Page 1

Przegląd Wiadomości Astronomicznych 12 / 2009

© 2007 -2009 Atelier 17 - Tomasz L. Czarnecki - teleskopy.net

1 z 93


2 z 93


Spis Treści CzyŜby udało się zobaczyć jak czarna dziura tworzy galaktykę ? Mgławica Irys na zdjęciu teleskopu Hubble Herschel otwiera złotą erę badań Wyjaśnienie asymetrii w rozmieszczeniu jezior na Tytanie Kosmiczna wyspa skarbów odnaleziona SN 2007bi - Super supernowa Nowy instrument do badań jonosfery ESO przedstawia - Trumpler 14 Subaru fotografuje egzoplanetę lub brązowego karła Nadzwyczajny rozbłysk blazara Niezwykłe zjawisko nad Norwegią Pierwsza z gwiazd podwójnych to system nie trzech, czterech czy pięciu gwiazd - ale sześciu! Zderzenie galaktyk budzi czarną dziurę Najgłębsze pole teleskopu Hubble Wykryto pole magnetyczne błysku gamma Zmienność czerwonych olbrzymów Dekada teleskopu XMM-Newton Metan na Marsie nie pochodzi z meteorytów VISTA - nowatorski teleskop zaczyna pracę Proplydy w Mgłwicy Oriona Pierwsze super-Ziemie odkryte wokół gwiazd podobnych do Słońca Wspaniałe zdjęcie ogromnego obszaru narodzin gwiazd Pozostałości po supernowych G292,0+1,8 i Keplera na zdjęciach Chandry Zdjęcia umierającej gwiazdy ukazują przeznaczenie Słońca Rozbłysk światła powstał w wyniku zderzenia zórz polarnych Zajączki na Tytanie Mgła na Tytanie Czarne dziury w gromadach gwiazd zakłócają czas i przestrzeń Ogromna planeta w świetnym miejscu na pokaz sztucznych ogni Astronomowie odkryli ziemię o lodowym sercu i gęstej, nieprzyjaznej atmosferze Być moŜe odnaleziono pierwszy ślad ciemnej materii Gwiazda Betlejem Ciemne serce Orła Hubble odnajduje najmniejszy jak dotąd obiekt z pasa Kuipera Astronomowie badają czarne dziury Polacy odkrywają parę niezwykłych brązowych karłów Taniec pogo w wykonaniu gwiazd... Wampiry i bandyci w M30

3 z 93


CzyŜby udało się zobaczyć jak czarna dziura tworzy galaktykę ?

Co było pierwsze - supermasywne czarne dziury które poŜerają materię w nieprawdopobnym tempie czy teŜ ogromne galaktyki, w których owe monstra się czają? Wykonane niedawno niezwykłe obserwacje bezdomnej czarnej dziury zdają się wskazywać na nowy scenariusz - to czarne dziury budują galaktyki, w których następnie zamieszkują. Obserwacje te mogą wskazywać na brakujący element niezbędny do zrozumienia powstania galaktyk, czarnych dziur oraz faktu, Ŝe galaktyki mające więcej gwiazd są nosicielami masywniejszych czarnych dziur.

Paradoks 'kury i jajka', czyli pytanie co było pierwsze - czarnedziury, czy galaktyki - jest jednym z najgorętszych tematów wnowoczesnej astrofizyce David Elbaz

"Paradoks 'kury i jajka', czyli pytanie co było pierwsze - czarne dziury, czy galaktyki - jest jednym z najgorętszych tematów w nowoczesnej astrofizyce "- mówi główny autor publikacji przyjętej do druku na łamach Astronomy & Astrophysics, David Elbaz. -" Nasze badania wskazują, Ŝe supermasywna czarna dziura moŜe inicjować powstanie gwiazd i w ten sposób budować galaktykę macierzystą. Obiekt ten pozwala równieŜ wyjaśnić dlaczego galaktyki, w których kryją się większe czarne dziury mają równieŜ więcej gwiazd." Naukowcy doszli do tych niezwykłych wniosków na podstawie bardzo szczegółowych badań niezwykłego obiektu stosunkowo bliskiego, leŜącego w odległości 5 miliardów lat świetlnych, kwazara HE0450-2958 - jedynego kwazara, dla którego nie udało się odkryć towarzyszącej mu galaktyki. Do tej pory spekulowano, Ŝe galaktyka macierzysta skrywała się za duŜymi obłokami pyłowymi - dlatego teŜ astronomowie wykorzystał spektrometr podczerwony VISIR, obserwujący w średnim zakresie fal podczerwonych,

4 z 93

zainstalowany na teleskopie ESO VLT. W tym zakresie promieniowania obłoki pyłu świecą bardzo jasno i powinny być łatwe do dostrzeŜenia. "Obserwacje w tym zakresie promieniowania pozwoliłyby nam wykryć pył, który mógł by ukryć galaktykę "- dodaje Knud Jahnke, kierujący obserwacjami wykonanymi przez VLT. -" Nie wykryliśmy pyłu. Miast tego odkryliśmy w sąsiedztwie kwazara pozornie niezwiązaną z nim galaktykę wytwarzającą gwiazdy w oszałamiającym tempie." Obserwacje te skierowały badania układu na nowy tor. Choć nie wykryto śladów gwiazd wokół czarnej dziury, to sąsiadująca z nią galaktyka okazała się niezwykle bogata w jasne i bardzo młode gwiazdy. Wytwarza ona gwiazdy w tempie około 350 Słońc na rok sto razy szybciej niŜ typowe galaktyki w naszym sąsiedztwie. Wcześniejsze badania wykazały iŜ owa galaktyka jest na celowniku kwazara - dŜety wysokoenergetycznych cząstek strzelają w nią wraz ze strugami szybko przemieszczającego się gazu. Wstrzykiwanie przez kwazara materii i energii do galaktyki samo w sobie moŜe inicjować tworzenie gwiazd a poprzez to budowę galaktyki. W tym scenariuszu galaktyki wyewoluowały z obłoków gazu, który został poddany działaniu dŜetów z powstających kwazarów. "Obiekty te z pewnością połączą się w przyszłości: kwazar porusza się z prędkością kilkudziesięciu tysięcy kilometrów /


godzinę względem sąsiadującej galaktyki a ich odległość wynosi około 22 000 lata świetlne "- mówi Elbaz. -" Choć kwazar jest jeszcze 'nagi' ostatecznie ubierze się w wyniku połączenia z bogatym w gwiazdy sąsiadem. Wówczas znajdzie schronienie wewnątrz galaktyki macierzystej tak jak wszystkie inne kwazary." W ten sposób zespół wskazał dŜety czarnej dziury jako moŜliwy mechanizm tworzenia galaktyki. "Naturalną konsekwencją naszej pracy jest poszukiwanie podobnych obiektów w innych systemach "- dodaje Jahnke. Źródła: Elbaz et al., "Quasar induced galaxy formation: a new paradigm?", Astronomy & Astrophysics Jahnke et al., "The QSO HE0450-2958: Scantily dressed or heavily robed? A normal quasar as part of an unusual ULIRG", Astrophysical Journal ESO: Black Hole Caught Zapping Galaxy into Existence? Ilustracja: ESO/L. Calçada Original press release follows: Black Hole Caught Zapping Galaxy into Existence? Which come first, the supermassive black holes that frantically devour matter or the enormous galaxies where they reside? A brand new scenario has emerged from a recent set of outstanding observations of a black hole without a home:

5 z 93

black holes may be “building” their own host galaxy. This could be the long-sought missing link to understanding why the masses of black holes are larger in galaxies that contain more stars. “The ‘chicken and egg’ question of whether a galaxy or its black hole comes first is one of the most debated subjects in astrophysics today,” says lead author David Elbaz. “Our study suggests that supermassive black holes can trigger the formation of stars, thus ‘building’ their own host galaxies. This link could also explain why galaxies hosting larger black holes have more stars.” To reach such an extraordinary conclusion, the team of astronomers conducted extensive observations of a peculiar object, the nearby quasar HE0450-2958 (see ESO PR 23/05 for a previous study of this object), which is the only one for which a host galaxy has not yet been detected [1]. HE0450-2958 is located some 5 billion light-years away. Until now, it was speculated that the quasar’s host galaxy was hidden behind large amounts of dust, and so the astronomers used a mid-infrared instrument on ESO’s Very Large Telescope for the observations [2]. At such wavelengths, dust clouds shine very brightly, and are readily detected. “Observing at these wavelengths would allow us

to trace dust that might hide the host galaxy,” says Knud Jahnke, who led the observations performed at the VLT. “However, we did not find any. Instead we discovered that an apparently unrelated galaxy in the quasar’s immediate neighbourhood is producing stars at a frantic rate.” These observations have provided a surprising new take on the system. While no trace of stars is revealed around the black hole, its companion galaxy is extremely rich in bright and very young stars. It is forming stars at a rate equivalent to about 350 Suns per year, one hundred times more than rates for typical galaxies in the local Universe. Earlier observations had shown that the companion galaxy is, in fact, under fire: the quasar is spewing a jet of highly energetic particles towards its companion, accompanied by a stream of fast-moving gas. The injection of matter and energy into the galaxy indicates that the quasar itself might be inducing the formation of stars and thereby creating its own host galaxy; in such a scenario, galaxies would have evolved from clouds of gas hit by the energetic jets emerging from quasars. “The two objects are bound to merge in the future: the quasar is moving at a speed of only a few tens of thousands of km/h with respect to the companion galaxy and their separation is


only about 22 000 light-years,” says Elbaz. “Although the quasar is still ‘naked’, it will eventually be ‘dressed’ when it merges with its star-rich companion. It will then finally reside inside a host galaxy like all other quasars.” Hence, the team have identified black hole jets as a possible driver of galaxy formation, which may also represent the long-sought missing link to understanding why the mass of black holes is larger in galaxies that contain more stars [3]. “A natural extension of our work is to search for similar objects in other systems,” says Jahnke. Future instruments, such as the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, the European Extremely Large Telescope and the NASA/ESA/CSA James Webb Space Telescope will be able to search for such objects at even larger distances from us, probing the connection between black holes and the formation of galaxies in the more distant Universe.

