziurą lub z inną gwiazdą neutronową.

Nieco ponad 150 lat od czasu, gdy Dmitrij Mendelejew spisał układ okresowy pierwiastków, dzięki Webbowi możemy wreszcie zacząć wypełniać ostatnie luki w zrozumieniu, gdzie wszystko powstało.powiedział Andrew Levan z Radboud University w Holandii i University of Warwick w Wielkiej Brytanii, główny autor badania.

Podczas gdy fuzje gwiazd neutronowych od dawna są teoretyzowane jako idealne “szybkowary” do tworzenia niektórych rzadszych pierwiastków znacznie cięższych niż żelazo, astronomowie napotkali wcześniej kilka przeszkód w uzyskaniu solidnych dowodów.

Kilonowe są niezwykle rzadkie, co utrudnia ich obserwację. Krótkie rozbłyski gamma (GRB), tradycyjnie uważane za trwające krócej niż dwie sekundy, mogą być produktami ubocznymi tych rzadkich epizodów fuzji. (Z kolei długie rozbłyski gamma mogą trwać kilka minut i są zwykle związane z wybuchową śmiercią masywnej gwiazdy).

Przypadek GRB 230307A jest szczególnie niezwykły. Po raz pierwszy wykryty przez Fermi w marcu, jest to drugi najjaśniejszy GRB zaobserwowany w ciągu ponad 50 lat obserwacji, około 1000 razy jaśniejszy niż typowy rozbłysk gamma obserwowany przez Fermi. Trwał on również 200 sekund, co plasuje go w kategorii długotrwałych rozbłysków gamma, pomimo innego pochodzenia.

Ten rozbłysk należy do kategorii długich. Nie jest blisko granicy. Wydaje się jednak, że pochodzi od łączącej się gwiazdy neutronowej.dodał Eric Burns, współautor artykułu i członek zespołu Fermi na Louisiana State University.

Współpraca wielu teleskopów na ziemi i w kosmosie pozwoliła naukowcom na zebranie wielu informacji na temat tego wydarzenia, gdy tylko wybuch został po raz pierwszy wykryty. Jest to przykład tego, jak satelity i teleskopy współpracują ze sobą, aby obserwować zmiany zachodzące we wszechświecie.

Po pierwszej detekcji rozpoczęto intensywną serię obserwacji z ziemi i z kosmosu, w tym za pomocą satelity Swift, w celu zlokalizowania źródła na niebie i śledzenia zmian jego jasności. Obserwacje w zakresie promieniowania gamma, rentgenowskiego, optycznego, podczerwonego i radiowego wykazały, że optyczny/podczerwony odpowiednik był słaby, szybko ewoluował i stał się bardzo czerwony – cechy charakterystyczne kilonowej.

Ten rodzaj eksplozji jest bardzo szybki, a materiał w eksplozji również szybko się rozszerza. Gdy cały obłok się rozszerza, materiał szybko się ochładza, a szczyt jego światła staje się widoczny w podczerwieni i staje się bardziej czerwony w skali od dni do tygodni.powiedział Om Sharan Salafia, współautor badania z INAF - Brera Astronomical Observatory we Włoszech.

W późniejszym czasie niemożliwe byłoby zbadanie tej kilonowej z ziemi, ale były to idealne warunki dla instrumentów Webba NIRCam (Near-Infrared Camera) i NIRSpec (Near-Infrared Spectrograph) do obserwacji tego burzliwego środowiska. Widmo ma szerokie linie, które pokazują, że materiał jest wyrzucany z dużą prędkością, ale jedna cecha jest wyraźna: światło emitowane przez tellur, pierwiastek rzadszy niż platyna na Ziemi.

Wysoce czułe możliwości Webba w zakresie podczerwieni pomogły naukowcom zidentyfikować adres domowy dwóch gwiazd neutronowych, które utworzyły kilonową: galaktykę spiralną oddaloną o około 120 000 lat świetlnych od miejsca połączenia.

Przed tym wydarzeniem były to dwie zwykłe masywne gwiazdy, które tworzyły układ podwójny w swojej macierzystej galaktyce spiralnej. Ponieważ duet był związany grawitacyjnie, obie gwiazdy zostały wystrzelone razem przy dwóch oddzielnych okazjach: gdy jedna z nich eksplodowała jako supernowa i stała się gwiazdą neutronową, a druga gwiazda poszła w jej ślady.

W tym przypadku gwiazdy neutronowe pozostały jako układ podwójny pomimo dwóch wybuchowych wstrząsów i zostały wyrzucone ze swojej macierzystej galaktyki. Para ta przebyła w przybliżeniu odległość równą średnicy galaktyki Drogi Mlecznej, zanim połączyła się kilkaset milionów lat później.

Naukowcy spodziewają się znaleźć jeszcze więcej kilonowów w przyszłości ze względu na rosnące możliwości współpracy teleskopów kosmicznych i naziemnych w celu badania zmian we wszechświecie. Na przykład, podczas gdy Webb może zajrzeć głębiej w przestrzeń kosmiczną niż kiedykolwiek wcześniej, niezwykłe pole widzenia nadchodzącego Teleskopu Kosmicznego Nancy Grace Roman NASA umożliwi astronomom zbadanie, gdzie i jak często występują te eksplozje.

Webb zapewnia fenomenalny impuls i może znaleźć nawet cięższe pierwiastki. Wraz z częstszymi obserwacjami, modele ulegną poprawie, a widmo może ewoluować w czasie. Webb z pewnością otworzył drzwi do zrobienia znacznie więcej, a jego możliwości będą całkowicie transformacyjne dla naszego zrozumienia wszechświata.powiedział Ben Gompertz, współautor badania z University of Birmingham w Wielkiej Brytanii.

______________________
Spodobał Ci się wpis ? To postaw kawę


Zostań Patronem !

_______________________
Informacje bezpośrednio na Twoją skrzynkę mailową