6 z 93


Mgławica Irys na zdjęciu teleskopu Hubble

Zaprezentowane na stronach teleskopu kosmicznego NASA/ESA Hubble Space Telescope zdjęcie fragmentu mgławicy NGC 7023 ukazuje doskonały przykład idealnego laboratorium pyłowego na niebie. Na Ziemi pył stanowi jedynie kłopotliwe zjawisko odpowiedzialne za kurz na meblach jak równieŜ przyczyna kichania. RównieŜ kosmiczny pył często stanowi utrudnienie podczas prowadzenia obserwacji poniewaŜ stanowi zaporę nie do pokonania dla widzialnego światła. Jednocześnie szczegółowe badanie kosmicznego pyłu pozwala astronomom wskazać podstawowe składniki mieszanki, z której rodzą się gwiazdy. Wybrany, północno zachodni fragment duŜej Mgławicy Irys (NGC 7023, Caldwell 4) zdaje się być wypełniony przez kosmiczny pył. Jasna gwiazda - HD 200775 znajdująca się poza górną krawędzią zdjęcia - oświetla pył, który przypomina gęste kołtuny bawełny. W rzeczywistości na pył ten składają się mikroskopijne cząstki materii o rozmiarach dziesięć razy, a czasami setki razy mniejszych niŜ cząstki kurzu znajdowane na Ziemi. Na zdjęciu widać równieŜ gwiazdy leŜące zarówno przed jak i za mgławicą. W odróŜnieniu od mgławic emisyjnych, których gaz jest na tyle gorący, Ŝe sam emituje światło, NGC 7023 jest mgławicą refleksyjną, która jest widoczna dzięki temu, iz odbija światło masywnych gwiazd takich jak HD 200775. Ze względu na sposób w jaki rozpraszają i odbijają światło zazwyczaj mgławice refleksyjne mają barwę niebieską ciekawostką mgławicy Irys jest to, Ŝe jej fragmenty są zabarwione na czerwono. Naukowców badających tę mgławicę w szczególności interesuje obszar na lewo i nieco powyŜej centrum zdjęcia, w którym znajdują się wyjątkowo zabarwione włókna pyłu. Nieznany składnik chemiczny, najprawdopodobniej będący pochodną węglowodorów, nadaje

7 z 93

im czerwone zabarwienie. Wysoka rozdzielczość i czułość teleskopu Hubble'a pozwala astronomom szczegółowo przyjrzeć się temu obszarowi. Zdjęcia i analiza widmowa stanowią jedynie część analizy. Na Ziemi prowadzone są eksperymenty laboratoryjne mające umoŜliwić określenie składu chemicznego mgławicy. Mgławicę Irys odkrył Sir William Herschel w 1794 roku. LeŜy ona w konstelacji Cefeusza na północnym niebie w odległości 1400 lat świetlnych. Ma średnicę około sześciu lat świetlnych. Źródła: The European Homepage for the NASA/ESA Hubble Space Telescope: Blushing dusty nebula Zdjęcie: NASA & ESA Lokalizacja NGC7023: RA 21h0m37s Dek +68°10'00'', rozmiar 18', jasność +7mag(Stellarium) Original press release follows: Blushing dusty nebula A recent NASA/ESA Hubble Space Telescope image of part of NGC 7023, or the Iris Nebula, highlights a perfect dust laboratory in the sky. On Earth, we tend to find dust nothing more than a nuisance that blankets our furniture and causes us to sneeze. Cosmic dust can also be a hindrance to astronomers because cameras using visible light cannot see through it. However, studying cosmic dust in detail helps astronomers


to pin down the ingredients of the raw mixture that eventually gives birth to stars. This close-up of an area in the northwest region of the large Iris Nebula seems to be clogged with cosmic dust. With bright light from the nearby star HD 200775 [1] illuminating it from above, the dust resembles thick mounds of billowing cotton. It is actually made up of tiny particles of solid matter, with sizes from ten to a hundred times smaller than those of the dust grains we find at home [2]. Both background and foreground stars are dotted throughout the image. NGC 7023 is a reflection nebula, which means it scatters light from a massive nearby star, in this case, HD 200775. Reflection nebulae are different from emission nebulae, which are clouds of gas that are hot enough to emit light themselves. Reflection nebulae tend to appear blue because of the way light scatters, but parts of the Iris Nebula appear unusually red. Researchers studying the object are particularly interested in the region to the left and slightly above centre in the image, where they find dusty filaments to be redder than expected. An unknown chemical compound, most likely based on hydrocarbons, is responsible for the red tinge. The high resolution and sensitivity of Hubble’s instruments allow astronomers to study the area in detail. Images and spectra are only part of the analysis. On Earth, scientists are performing additional laboratory tests to assess better the exact chemical composition of the nebula. NGC 7023 was discovered by Sir William Herschel in 1794; the nebula is in the constellation of Cepheus, the King, in the northern sky. NGC 7023 is approximately 1400 light–years from Earth and about six light-years across. This aethereal image was taken by Hubble's Advanced Camera for Surveys. Astronomers also used Hubble’s Near Infrared Camera and Multi-Object Spectrometer (NICMOS) instrument to try to determine which chemical elements are present in the nebula.

8 z 93


Herschel otwiera złotą erę badań

Dane dostarczane na Ziemię przez umieszczone w maju na orbicie przez Europejską Agencję Kosmiczną Obserwatorium Kosmiczne Herschel otworzyły przed naukowcami - między innymi Uniwersytetu McMaster nowe okno pozwalające na badanie galaktyk. Herschel to największy teleskop podczerwony umieszczony w historii na orbicie. Został zaprojektowany do badania najzimniejszych obiektów we Wszechświecie, emitujących promieniowanie w tym zakresie widma elektromagnetycznego, które w znacznym stopniu pozostawało niezbadane.

Wkraczamy w złoty wiek astronomii, bowiem po raz pierwszy moŜemy analizować dokładne dane pochodzące z sąsiednich galaktyk, niemoŜliwe do zebrania z powierzchni Ziemi prof. Chris Wilson

"Herschel wzbudza zainteresowanie nie tylko w środowisku akademickim ale takŜe poza nim "- mówi Chris Wilson, profesor na Wydziale Fizyki i Astronomii Uniwersytetu McMaster. -" Wkraczamy w złoty wiek astronomii, bowiem po raz pierwszy moŜemy analizować dokładne dane pochodzące z sąsiednich galaktyk, niemoŜliwe do zebrania z powierzchni Ziemi. To pozwoli nam lepiej interpretować obserwacje odleglejszych galaktyk, których tak szczegółowe obserwacje nie są moŜliwe." Prof. Wilson kieruje jednym z projektów Herschela, badającym procesy fizyczne w medium międzygwiezdnym w bardzo bliskich galaktykach (Physical Processes in the Interstellar Medium of Very Nearby Galaxies). W projekcie tym uczestniczą astronomowie z siedmiu krajów. Badają przykłady galaktyk naleŜących do wszystkich moŜliwych typów jakie moŜna znaleźć w pobliŜu analizują właściwości zawartego w nich gazu by określić jak jego cechy wpływają na produkcję gwiazd. "Odległa podczerwień badana przez Herschela

jest absolutnie krytyczna dla zrozumienia fizycznych procesów oraz właściwości medium międzygwiezdnego, które jest słabo zrozumiane "- mówi Wilson. Naukowcy mają cztery lata na badania za pomocą teleskopu Herschel. Później skończy się ciekły hel wykorzystywany do schładzania jego czułych detektorów. W budowie teleskopu uczestniczyły równieŜ NASA oraz Kanadyjska Agencja Kosmiczna. Źródła: McMaster University: Data from outer space opens new frontiers for researchers Zdjęcie: ESA & SPIRE Consortium Original press release follows: Data from outer space opens new frontiers for researchers The latest data delivered back to Earth by the Herschel Space Observatory (HSO) launched in May by the European Space Agency - has opened a new window on galaxies for researchers at McMaster University. Herschel, the largest infrared telescope ever launched, is designed to study some of the coldest objects in space, located deep in a region of the electromagnetic spectrum that is still largely unexplored. Its massive one-piece mirror, which is almost one-and-a-half times larger than Hubble's, is delivering sharper images of the stars with coverage of a wider wavelength

9 z 93


spectrum. This new data is providing astronomers with a better understanding of the composition, temperature, density and mass of interstellar gas and dust - the fuel for star formation - in nearby galaxies and star-forming clouds. "Herschel is creating excitement not only in the scientific community, but the general public as well," says Chris Wilson, a professor in the Department of Physics & Astronomy at McMaster University. "We are really entering a golden age for astronomers because, for the first time, we can analyze precise data - that we cannot gather on the ground - from nearby galaxies, which will help interpret observations of more distant galaxies where we can't see such fine spatial detail." Wilson is the principal researcher on one of the Herschel projects, Physical Processes in the Interstellar Medium of Very Nearby Galaxies, which involves a team of scientists from seven countries. They are examining the closest examples of every type of galaxy they can find to study the properties of the gas in the galaxies and determine how the properties of the gas relate to star formation. "The far-infrared wavelengths probed by Herschel are absolutely crucial for understanding the physical processes and properties of the interstellar medium. This remains poorly understood, but we are getting a clearer picture of the wider environment in galaxies," says Wilson. Scientists from institutes and universities around the world will be able to use Herschel for approximately four years, at which time it is expected to run out of liquid helium to keep its sensitive instruments cold. NASA and the Canadian Space Agency participated in the construction of Herschel.

10 z 93


Wyjaśnienie asymetrii w rozmieszczeniu jezior na Tytanie

W artykule, który ukazał się na łamach Nature Geoscience naukowcy z Kalifornijskiego Instytutu Technologii przedstawiają teorię, według której czynnikiem odpowiedzialnym za znaczące zróŜnicowanie liczby jezior między północnym a południowym regionem podbiegunowym największego księŜyca Saturna - Tytana, moŜe być ekscentryczność orbity Saturna.

Zmienność sezonowa moŜe wyjaśniać częściowo kwestie globalnego transportu ciekłego metanu, ale nie rozwiązuje całości problemu

deszcze w większym stopniu są wchłaniane przez grunt na południu "- mówi prof. Oded Aharonson, główny autor artykułu, i dodaje, Ŝe nic obecnie nie wskazuje na znaczące róŜnice między tymi obszarami, by moŜna było na ich podstawie oprzeć taką teorię.

prof. Oded Aharonson

WydłuŜona orbita Saturna wokół Słońca dostarcza do róŜnych obszarów Tytana odmienne ilości energii słonecznej, co wpływa na cykl parowania i opadów w tych regionach. Według niektórych teorii podobna zmienność orbity Ziemi równieŜ odpowiada za długookresowe cykle klimatyczne naszej planety. Według danych zebranych przez radar wykorzystujący syntetyczną aperturę (SAR Synthetic Aperture Radar) znajdujący się na pokładzie sondy NASA Cassini, jeziora płynnego metanu i etanu pokrywają dwudziestokrotnie większą powierzchnię północnego obszaru podbiegunowego niŜ południowego. Dane sondy wskazują, Ŝe liczba wyschniętych lub jedynie częściowo wypełnionych jezior na północy jest większa niŜ na południu. Asymetrii nie moŜna wytłumaczyć błędem statystycznym poniewaŜ w ciągu pięciu lat misji sonda zebrała znaczne ilości danych wykluczających taką moŜliwość. Początkowo sądzono "Ŝe istnieje jakaś istotna właściwość odróŜniająca północne rejony podbiegunowe od południowych - na przykład, Ŝe z jakiegoś powodu

11 z 93

Alternatywnym wyjaśnieniem dychotomii moŜe być zmiana pór roku. Jeden rok na Tytanie trwa 29,5 roku ziemskiego. Co 15 ziemskich lat na Tytanie następuje zmiana pór roku. Według hipotezy zmienności klimatycznej ilość opadów i parowania metanu zmienia się w zaleŜności od pory roku - obecnie napełniając jeziora na północy i wysuszając te w okolicach bieguna południowego. Jednak równieŜ ta teoria jest obarczona problemami dodaje Aharonson, bowiem wyjaśnia opadanie poziomu jezior o około metr rocznie na południowej półkuli, podczas gdy uwaŜa się, Ŝe jeziora na księŜycu Saturna mają średnio głębokość kilkuset metrów i nie wyschłyby (wypełniłyby się) w ciągu zaledwie piętnastu lat. Ponadto zmienność sezonowa nie potrafi wyjaśnić odmienności półkul jeŜeli chodzi o liczbę suchych jezior, których na północy jest trzykrotnie więcej niŜ na południu. Podobnie nie wyjaśnia kwestii częściowo wypełnionych basenów - tych na północy jest aŜ siedem razy więcej. "Jak przemieścić otwór w ziemi ? "- pyta Aharonson. -"Zmienność sezonowa moŜe wyjaśniać częściowo kwestie globalnego transportu


ciekłego metanu, ale nie rozwiązuje całości problemu." Bardziej prawdopodobnym rozwiązaniem według Aharonsona i jego zespołu jest wpływ ekscentryczności orbity Saturna (a zatem i jego satelitów). "Sugerujemy, Ŝe w tej konfiguracji orbitalnej róŜnica pomiędzy parowaniem i opadami nie jest równa w przeciwnych porach roku - co oznacza, Ŝe istnieje stała przewaga w przemieszczaniu metanu z południa na północ "- mówi Aharonson. Ta nierównowaga doprowadziłaby do akumulacji metanu - i powstania większej liczby jezior - w północnym regionie okołobiegunowym. Obecnie sytuacja zgadza się z proponowanym wyjaśnieniem. Jednak w okresach dziesiątek tysięcy lat parametry orbitalne Saturna podlegają zmianom i moŜe to prowadzić do odwrócenia bilansu oraz akumulacji węglowodorów - i jezior - na południu. "Podobnie jak na Ziemi, na Tytanie istnieją tysiącletnie okresy zmian klimatycznych napędzane przez ruchy orbitalne "- mówi Aharonson. Na Ziemi okresy te - zwane cyklami Milankowicza - łączy się ze zmiennością promieniowania słonecznego, co wpływa na globalną redystrybucję wody w formie lodowców i inicjowanie okresów zlodowaceń. -" Na Tytanie istnieją długookresowe cykle klimatyczne wpływające na globalne przemieszczanie metanu, który tworzy jeziora i rzeźbi baseny. W obu przypadkach odnajdujemy zapis tych procesów odciśnięty

12 z 93

w geologii." "Być moŜe odkryliśmy przykład długookresowych zmian klimatu, analogiczny do cykli Milankowicza na Ziemi, na innym ciele niebieskim naleŜącym do Układu Słonecznego "- podsumowuje Aharonson. Źródła: Oded Aharonson et al., "Titan's Asymmetric Lake Distribution and its Potential Astronomical Evolution", Nature Geoscience California Institute of Technology: Caltech Scientists Explain Puzzling Lake Asymmetry on Titan Ilustracja: Cassini SAR, ISS, VIS images (NASA/JPL/Caltech/Univ. of Arizona/Cassini Imaging Team) Original press release follows: Caltech Scientists Explain Puzzling Lake Asymmetry on Titan Researchers at the California Institute of Technology (Caltech) suggest that the eccentricity of Saturn's orbit around the sun may be responsible for the unusually uneven distribution of lakes over the northern and southern polar regions of the planet’s largest moon, Titan. A paper describing the theory appears in the November 29th advance online edition of Nature Geoscience. Saturn's oblong orbit around the sun exposes different parts of Titan to different amounts of sunlight, which affect the cycles of precipitation and evaporation in those areas.

Similar variations in Earth's orbit also drive long-term ice-age cycles on our planet. As revealed by Synthetic Aperture Radar (SAR) imaging data obtained by NASA's Cassini spacecraft, liquid methane and ethane lakes in Titan's northern high latitudes cover 20 times more area than lakes in the southern high latitudes. The Cassini data also show there are significantly more partially filled and now-empty lakes in the north. (In the radar data, smooth features—like the surfaces of lakes—appear as dark areas, while rougher features—such as the bottom of an empty lake—appear bright.) The asymmetry is not likely to be a statistical fluke because of the large amount of data collected by Cassini in its five years surveying Saturn and its moons. Scientists initially considered the idea that "there is something inherently different about the northern polar region versus the south in terms of topography, such that liquid rains, drains, or infiltrates the ground more in one hemisphere," says Oded Aharonson, associate professor of planetary science at Caltech and lead author of the Nature Geoscience paper. However, Aharonson notes that there are no substantial known differences between the north and south regions to support this possibility. Alternatively, the mechanism responsible for this regional


dichotomy may be seasonal. One year on Titan lasts 29.5 Earth years. Every 15 Earth years, the seasons of Titan reverse, so that it becomes summer in one hemisphere and winter in the other. According to this seasonal variation hypothesis, methane rainfall and evaporation vary in different seasons—recently filling lakes in the north while drying lakes in the south. The problem with this idea, Aharonson says, is that it accounts for decreases of about one meter per year in the depths of lakes in the summer hemisphere. But Titan's lakes are a few hundred meters deep on average, and wouldn't drain (or fill) in just 15 years. In addition, seasonal variation can't account for the disparity between the hemispheres in the number of empty lakes. The north polar region has roughly three times as many dried-up lake basins as the south and seven times as many partially filled ones.

between evaporation and precipitation is not equal in opposite seasons, which means there is a net transport of methane from south to north," says Aharonson. This imbalance would lead to an accumulation of methane—and hence the formation of many more lakes—in the northern hemisphere. This situation is only true right now, however. Over very long time scales of tens of thousands of years, Saturn's orbital parameters vary, at times causing Titan to be closer to the sun during its northern summer and farther away in southern summers, and producing a reverse in the net transport of methane. This should lead to a buildup of the hydrocarbon—and an abundance of lakes—in the southern hemisphere.

"How do you move the hole in the ground?" Aharonson asks. "The seasonal mechanism may be responsible for part of the global transport of liquid methane, but it's not the whole story."

"Like Earth, Titan has tens-of-thousands-of-year variations in climate driven by orbital motions," Aharonson says. On Earth, these variations, known as Milankovitch cycles, are linked to changes in solar radiation, which affect the global redistribution of water in the form of glaciers, and are believed to be responsible for ice-age cycles.

A more plausible explanation, say Aharonson and his colleagues, is related to the eccentricity of the orbit of Saturn—and hence of Titan, its satellite—around the sun.

"On Titan, there are long-term climate cycles in the global movement of methane that make lakes and carve lake basins. In both cases we find a record of the process embedded in the geology," he adds.

"We propose that, in this orbital configuration, the difference

"We may have found an example of long-term climate change, analogous to Milankovitch climate cycles on Earth, on another object in the solar system," he says. The paper, "Titan's Asymmetric Lake Distribution and its Potential Astronomical Evolution," was coauthored by Caltech graduate student Alexander G. Hayes; Jonathan I. Lunine of the Lunar and Planetary Laboratory; Ralph D. Lorenz of the Applied Physics Laboratory at the Johns Hopkins University; Michael D. Allison of the NASA Goddard Institute for Space Studies; and Charles Elachi, director of the Jet Propulsion Laboratory. The work was partially funded by the Cassini Project.

13 z 93


Kosmiczna wyspa skarbów odnaleziona

KaŜdy kucharz zna składniki z jakich robi się chleb - mąka, woda, droŜdŜe i trochę czasu i energii. Jednak jakie są składniki recepty na nasz Wszechświat? Większość to wodór i hel - dwa najlŜejsze pierwiastki tablicy okresowej. Bardziej nam bliskie, choć rzadsze, są pierwiastki cięŜkie - wszystko to, co następuje w tabeli okresowej po helu. Pierwiastki te, takie jak na przykład Ŝelazo i inne metale, składają się na rzeczy otaczające nas w codziennym Ŝyciu. Astronomowie wykorzystujący orbitalne obserwatorium rentgenowskie Suzaku zarządzane wspólnie przez NASA i JAXA (Japońską Agencję Kosmiczną) - odkryli największy magazyn rzadkich metali w zbadanym Wszechświecie.

Wcześniej chrom i mangan wykrywano jedynie w gwiazdach Drogi Mlecznej czy innych galaktykach. Po raz pierwszy wykryliśmy je w przestrzeni międzygalaktycznej Takayuki Tamura

"Po raz pierwszy wykryliśmy w gromadzie galaktyk chrom i mangan "- mówi Takayuki Tamura z JAXA, kierujący badaniami gromady Perseusza. -" Wcześniej metale te wykrywano jedynie w gwiazdach Drogi Mlecznej czy innych galaktykach. Po raz pierwszy wykryliśmy je w przestrzeni międzygalaktycznej." Gaz w obrębie gromady jest tak gorący, Ŝe emituje promieniowanie rentgenowskie. Instrumenty Suzaku rozdzielają to promieniowanie tworząc widmo rentgenowskie - a widmo gazu jest chemicznym odciskiem palca, umoŜliwiającym identyfikację oraz określenie ilości zawartych w gazie pierwiastków. Pole widzenia teleskopu Suzaku, przy tej odległości, obejmuje obszar o średnicy 1,4 miliona lat świetlnych (około 1/5 szerokości całej gromady). Okazało się, Ŝe zawiera niewiarygodne ilości metali - masa chromu 30 miliony razy przewyŜsza masę Słońca. Masa manganu - 8 milionów razy. CięŜkie pierwiastki powstają w trakcie wybuchu supernowych, a ogromne ilości materii wydmuchiwane przez takie gwiazdy tworzą

14 z 93

tzw super wiatry gwiezdne. To włąśnie te wypływy wyrzucają cięŜkie elementy w przestrzeń międzygalaktyczną. Niestety na razie nie ma moŜliwości spoŜytkowania tych zasobów mineralnych w celach innych niŜ naukowe. -"Pomiar ilości występujących metali pozwoli nam zrozumieć chemiczną historię gwiazd w galaktykach - liczbę i rodzaj gwiazd jakie powstawały i eksplodowały w przeszłości "mówi Tamura. Dane dostarczone przez Suzaku wskazują, Ŝe do wytworzenia ilości chromu i manganu konieczna była śmierć 3 miliardów supernowych. Następnie kolejne miliardy lat były potrzebne by unieść metale z galaktyk i umieścić je w przestrzeni międzygalaktycznej. Pełna historia Wszechświata powinna zawierać wiedzę na temat tego jak, kiedy i gdzie powstały cięŜkie pierwiastki - stanowiące przecieŜ cegiełki budulcowe Ŝycia. Badania teleskopu Suzaku uzupełniają intensywnie prowadzony spis chemicznego składu Wszechświata. "To część zdobywania wiedzy na temat całej historii pierwiastków chemicznych we Wszechświecie "- zauwaŜa Koji Mukai z Centrum Lotów Kosmicznych NASA Goddard SFC. Gromada Perseusza zawiera ponad 10 000 znanych galaktyk - zatem praca dopiero się rozpoczęła. -" Obecne wyniki Suzaku nie pozwalają odpowiedzieć na najwaŜniejsze pytania "- mówi Tamura. -" ale są jednym z pierwszych kroków do zrozumienia chemicznej historii


Wszechświata." Wyniki badań zostały opublikowane na łamach The Astrophysical Journal Letters. Źródła: NASA: Suzaku Spies Treasure Trove of Intergalactic Metal Ilustracja: JAXA Original press release follows: Suzaku Spies Treasure Trove of Intergalactic Metal Every cook knows the ingredients for making bread: flour, water, yeast, and time. But what chemical elements are in the recipe of our universe? Most of the ingredients are hydrogen and helium. These cosmic lightweights fill the first two spots on the famous periodic table of the elements. Less abundant but more familiar to us are the heavier elements, meaning everything listed on the periodic table after hydrogen and helium. These building blocks, such as iron and other metals, can be found in many of the objects in our daily lives, from teddy bears to teapots. Recently astronomers used the Suzaku orbiting X-ray observatory, operated jointly by NASA and the Japanese space agency, to discover the largest known reservoir of rare metals in the universe. Suzaku detected the elements chromium and manganese while observing the central region of the Perseus galaxy

15 z 93

cluster. The metallic atoms are part of the hot gas, or "intergalactic medium," that lies between galaxies. "This is the first detection of chromium and manganese from a cluster," says Takayuki Tamura, an astrophysicist at the Japan Aerospace Exploration Agency who led the Perseus study. "Previously, these metals were detected only from stars in the Milky Way or from other galaxies. This is the first detection in intergalactic space." The cluster gas is extremely hot, so it emits X-ray energy. Suzaku's instruments split the X-ray energy into its component wavelengths, or spectrum. The spectrum is a chemical fingerprint of the types and amounts of different elements in the gas. The portion of the cluster within Suzaku's field of view is some 1.4 million light-years across, or roughly one-fifth of the cluster's total width. It contains a staggering amount of metal atoms. The chromium is 30 million times the sun's mass, or 10 trillion times Earth's mass. The manganese reservoir weighs in at about 8 million solar masses. Exploding stars, or supernovas, forge the heavy elements. The supernovas also create vast outflows, called superwinds. These galactic gusts transport heavy elements into the intergalactic void. Harvesting the riches of the Perseus Cluster is not possible. But researchers will mine the

Suzaku X-ray data for scientific insights. "By measuring metal abundances, we can understand the chemical history of stars in galaxies, such as the numbers and types of stars that formed and exploded in the past," Tamura says. The Suzaku study data show it took some 3 billion supernovas to produce the measured amounts of chromium and manganese. And over periods up to billions of years, superwinds carried the metals out of the cluster galaxies and deposited them in intergalactic space. A complete history of the universe should include an understanding of how, when, and where the heavy elements formed -- the chemical elements essential to life itself. The Suzaku study contributes to a larger ongoing effort to take a chemical census of the cosmos. "It's a part of learning the entire history of chemical element formation in the universe," notes Koji Mukai, who heads the Suzaku Guest Observer program at NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md. With more than 10,000 galaxy clusters known, astronomers have just barely begun their work. "The current Suzaku result cannot answer these big questions immediately," Tamura says, "but it is one of the first steps to understand the chemical history of the universe." The study appeared in the November 1 issue of The Astrophysical Journal Letters.


SN 2007bi - Super supernowa

Wykryta przez automatyczny teleskop niezwykle jasna i jednocześnie niezwykle długotrwała supernowa o numerze katalogowym SN 2007bi wydaje się być pierwszym przykładem eksplozji gwiazdy, które stanowiły pierwszą populację gwiazd Wszechświata. Niezwykła supernowa eksplodowała w bliskiej galaktyce karłowej gatunku galaktyk, które do tej pory pozostają mało zbadane - natomiast sam wybuch być moŜe jest pierwszym przykładem tego rodzaju zdarzeń, które w większych ilościach czekają na odkrycie. SN

To waŜne, Ŝe pierwsza tego rodzaju supernowa została odkryta w galaktyce karłowej

promienie gamma o wysokich energiach wytworzyły pary elektron - proton, które wytworzyły ciśnienie powstrzymujące jądro przed zapadnięciem się."

Peter Nugent

2007bi została zarejestrowana w 2007 roku w ramach międzynarodowego projektu SNFactory () działającego w ramach Narodowego Laboratorium Lawrence Berkeley (LBNL). Widmo supernowej okazało się niezwykłe, co doprowadziło do dodatkowych obserwacji i uzyskania dodatkowych, szczegółowych badań widmowych przez astronomów z Uniwersytetu Kalifornii w Berkeley (UoCB). W ciągu kolejnych 18 miesięcy pod kierunkiem Avishay Gal-Yama z izraelskiego Instytutu Nauk Weizmanna naukowcy zbierali i analizowali dane, podczas gdy supernowa gasła. Analiza wykazała iŜ prekursorem supernowej mogła być wyłącznie gigantyczna gwiazda o masie przynajmniej 200 razy większej od masy Słońca, zawierająca prawie wyłącznie wodór i hel - a zatem gwiazda bardzo podobna do tych, które istniały w młodym Wszechświecie. "PoniewaŜ samo jądro miało masę około 100 Słońc musiało dojść do przewidywanego od dawna hipotetycznie fenomenu określanego mianem niestabilności par "- mówi Peter Nugent z Centrum Kosmologii Obliczeniowej LBNL. -" W ekstremalnych temperaturach panujących wewnątrz gwiazdy

16 z 93

"SN 2007bi było eksplozją wyjątkowo masywnej gwiazdy "- mówi prof. Alex Filippenko z UoCB, którego zespół pomógł w uzyskaniu, analizie i interpretacji danych. -" Zamiast zapaści do czarnej dziury co ma miejsce w wypadku cięŜkich gwiazd, tutaj jądro weszło w stan niekontrolowanej reakcji termojądrowej, która doprowadziła do całkowitego zniszczenia. Teoretycy od lat przewidywali moŜliwość istnienia takiego zjawiska jednak do tej pory nie udało się jednoznacznie go zaobserwować." SN 2007bi to pierwsza potwierdzona obserwacja supernowej typu niestabilnej pary. Wyniki tych obserwacji zostały opublikowane na łamach Nature. SN 2007bi została zarejestrowana w ramach przeglądu Palomar-Quest wykorzystującego szeroko-polowy teleskop Oschin w Obserwatorium Palomar Instytutu Technologii Kalifornii (Caltech) i szybko została zaklasyfikowana jako nietypowa supernowa przez SNfacoty. Do tej pory projekt ten odkrył prawie tysiąc supernowych róŜnych typów, rejestrując tysiące widm. Jednak projekt koncentrował się przede wszystkim na supernowych typu Ia - standardowych świecach wykorzystywanych do pomiaru ekspansji Wszechświata. Jednak SN2007bi nie naleŜała do typu Ia. Na początek


była przynajmniej dziesięciokrotnie jaśniejsza. "Termojądrowa, niekontrolowana reakcja w jądrze SN 2007bi przypomina eksplozje białych karłów supernowych typu Ia "- mówi Filippenko -" jednak w znacznie większej skali i o zdecydowanie większej energii." "Odkrycie to jest doskonałym przykładem jak, obok kosmologii, moŜemy uzyskać dane naukowe w ramach badń SNfactory "- dodaje kierujący projektem SNfactory Greg Aldering. -"Laboratorium Berkeley i Wydział Astronomii Caltech uzgodniły, Ŝe podzielą się pracą - laboratorium zajęło się badaniami supernowych typu Ia, a Caltech pozostałymi." Nugent skontaktował się z Gal-Yamem kierującym w Caltech badaniami pozostałych supernowych: "Zapytałem się, czy jest tym zainteresowany. Odpowiedział: oczywiście! ". Nugent następnie skontaktował się z Filippenko, który miał właśnie prowadzić obserwacje za pomocą 10-metrowego teleskop Keck na szczycie Mauna Kea na Hawajach. Filippenko natychmiast zajął się uzyskaniem optycznego widma niezwykłej supernowej. Następnie naukowcy Caltech uzyskali dodatkowe widma za pomocą teleskopu Keck oraz teleskopu VLT w Chile (tutaj pomógł Paolo Mazzali z Instytutu Astrofizyki Maxa Plancka). "Widma uzyskane przez Kecka i VLT jednoznacznie potwierdziły iŜ w wyniku eksplozji zostały wyrzucone ogromne ilości materii, w tym radioaktywnego niklu,

które były przyczyną, iŜ rozszerzające się gazy świeciły wyjątkowo jasno "- mówi Mazzali. NaleŜący do zespołu SNfactory Rollin Thomas pomagał na wstępnym etapie analizy wykonując superkomputer Franklin w Centrum Obliczeniowym Narodowych Badań Energii (NERSC). Superkomputer wyliczał syntetyczne widma słuŜące do porównań z rzeczywistym, obserwacyjnym widmem. "Algorytm ten wykorzystuje setki jąder aby systematycznie badać duŜą liczbę uproszczonych modeli supernowych poszukując kandydatów poprzez rekursywne korygowanie parametrów aŜ do odnalezienia dobrego dopasowania danych "- mówi Thomas. -" Ten rodzaj opartych na danych badań pozwala nam lepiej zrozumieć zjawiska chwilowe, dla który nie ma jeszcze teoretycznych modeli". Dopasowanie danych było jednoznaczne - SN 2007bi była supernową typu niestabilności par. "Centralna część ogromnej gwiazdy pod koniec jej Ŝycia przekształciła się w niezwykle gorący tlen "- wyjaśnia Filippenko. -"Następnie fotony o najwyŜszych energiach przekształciły się w pary elektron-pozytron, pozbawiając jądro ciśnienia i prowadząc do jego zapaści. To zainicjowało niekontrolowaną reakcję jądrową, która wytworzyła duŜe ilości radioaktywnego niklu. Rozpad niklu zwiększył energię wyrzucanego gazu i spowodował, Ŝe supernowa była widoczna przez długi czas." PoniewaŜ w jej widmie nie

17 z 93

ma linii wodoru i helu supernowa SN 2007bi mogłaby zostać zaklasyfikowana jako typ Ic. Jednak była tak znacząco jaśniejsza od pozostałych supernowych tego typu, Ŝe przypomniała Nugentowi tylko jedno wcześniej obserwowane zdarzenie supernową SN 1999as wykrytą przez międzynarodowy projekt Supernova Cosmology - niestety wykrytą trzy tygodnie po maksimum. Dla zrozumienia supernowej niezwykle waŜna jest znajomość jej krzywej blasku. Choć SN 2007bi wykryto ponad tydzień po maksimum, Nugent wykrozystał dane zebrane przez NERSC z przeglądów SNfactory i innych i w danych przeglądu Catalina Sky Survey odkrył SN 2007bi zanim osiągnęła maksmimum. To dostarczyło wystarczających danych by wyliczyć krzywą pojaśnienia. Trwała ona 70 dni - co oznaczało kolejny dowód na to, Ŝe była to supernowa typu niestabilności par. "To waŜne, Ŝe pierwsza tego rodzaju supernowa została odkryta w galaktyce karłowej "- mówi Nugent. -" Te niezwykle małe, ciemne galaktyki zawierają niewiele pierwiastków cięŜszych od wodoru i helu co czyni z nich dobre modele młodego Wszechświata." Galaktyki karłowe są powszechne ale dą tak ciemne i małe -" Ŝe zajmują zaledwie kilka pikseli na matrycy "- mówi Nugent -" i do niedawna, zanim pojawiły się projekty badające duŜe obszary takie jak SNfactory, nie interesowały astronomów, którzy chcieli wykorzystać


wszystkie piksele do badania galaktyk." SN 2007bi zmieni to podejście bowiem naukowcy zapewne zainteresują się badaniami tych skamieniałych laboratoriów młodego Wszechświata.

the next year and a half the Berkeley scientists participated in a collaboration led by Avishay Gal-Yam of Israel’s Weizmann Institute of Science to collect and analyze much more data as the supernova slowly faded away.

of turning into a black hole like many other heavyweight stars, its core went through a nuclear runaway that blew it to shreds. This type of behavior was predicted several decades ago by theorists, but never convincingly observed until now.”

The analysis indicated that the supernova’s precursor star could only have been a giant weighing at least 200 times the mass of our Sun and initially containing few elements besides hydrogen and helium – a star like the very first stars in the early Universe.

SN 2007bi is the first confirmed observation of a pair-instability supernova. The researchers describe their results in the 3 December 2009 issue of Nature.

“Because the core alone was some 100 solar masses, the long-hypothesized phenomenon called pair instability must have occurred,” says astrophysicist Peter Nugent. A member of the SNfactory, Nugent is the co-leader of the Computational Cosmology Center (C3), a collaboration between Berkeley Lab’s Physics Division and Computational Research Division (CRD), where Nugent is a staff scientist. “In the extreme heat of the star’s interior, energetic gamma rays created pairs of electrons and positrons, which bled off the pressure that sustained the core against collapse.”

SN 2007bi was recorded on images taken as part of the Palomar-QUEST Survey, an automated search with the wide-field Oschin Telescope at the California Institute of Technology’s Palomar Observatory, and was quickly detected and categorized as an unusual supernova by the SNfactory. The SNfactory has so far discovered nearly a thousand supernovae of all types and amassed thousands of spectra, but has focused on those designated Type Ia, the “standard candles” used to study the expansion history of the Universe. SN 2007bi, however, turned out not to be a Type Ia. For one thing, it was at least ten times as bright.

Źródła: Lawrence Berkeley National Laboratory: A Superbright Supernova That’s the First of Its Kind Ilustracja: LBNL Original press release follows: A Superbright Supernova That’s the First of Its Kind An extraordinarily bright, extraordinarily long-lasting supernova named SN 2007bi, snagged in a search by a robotic telescope, turns out to be the first example of the kind of stars that first populated the Universe. The superbright supernova occurred in a nearby dwarf galaxy, a kind of galaxy that’s common but has been little studied until now, and the unusual supernova could be the first of many such events soon to be discovered. SN 2007bi was found early in 2007 by the international Nearby Supernova Factory (SNfactory) based at the U.S. Department of Energy’s Lawrence Berkeley National Laboratory. The supernova’s spectrum was unusual, and astronomers at the University of California at Berkeley subsequently obtained a more detailed spectrum. Over

“SN 2007bi was the explosion of an exceedingly massive star,” says Alex Filippenko, a professor in the Astronomy Department at UC Berkeley whose team helped obtain, analyze, and interpret the data. “But instead

On the trail of a strange beast

“The thermonuclear runaway experienced by the core of SN 2007bi is reminiscent of that seen in the explosions of white dwarfs as Type Ia supernovae,” says Filippenko, “but on a much larger scale and with a far greater amount of power.” “The

18 z 93


discovery is a great example of how we can get all the science, in addition to cosmology, out of the SNfactory search,” says Greg Aldering, SNfactory project leader, who was not an author of the Nature paper. “Berkeley Lab and Caltech’s Astronomy Department agreed that we would split the work, the Lab handling the Type Ia’s and Caltech all the other types.” Nugent contacted Gal-Yam, then a Caltech postdoctoral fellow, the lead investigator for the all-other category. “I asked, are you interested? He said, sure!” Nugent then contacted Filippenko, who was about to conduct a night of observation with the 10-meter Keck I telescope on the summit of Mauna Kea in Hawaii. Filippenko immediately set out to obtain an optical spectrum of the unusual supernova. Caltech researchers subsequently acquired additional spectra with the Keck telescope, as did Paolo Mazzali’s team from the Max Planck Institute for Astrophysics in Garching, Germany, using the Very Large Telescope (VLT) in Chile. Says Mazzali, “The Keck and VLT spectra clearly indicated that an extremely large amount of material was ejected by the explosion, including a record amount of radioactive nickel, which caused the expanding gases to glow very brightly.” Rollin Thomas

19 z 93

of CRD, a member of C3 and the SNfactory, aided the early analysis, using the Franklin supercomputer at the National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) to run a code he developed to generate numerous synthetic spectra for comparison with the real spectrum. “The code uses hundreds of cores to systematically test a large number of simplified model supernovae, searching through the candidates by adjusting parameters until it finds a good fit,” says Thomas. “This kind of data-driven approach is key to helping us understand new types of transients for which no reliable theoretical predictions yet exist.” The model fit was unambiguous: SN 2007bi was a pair-instability supernova. “The central part of the huge star had fused to oxygen near the end of its life, and was very hot,” Filippenko explains. “Then the most energetic photons of light turned into electron-positron pairs, robbing the core of pressure and causing it to collapse. This led to a nuclear runaway explosion that created a large amount of radioactive nickel, whose decay energized the ejected gas and kept the supernova visible for a long time.” Gal-Yam organized a team of collaborators from many institutions to continue to observe SN 2007bi and obtain data as it slowly faded over a span of

555 days. Says Gal-Yam, “As our follow-up observations started to roll in, I immediately realized this must be something new. And indeed it turned out to be a fantastic example of how we are finding new types of stellar explosions.” Because it had no hydrogen or helium lines, the usual classification scheme would have labeled the supernova a Type Ic. But it was so much brighter than an ordinary Type Ic that it reminded Nugent of only one prior event, a supernova designated SN 1999as, found by the international Supernova Cosmology Project but unfortunately three weeks after its peak brightness. Understanding a supernova requires a good record of its rise and fall in brightness, or light curve. Although SN 2007bi was detected more than a week after its peak, Nugent delved into years of data compiled by NERSC from the SNfactory and other surveys. He found that the Catalina Sky Survey had recorded SN 2007bi before its peak brightness and could provide enough data to calculate the duration of the rising curve, an extraordinarily long 70 days – more evidence for the pair-instability identification. A fossil laboratory of the early Universe “It’s significant that the first unambiguous example of a pair-instability supernova was found in a dwarf galaxy,” says Nugent. “These


are incredibly small, very dim galaxies that contain few elements heavier than hydrogen and helium, so they are models of the early Universe.” Dwarf galaxies are ubiquitous but so faint and dim – “they take only a few pixels on a camera,” says Nugent, “and until recently, with the development of wide-field projects like the SNfactory, astronomers had wanted to fill the chip with galaxies” – that they’ve rarely been studied. SN 2007bi is expected to focus attention on what Gal-Yam and his collaborators call “fossil laboratories to study the early Universe.” Says Filippenko, “In the future, we might end up detecting the very first generation of stars, early in the history of the Universe, through explosions such as that of SN 2007bi – long before we have the capability of directly seeing the pre-explosion stars.” With the advent of the multi-institutional Palomar Transient Factory, a fully automated, wide-field survey to find transients, led by Caltech’s Shri Kulkarni, and with the aid of the Deep Sky Survey established by Nugent at NERSC to compile historical data from Palomar-QUEST, the SNfactory, the Near Earth Asteroid Team, and other surveys, the collaborators expect they will soon find many more ultrabright, ultramassive

20 z 93

supernovae, revealing the role of these supernovae in creating the Universe as we know it today. “Supernova 2007bi was a pair-instability supernova explosion,” by Avishay Gal-Yam, Paolo Mazzali, Eran Ofek, Peter Nugent, Shrinivas Kulkarni, Mansi Kasliwal, Robert Quimby, Alex Filippenko, Brad Cenko, Ryan Chornock, Roni Waldman, Dan Kasen, Mark Sullivan, Ed Beshore, Andrew Drake, Rollin Thomas, Joshua Bloom, Dovi Poznanski, Adam Miller, Ryan Foley, Jeffrey Silverman, Iair Arcavi, Richard Ellis, and Jin-Song Deng, appears in the 3 December 2009 issue of Nature and will be available online to subscribers at http://www.nature.com/nature/index.html. The Berkeley Lab and UC Berkeley contribution to this work was supported by the U.S. Department of Energy’s Office of Science, the National Science Foundation, the Gordon and Betty Moore Foundation, the TABASGO Foundation, Gary and Cynthia Bengier, and the Richard and Rhoda Goldman Fund. Berkeley Lab is a U.S. Department of Energy national laboratory located in Berkeley, California. It conducts unclassified scientific research for DOE’s Office of Science and is managed by the University of California. Visit our website at http://www.lbl.gov.


Nowy instrument do badań jonosfery

Zaprojektowany przez Laboratorium Badawcze Marynarki Wojennej sensor SSULI (Special Sensor Ultraviolet Limb Imager) zainstalowany na pokładzie sondy F18 programu Satelitów Meteorologicznych Obrony Wojennej Lotnictwa Amerykańskiego umieszczonej na orbicie 18 października 2009 roku przesłał pierwsze dane 1 grudnia 2009 roku.

espół SSULI nie moŜe doczekać się dalszych testów orbitalnych oraz początku kalibracji instrumentu Andrew Nicholas

Dostarczony pierwszy profil widma poświaty atmosferycznej jest zgodny z oczekiwaniami i nie wykazuje anomalii.

In a sample airglow profile (Figure 1) the spectral emission features in the data are clean and show no anomalies.

"Zespół SSULI nie moŜe doczekać się dalszych testów orbitalnych oraz początku kalibracji instrumentu "- mówi kierujący zespołem Andrew Nicholas.

"The SSULI team is very excited to continue with early orbit testing and begin the calibration and validation process with this instrument," said Andrew Nicholas, SSULI principal investigator, NRL Space Science Division.

SSULI został zaprojektowany by dostarczać globalnych danych na temat profilów jonosfery i neutralnej atmosfery w paśmie od bardzo dalekiego (EUV) po daleki ultrafiolet (FUV) - w paśmie od 80 do 170 nm z dokładnością 1,5nm. Po kalibracji i potwierdzeniu danych dane SSULI będą wykorzystywane przez Agencję Meteorologiczną Lotnictwa USA (AFWA) oraz jako dane do modelowania pogody kosmicznej. Źródła: Naval Research Laboratory: NRL Sensor Observes First Light Ilustracja: Naval Research Laboratory Original press release follows: NRL Sensor Observes First Light The Special Sensor Ultraviolet Limb Imager (SSULI) developed

21 z 93

by NRL's Spacecraft Engineering Department and Space Science Division, launched October 18, 2009 on the U.S. Air Force Defense Meteorological Satellite Program (DMSP) F18 (flight 18) satellite, observed first light on December 1, 2009.

Offering global observations, that yield near real-time altitude profiles of the ionosphere and neutral atmosphere, over an extended period of time, SSULI makes measurements from the extreme ultraviolet (EUV) to the far ultraviolet (FUV) over the wavelength range of 80 nanometers (nm) to 170 nm with 1.5 nm resolution. SSULI data products, once calibrated and validated, will be used operationally at the Air Force Weather Agency (AFWA) as standalone operational data products and also as inputs into operational Space Weather models.


ESO przedstawia - Trumpler 14

Przedstawione przez Europejskie Obserwatorium Południowe zdjęcie młodej gromady otwartej Trumpler 17 ukazuje wspaniałe szczegóły w rodzinnym portrecie, na którym widać Ŝycie duŜej gwiezdnej rodziny. Zdjęcie zostało wykonane z wykorzystaniem instrumentu adaptywnej optyki MAD (Multi-conjugate Adaptive optics Demonstrator) zamontowanej na teleskopie ESO VLT. Do tej pory nigdy nie wykonano zdjęcia tak duŜego obszaru nieba z wykorzystaniem optyki adaptywnej, techniki pozwalającej astronomom skorygować większość zniekształceń powstających w atmosferze Ziemi. Mgławica Kil (Carina) jest przede wszystkim znana dzięki temu, Ŝe wewnątrz niej znajduje się najcięŜsza i najniezwyklejsza z gwiazd Drogi Mlecznej Eta Kila. Jednak w jej obrębie znajduje się równieŜ kilka masywnych gromad młodych gwiazd. Najmłodsza z nich - mająca mniej niŜ milion lat - ma symbol katalogowy Trumpler 14. Ta duŜa gromada otwarta leŜy w odległości około 8000 lat świetlych w obrębie południowej konstelacji Kil. Zespół astronomów kierowany przez Huguesa Sana wykonał wspaniałe zdjęcia centralnego obszaru gromady Trumpler 14 wykorzystując instrument MAD zainstalowany na teleskopie ESO VLT. MAD jest w stanie skorygować zniekształcenia atmosferyczne dla znacznie większego obszaru nieba niŜ inne optyki adaptywne pozwalając astronomom na ostre obrazowanie szerszych pól. Jakość obrazów uzyskanych za pomocą MAD pozwoliła na stworzenie doskonałego rodzinnego portretu, dzięki któremu astronomowie nie tylko dokładniej wyznaczyli wiek tego obiektu - na zaledwie 500 000 lat - ale równieŜ wykazali, Ŝe jest jednym z najbardziej zaludnionych z gromad w obrębie mgławicy. Na zdjęciu doliczono się prawie 2000 gwiazd o masach w zakresie od mniej niŜ jednej dziesiątej po kilkadziesiąt razy większych od masy Słońca. Wszystko to w obszarze o średnicy około sześciu lat świetlnych - czyli tylko nieznacznie

22 z 93

większej niŜ odległość między Słońcem a najbliŜszą gwiazdą. Gromada Trumpler 14 jest niezwykłym obiektem - ten rozświetlony fragment nieba zawiera kilka biało niebieski, gorących i masywnych gwiazd, których intensywne promieniowanie ultrafioletowe i silny wiatr oświetlają i ogrzewają otaczający je gaz i pył. Te masywne gwiazdy wiodą krótkie acz intensywne Ŝycie szybko spalając zapas paliwa. Za kilka milionów lat ich ewolucja zakończy się w błysku supernowych. Kilka pomarańczowych gwiazd równieŜ rozsianych jest w obrębie zdjęcia tworząc miły kontrast dla niebieskich sąsiadów. W rzeczywistości leŜą one za Trumplerem 14, a ich czerwona barwa wynika z absorbcji niebieskiej części widma przez zasłonę pyłu i gazu w obłoku Kila. Źródła: ESO: Stellar Family Portrait Takes Imaging Technique to New Extremes Zdjęcie: ESO/H. Sana Original press release follows: Stellar Family Portrait Takes Imaging Technique to New Extremes The young star cluster Trumpler 14 is revealed in another stunning ESO image. The amount of exquisite detail seen in this portrait, which beautifully reveals the life of a large family of stars, is due to the Multiconjugate Adaptive optics Demonstrator


(MAD) on ESO’s Very Large Telescope. Never before has such a large patch of sky been imaged using adaptive optics [1], a technique by which astronomers are able to remove most of the atmosphere's blurring effects. Noted for harbouring Eta Carinae — one of the wildest and most massive stars in our galaxy — the impressive Carina Nebula also houses a handful of massive clusters of young stars. The youngest of these stellar families is the Trumpler 14 star cluster, which is less than one million years old — a blink of an eye in the Universe’s history. This large open cluster is located some 8000 light-years away towards the constellation of Carina (the Keel). A team of astronomers, led by Hugues Sana, acquired astounding images of the central part of Trumpler 14 using the Multiconjugate Adaptive optics Demonstrator (MAD, [2]) mounted on ESO’s Very Large Telescope (VLT). Thanks to MAD, astronomers were able to remove most of the blurring effects of the atmosphere and thus obtain very sharp images. MAD performs this correction over a much larger patch of the sky than any other current adaptive optics instrument, allowing astronomers to make wider, crystal-clear images. Thanks to the high quality of the MAD images, the team of astronomers could obtain a very nice family

23 z 93

portrait. They found that Trumpler 14 is not only the youngest — with a refined, newly estimated age of just 500 000 years — but also one of the most populous star clusters within the nebula. The astronomers counted about 2000 stars in their image, spanning the whole range from less than one tenth up to a factor of several tens of times the mass of our own Sun. And this in a region which is only about six light-years across, that is, less than twice the distance between the Sun and its closest stellar neighbour! The most prominent star is the supergiant HD 93129A, one of the most luminous stars in the Galaxy. This titan has an estimated mass of about 80 times that of the Sun and is approximately two and a half million times brighter! It makes a stellar couple — a binary star — with another bright, massive star. The astronomers found that massive stars tend to pair up more often than less massive stars, and preferably with other more massive stars. The Trumpler 14 cluster is undoubtedly a remarkable sight to observe: this dazzling patch of sky contains several white-blue, hot, massive stars, whose fierce ultraviolet light and stellar winds are blazing and heating up the surrounding dust and gas. Such massive stars rapidly burn their vast hydrogen supplies — the more massive the star, the

shorter its lifespan. These giants will end their brief lives dramatically in convulsive explosions called supernovae, just a few million years from now. A few orange stars are apparently scattered through Trumpler 14, in charming contrast to their bluish neighbours. These orange stars are in fact stars located behind Trumpler 14. Their reddened colour is due to absorption of blue light in the vast veils of dust and gas in the cloud. The technology used in MAD to correct for the effect of the Earth’s atmosphere over large areas of sky will play a crucial role in the success of the next generation European Extremely Large Telescope (E-ELT).


Subaru fotografuje egzoplanetę lub brązowego karła

Międzynarodowy zespół naukowców, wśród których znaleźli się astronomowie Uniwersytetu Princeton, dokonał pierwszej bezpośredniej obserwacji podobnego do planety obiektu na orbicie gwiazdy podobnej do Słońca. Odkrycie to jest jednocześnie pierwszym wynikiem najnowszego instrumentu w arsenale łowców egzoplanet, który został zainstalowany na teleskopie Subaru na Hawajach. Obiekt, o katalogowym oznaczeniu GJ 758 B moŜe być albo duŜą planetą, albo brązowym karłem. Masę tego ciemnego towarzysza gwiazdy GJ 758 szacuje się na 10 do 40 razy większą od Jowisza. Sama gwiazda leŜy w odległości 300 trylionów kilometrów od Ziemi. "To fundamentalne odkrycie, bowiem jednym z najwaŜniejszych celów astronomii w tej chwili jest bezpośrednia detekcja podobnych do planet obiektów wokół gwiazd podobnych do Słońca "- mówi Michael McElwain z Wydziału Badań Astrofizycznych Uniwersytetu Princeton, członek zespołu, który dokonał odkrycia. -" To równieŜ waŜna weryfikacja, Ŝe system teleskop i jego instrumenty - działają dobrze." Źródła: Princeton University: Team using Subaru Telescope makes major discovery Zdjęcie: Max Planck Institute for Astronomy/National Astronomical Observatory of Japan Original press release follows: Team using Subaru Telescope makes major discovery An international team of scientists that includes an astronomer from Princeton University has made the first direct observation of a planet-like object orbiting a star similar to the sun. The finding marks the first discovery made with the world's newest planet-hunting instrument on the Hawaii-based Subaru Telescope and is the first fruit of a novel research collaboration announced by the University in January. The object, known as GJ 758 B, could be either a large planet or a "failed star," also known as a brown

24 z 93

dwarf. The faint companion to the sun-like star GJ 758 is estimated to be 10 to 40 times as massive as Jupiter and is a "near neighbor" in our Milky Way galaxy, hovering a mere 300 trillion miles from Earth. "It's a groundbreaking find because one of the current goals of astronomy is to directly detect planet-like objects around stars like our sun," said Michael McElwain, a postdoctoral research fellow in Princeton's Department of Astrophysical Sciences who was part of the team that made the discovery. "It is also an important verification that the system -- the telescope and its instruments -is working well." Images of the object were taken in May and August during early test runs of the new observation equipment. The team has members from Princeton, the University of Hawaii, the University of Toronto, the Max Planck Institute for Astronomy (MPIA) in Heidelberg, Germany, and the National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) in Tokyo. The results were released online Nov. 18 in an electronic version of the Astrophysical Journal Letters. "This challenging but beautiful detection of a very low mass companion to a sun-like star reminds us again how little we truly know about the census of gas giant planets and brown dwarfs around nearby stars," said Alan Boss, an astronomer at the Carnegie Institution for


Science in Washington, D.C., who was not involved in the research. "Observations like this will enable theorists to begin to make sense of how this hitherto unseen population of bodies was able to form and evolve." Brown dwarfs are stars that are not massive enough to sustain fusion reactions at their core, so they burn out and cool off as they age. Aided by new varieties of viewing techniques, scientists started finding extrasolar planets (planets beyond the solar system) in 1992 and have located more than 400 planet-like objects so far. Most, however, have not been directly observed, but inferred from viewing the star around which the planet orbits. GJ 758 B is one of the first planet-like objects to be directly seen. Of the others that have been directly viewed, most have been on larger orbits than the distance between GJ 758 B and its star, or around stars with temperatures far above the average temperature of GJ 758 or our sun. Scientists were able to spot the object even though it was hidden in the glare of the star it orbits by subtracting out that brighter light. To do this, they used the High Contrast Coronagraphic Imager with Adaptive Optics that has been attached to the Subaru Telescope. Also known as HiCIAO, it is part of a new generation of instruments specially made to detect faint objects near

a bright star by masking its far more intense light. They also employed a technique known as angular differential imaging to capture the images. "It's amazing how quickly this instrument has come online and burst into the forefront," said Marc Kuchner, an exoplanet scientist at the NASA Goddard Space Flight Center in Greenbelt, Md., who was not involved in the work. "I think this is just the beginning of what HiCIAO is going to do for the field." He added that the discovery also emphasizes that this new method of finding exoplanets -direct detection -- is "really hitting its stride." The planet-like object is currently at least 29 times as far from its star as the Earth is from the sun, approximately as far as Neptune is from the sun. However, further observations will be required to determine the actual size and shape of its orbit. At a temperature of only 600 F, the object is relatively "cold" for a body of its size. It is the coldest companion to a sun-like star ever recorded in an image. The fact that such a large planet-like object appears to orbit at this location defies traditional thinking on planet formation. It is thought most larger planets are formed either closer to or farther from stars, but not in the location where GJ 758 is now. Discoveries such as this one could help theorists refine their ideas. Telescope

25 z 93

images also revealed a second companion to the star, which the scientists have called GJ 758 C. More observations, however, are needed to confirm whether it is nearby or just looks that way. "It looks very promising," said Christian Thalmann, one of the team's lead scientists. If it should turn out to be a second companion, he said, that would make both B and C more likely to be young planets rather than old brown dwarfs, since two brown dwarfs in such close proximity would not remain stable for such a long period of time. Researchers from Princeton and NAOJ announced an agreement on Jan. 15 to collaborate over the next 10 years, using new equipment on the Subaru Telescope to peer into hidden corners of the nearby universe and ferret out secrets from its distant past. This research is a part of that collaboration. The HiCIAO team is led by Professor Motohide Tamura of NAOJ. The partnership, called the NAOJ-Princeton Astrophysics Collaboration or N-PAC, provides for the exchange of scientific resources and supports a variety of long-term research projects in which the scientists from both Princeton and the Japanese astronomical community will participate on an equal basis. The collaboration builds on a decades-long tradition of scientific collaboration between Japanese and Princeton astronomers in


a wide range of astronomical fields. An important part of that partnership is the search for planets, previously hidden by the glare of stars. Finding these planets is a crucial step in answering the age-old question of the existence of extraterrestrial life. The Subaru Telescope, whose name is the Japanese word for the Pleiades star cluster, is one of the largest telescopes in the world. The 8.2-meter optical infrared telescope is located on the summit of Mauna Kea, a dormant volcano in Hawaii. The isolated peak protrudes above most of the Earth's weather, making the site one of the best on the planet for astronomical observing. The telescope is owned and operated by NAOJ.

26 z 93


Nadzwyczajny rozbłysk blazara

Galaktyka oddalona o miliardy lat przyciągnęła uwagę teleskopu kosmicznego NASA Fermi oraz astronomów z całego świata. Dzięki serii rozbłysków, które rozpoczęły się 15 września galaktyka ta stała się najjaśniejszym źródłem promieniowania gamma na niebie - ponad dziesięciokrotnie zwiększając jasność od lata.

Patrzymy wprost w lufę dŜetu cząstek rozpędzanych przez supermasywną czasną dziurę skrytą w jądrze galaktyki Gino Tosti

Obiekt, o katalogowym numerze 3C 454.3, to aktywna galaktyka leŜąca w odległości 7,2 miliarda lat świetlnych w obrębie konstelacji Pegaza, która nawet w rodzinie aktywnych galaktyk - blazarów - stanowi obiekt wyjątkowy. "Patrzymy wprost w lufę dŜetu cząstek rozpędzanych przez supermasywną czarną dziurę skrytą w jądrze galaktyki "- mówi Gino Tosti z Narodowego Instytutu Fizyki Nuklearnej we Włoskiej Perugii. -" Jakaś zmiana wewnątrz dŜetu - nie wiemy jaka odpowiada za obserwowane rozbłyski." Blazary, podobnie jak wiele innych galaktyk aktywnych, na których centralne czarne dziury opada materia, wysyłają skierowane w przeciwnych kierunkach dŜety cząstek przemieszczających z prędkościami podświetlnymi. To co czyni blazar tak jasnym w paśmie gamma jest jego orientacja w przestrzeni - jeden z dŜetów jest skierowany dokładnie w naszą stronę. Przez większość czasu najjaśniejszym stałym źródłem promieniowania gamma na niebie jest pulsar w konstelacji śagla, który leŜy w odległości zaledwie 1000 lat świetlnych. "3C 454.3 leŜy miliony razy

27 z 93

dalej, jednak obecny rozbłysk czyni z niego obiekt dwukrotnie jaśniejszy od śagla "mówi Lise Escande z Centrum Badań Jądrowych w Gradignan we Francji. -" To oznacza uwolnienie niewiarygodnej energii, która nie moŜe być przez dłuŜszy czas uwalniana w tym tempie." Według Massimo Villata z Obserwatorium w Torino we Włoszech 3C 454.3 pojaśniał równieŜ w paśmie radiowym i widzialnym choć nie aŜ tak dramatycznie: -" W czerwonym świetle pojaśniał 2,5 krotnie do magnitudo 13.7 i jest równieŜ bardzo jasny w paśmie wysokich częstotliwości radiowych." Zespół Fermi prosi astronomów o monitorowanie zdarzenia w moŜliwie jak najszerszym paśmie spektrum. "To być moŜe jedyna szansa zrozumienia co dzieje sie wewnątrz tej strugi "- kończy Tosti. Źródła: NASA Goddard SFC: Fermi Sees Brightest-Ever Blazar Flare Zdjęcie: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration Original press release follows: Fermi Sees Brightest-Ever Blazar Flare A galaxy located billions of light-years away is commanding the attention of NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope and astronomers around the globe. Thanks to a series of flares that began September 15, the galaxy is now the brightest source


in the gamma-ray sky -- more than ten times brighter than it was in the summer. Astronomers identify the object as 3C 454.3, an active galaxy located 7.2 billion light-years away in the constellation Pegasus. But even among active galaxies, it's exceptional. "We're looking right down the barrel of a particle jet powered by the galaxy's supermassive black hole," said Gino Tosti at the National Institute of Nuclear Physics in Perugia, Italy. "Some change within that jet -- we don't know what -- is likely responsible for these flares." Blazars, like many active galaxies, emit oppositely directed jets of particles traveling near the speed of light when matter falls toward their central supermassive black holes. What makes a blazar so bright in gamma rays is its orientation: One of the jets happens to be aimed straight at us. Most of the time, the brightest persistent source in the gamma-ray sky is the Vela pulsar, which at a distance of about 1,000 light-years lies practically next door. "3C 454.3 is millions of times farther away, yet the current flare makes it twice as bright as Vela," said Lise Escande at the Center for Nuclear Studies in Gradignan, near Bordeaux, France. "That represents an incredible energy release, and one the source can't sustain for very long." According to Massimo Villata at Italy's Torino Observatory, 3C 454.3 also is flaring at radio and visible wavelengths, if less dramatically. "In red light, the blazar brightened by more than two and a half times to magnitude 13.7, and it is also very bright at high radio frequencies." The Fermi team is alerting astronomers to monitor the event over as broad a range of wavelengths as possible. "That's our best bet for understanding what's going on inside that jet," Tosti said.

28 z 93


Niezwykłe zjawisko nad Norwegią

Dzisiaj o poranku nad arktycznym regionem Norwegii pojawiło się niezwykłe zjawisko i choć olbrzymia, świetlista spirala bardziej przypomina efekt uŜycia Photoshopa, to wydaje się, Ŝe powstała w wyniku awarii rakiety nośnej pocisku balistycznego. Zjawisko to zostało zaobserwowane i sfotografowane przez wielu świadków z róŜnych części północnej Norwegii.

Na zjawisko składała się zielona smuga światła przypominająca zorzę polarną z tajemniczą, wirującą spiralą na końcu

href="http://www.spaceweather.com/" target="_blank">SpaceWeather.com: Strange Lights Over Norway Worldwide Navtex message Zdjęcie: altaposten

Nick Banbury

Nick Banbury z Harstad, który zaobserwował zjawisko w drodze do pracy opowiada: "Na zjawisko składała się zielona smuga światła przypominająca zorzę polarną z tajemniczą, wirującą spiralą na końcu. Spirala rosła i rosła przekształcając się w ogromne halo na niebie z zielonym światłem sięgającym Ziemi. Według doniesień prasowych zjawisko to było widoczne w całej północnej Norwegii - co oznacza, Ŝe skoro widoczne było z miejsc oddalonych o setki kilometrów, musiało wystąpić bardzo wysoko w atmosferze." Najprawdopodobniej odpowiedzialnym za powstanie efektu była usterka rakiety nośnej - prawdopodobnie rakiety balistycznej wystrzelonej w ramach testu przez rosyjską łódź podwodną. 9 września w systemie Navtex dla Morza Białego wydany został zakaz nawigacji w tym rejonie, a na niektórych zdjęciach zarejestrowano początkową fazę startu rakiety. Symulacje pokazały, Ŝe silnik nad którym utracono kontrolę moŜe wpaść w ruch wirowy generujący widoczny na zdjęciach efekt jednak to wyjaśnienie nie zostało jeszcze potwierdzone. Źródła:

29 z 93

Original press release follows: Strange Lights Over Norway This morning in arctic Norway, onlookers were stunned when a gigantic luminous spiral formed in the northern sky. "We are used to seeing lots of auroras here in Norway, but this was different," says Nick Banbury of Harstad who witnessed the phenomenon on his way to work "between 7:50 and 8:00 a.m. local time." The first reaction of many readers when they see this picture is Photoshop! Surely this must be a fake. But no, many independent observers witnessed and phtotographed the apparition. It is real. Banbury continues: "It consisted initially of a green beam of light similar in color to the aurora with a mysterious rotating spiral at one end. This spiral then got bigger and bigger until it turned into a huge halo in the sky with the green beam extending down to Earth. According to press reports, this could be seen all over northern Norway and must therefore have been very high up in the atmosphere to be seen hundreds of km apart." Circumstantial evidence is mounting that the phenomenon was caused by a malfunctioning rocket, possibly an ICBM launched from a Russian submarine. A Navtex no-fly alert was issued for the White Sea on Dec. 9th, and photographers appear to have recorded the initial boost phase of a launch below the spiral (see inset). A rocket motor spinning out of control could indeed explain the spiral pattern, so this explanation seems plausible, although it has not yet been confirmed.


Pierwsza z gwiazd podwójnych to system nie trzech, czterech czy pięciu gwiazd - ale sześciu!

JuŜ w staroŜytności obserwatorzy obdarzeni wyjątkowo ostrym wzrokiem zauwaŜyli, Ŝe jedna z najjaśniejszych gwiazd Wielkiego Wozu składa się z dwóch gwiazd leŜących tak blisko, Ŝe większość ludzi nie jest w stanie ich dostrzec. Alkor i Mizar stały się pierwszym znanym układem podwójnym - parę gwiazd okrąŜających się nawzajem. Nowoczesne teleskopy odkryłu uŜ Mizar to para gwiazd podwójnych - odkrywając iŜ to, co uwaŜano za pojedynczą gwiazdę to w rzeczywistości kwartet gwiazd okrąŜających wspólny środek masy. Alkora uwaŜano czasem za piątą gwiazdę systemu okrąŜającą kwartet Mizara na szerokiej orbicie. i ciemną gwiazdą klasy M. Alkor i Mizar to nie tylko pierwsza znana gwiazda podwójna - odkrycie tego, Ŝe Mizar jest gwiazdą poczwórną równieŜ naleŜało do wielu 'pierwszych' odkryć w historii astronomii prof. Eric Mamajek

Astronomowie z Uniwersytetu Rochester odkryli, Ŝe równieŜ Alkor, uwaŜany za pojedynczą gwiazdę, jest w rzeczywistości układem podwójnym i potwierdzili jednocześnie, Ŝe układ ten jest grawitacyjnie związany z Mizarem, co oznacza, Ŝe pierwsza gwiazda podwójna to sekstet. Co ciekawe, jest to drugi najbliŜszy tak złoŜony system. Odkrycie to jest tym bardziej zaskakujące Ŝe Alkor jest jedną najczęściej badanych gwiazd na niebie. "Odkrycie towarzysza Alkora to szczęśliwy przypadek "- mówi prof. Eric Mamajek, kierujący zespołem, który odnalazł gwiazdę. -" Testowaliśmy nową metodę poszukiwania planet i zamiast wokół Alkora odkryć planetę znaleźliśmy gwiazdę." Mamajek dodaje, Ŝe osobny zespół naukowców, kierowany przez Bena Oppenheimera z Amerykańskiego Muzeum Historii Naturalnej, wykazał w tym samym czasie, Ŝe towarzysz Alkora jest fizycznie związany z gwiazdą. Zespół ten uzyskał równieŜ pierwsze widmo gwiazdy potwierdzając przewidywania zespołu z Rochester iŜ kompan jest chłodną

30 z 93

Mamejak wraz z astronomami Uniwesytetu Arizona wykorzystali teleskop MMT (Multiple Mirror Telescope) w Arizonie, wyposaŜony w adaptywne lustro wtórne by uzyskać bardzo ostre obrazy bliskich gwiazd. Następnie naukowcy wykorzystali algorytmy komputerowe by usunąć tak duŜo rozproszonego światła gwiazd jak to tylko moŜliwe w nadziei dostrzeŜenia w ich sąsiedztwie planet. Planety świecą tak znacząco słabiej od gwiazd macierzystych, Ŝe odnalezienie ich jest niezwykle trudne. ChociaŜ więc Mamajek nie znalazł Ŝadnych planet przy pierwszej grupie badanych gwiazd to dostrzegł małą gwiazdę normalnie skrytą w świetle Alkora. Nie tylko zatem udało się wykonać jej zdjęcie, ale jej istnienie wyjaśnia nieznaczne odchylenia w przemieszczaniu się Alkora, o których wiadomo było od pewnego czasu. Dodatkowo, szacunki Mamajeka wskazują, iŜ gwiazda ta ma masę trzykrotnie mniejszą od Słońca, co wyjaśnia dlaczego naukowcy obserwują nadmiar promieniowania rentgenowskiego w widmie Alkora. Karłowe gwiazdy bowiem zazwyczaj świecą jasno w paśmie rentgenowskim. "Znalezienie kompana właśnie tej gwiazdy stanowi ekscytujące odkrycie "- mówi Mamajek. -" Alkor i Mizar to nie tylko pierwsza znana gwiazda podwójna odkrycie tego, Ŝe Mizar jest gwiazdą poczwórną równieŜ naleŜało do wielu 'pierwszych' odkryć w historii


astronomii." Protegowany i współpracownik Galileusza Benedetto Castelli ujrzał osobne gwiazdy Mizara A i B przez swój teleskop. Tydzień później, usłyszawszy o tym od Castelliego, równieŜ Galileusz ujrzał osobne gwiazdy notując to w swoich księgach w 1617 roku. Te dwie gwiazdy, raz z Alkorem, zostały jako pierwszy układ wielokrotny sfotografowane w 1857 roku. W 1890 roku odkryto Ŝe Mizar A to takŜe układ podwójny - był to pierwszy taki układ odkryty metodą spektroskopową. W 1908 roku spektroskopia wykazała, Ŝe równieŜ Mizar B to układ podwójny czyniąc z układu Mizara i Alkora pierwszy znany system pięciu gwiazd. Mamajek zauwaŜa, Ŝe część astronomów kwestionuje przynaleŜność Alkora do systemu Mizara poniewaŜ jego ruch na niebie nie jest zgodny z przewidywaniami wynikającymi z grawitacyjnego powiązania tych gwiazd. Jednak odkrycie nowej gwiazdy wydaje się przynajmniej częściowo rozwiązywać te niezgodności, co wskazuje, Ŝe Alkor jednak jest powiązany z Mizarem. Choć Mamajek nadal poszukuje planet wokół bliskich gwiazd wciąŜ przygląda się Alkorowi i Mizarowi: -"JeŜeli przyjrzeć się dyskowi wokół Alkora B widać, Ŝe nie jest on dokładnie okrągły "- mówi Mamajek wskazując zdjęcie -" Część z nas sądzi, Ŝe Alkor moŜe jeszcze mieć dla nas niespodzianki." Źródła:

31 z 93

target="_blank">University of Rochester: First Known Binary Star is Discovered to be a Triplet, Quadruplet, Quintuplet, Sextuplet System e Zdjęcie: University of Rochester Original press release follows: First Known Binary Star is Discovered to be a Triplet, Quadruplet, Quintuplet, Sextuplet System In ancient times, people with exceptional vision discovered that one of the brightest stars in the Big Dipper was, in fact, two stars so close together that most people cannot distinguish them. The two stars, Alcor and Mizar, were the first binary stars—a pair of stars that orbit each other—ever known. Modern telescopes have since found that Mizar is itself a pair of binaries, revealing what was once thought of as a single star to be four stars orbiting each other. Alcor has been sometimes considered a 5th member of the system, orbiting far away from the Mizar quadruplet. Now, an astronomer at the University of Rochester and his colleagues have made the surprise discovery that Alcor is also actually two stars, and is apparently gravitationally bound to the Mizar system, making the whole group a sextuplet. This would make the

Mizar-Alcor sextuplet the 2nd nearest such system known. The discovery is especially surprising because Alcor is one of the most studied stars in the sky. "Finding that Alcor had a stellar companion was a bit of serendipity," says Eric Mamajek, assistant professor of physics and astronomy at the University of Rochester, and leader of the team that found the star. "We were trying a new method of planet hunting and instead of finding a planet orbiting Alcor, we found a star." Mamajek says that a separate group of scientists, led by Ben Oppenheimer of the American Natural History Museum, has also just found that the Alcor companion is physically associated with the star. That group has also recorded a rough spectrum of the star, which Mamajek says confirms his prediction that the companion is a cool and dim M-class dwarf star. Mamajek and colleagues at the University of Arizona used the Multiple Mirror Telescope in Arizona, which has a secondary mirror capable of flexing slightly to compensate for the twinkling the Earth's atmosphere normally imparts to starlight. With the clearest images he could obtain of nearby stars, Mamajek's team used computer algorithms to remove as much glare as possible from the image of a star in the hopes of spotting a planet near the star. Planets are so much dimmer than their


parent stars that spotting one is like trying to discern a firefly next to a spotlight from several miles away, says Mamajek. Though Mamajek was unable to find any planets in the first group of stars he surveyed, he did stumble across the tiny star hidden in the glare of Alcor. Not only did Mamajek's project reveal the image of the star, but its presence was able to explain slight deviations in movement that scientists had noticed in Alcor. In addition, Mamajek estimates that the small companion star is likely a third as massive as our sun, and explains why astronomers have detected unexpectedly high levels of X-rays coming from Alcor—dwarf stars naturally radiate high levels of X-rays. "It's pretty exciting to have found a companion to this particular star," says Mamajek. "Alcor and Mizar weren't just the first known binaries—the four stars that were once thought to be the single Mizar were discovered in lots of 'firsts' throughout history." Benedetto Castelli, Galileo's protégé and collaborator, saw Mizar A and B as separate stars with a telescope, and Galileo observed it a week after hearing about them from Castelli, and noted it in his notebooks in 1617, says Mamajek. Those two stars, called Mizar A and Mizar B, together with Alcor, in 1857 became the first binary stars ever photographed through

32 z 93

a telescope. In 1890, Mizar A was discovered to itself be a binary, being the first binary to be discovered using spectroscopy. In 1908, spectroscopy revealed that Mizar B was also a pair of stars, making the group the first-known quintuple star system. Mamajek says some astronomers have raised the question of whether Alcor is truly a part of the system made up of the Mizar group of stars because Alcor's motion isn't what scientists would expect it to be if it were gravitationally connected to the Mizar group. Mamajek says that indeed Alcor is part of the same system, and that the influence of Alcor's newly discovered companion is partly responsible for Alcor's unexpected motion. Mamajek is continuing his efforts to find planets around nearby stars, but his attention is not completely off Alcor and Mizar. "You see how the disk of Alcor B doesn't seem perfectly round?" says Mamajek, pointing toward an image of Alcor and its new companion. "Some of us have a feeling that Alcor might actually have another surprise in store for us."


Zderzenie galaktyk budzi czarną dziurę

Trzy róŜne teleskopy zostały wykorzystane by uwiecznić kolizję dwóch galaktyk - NGC 6872 i IC 4970. Dane rentgenowskie orbitalnego obserwatorium NASA Chandra ukazane zostały w barwie fioletowej. Dane podczerwone zgromadzone przez podczerwony teleskop kosmiczny NASA Spitzer mają na zdjęciu kolor czerwony, natomiast dane optyczne teleskopu ESO VLT ukazano w kolorach czerwonym, zielonym i niebieskim. Astronomowie sądzą, Ŝe we wnętrzu większości galaktyk istnieją supermasywne czarne dziury. Nie tylko wydaje się, Ŝe czarne dziury i galaktyki współistnieją, ale wszystko wskazuje na to, Ŝe są złączone w procesie wzajemnej ewolucji. Aby lepiej zrozumieć tę symbiozę naukowcy zwrócili szczególną uwagę na aktywne jądra galaktyczne (AGN) - aby zbadać jak wpływa na nie ich galaktyczne otoczenie. Najnowsze dane zebrane przez teleskopy Chandra i Spitzer ukazują, iŜ IC 4970 - mała galaktyka widoczna w górnej części zdjęcia posiada otoczone przez gęstą zasłonę pyłu i gazu aktywne jądro AGN. Oznacza to, Ŝe teleskopy operujące w paśmie widzialnym takie jak ESO VLT nie potrafią go dostrzec. Jednak światło podczerwone oraz promieniowanie rentgenowskie przenika przez zasłonę pyłu i ukazuje fajerwerki powstające gdy materia opadająca w kierunku horyzontu zdarzeń rozgrzewa się, ukazując czarną dziurę jako jasne, punktowe źródło światła. Dane Chandry wskazują, Ŝe zasłona z pyłu i gazu otaczająca IC 4970 nie zawiera wystarczającej ilości materii by podtrzymywać aktywność i wzrost AGN. Zatem skąd wokół czarnej dziury znalazło się wystarczająco poŜywienia? Odpowiedź leŜy w towarzyszącej jej galaktyce spiralne NGC 6872. Obie galaktyki obserwujemy w trakcie gdy się ze sobą zderzają. Grawitacyjne oddziaływanie IC 4970 wyciąga z

33 z 93

NGC 6872 zimny gaz - widoczny w danych Spitzera - dostarczając paliwa napędzającego ogromną czarną dziurę. Źródła: Chandra X-Ray Observatory: IC 4970 and NGC 6872: Galaxy Collision Switches on Black Hole Zdjęcie: X-ray: NASA/CXC /SAO/M.Machacek; Optical: ESO/VLT; Infrared: NASA/JPL /Caltech PołoŜenie: RA 20h 16m 57s | Dec -70° 46' 06, obiekty nie są widoczne na naszym niebie Original press release follows: IC 4970 and NGC 6872: Galaxy Collision Switches on Black Hole This composite image of data from three different telescopes shows an ongoing collision between two galaxies, NGC 6872 and IC 4970 (roll your mouse over the image above). X-ray data from NASA's Chandra X-ray Observatory is shown in purple, while Spitzer Space Telescope's infrared data is red and optical data from ESO's Very Large Telescope (VLT) is colored red, green and blue. Astronomers think that supermassive black holes exist at the center of most galaxies. Not only do the galaxies and black holes seem to co-exist, they are apparently inextricably linked in their evolution. To better understand this symbiotic relationship, scientists have turned to rapidly growing black holes - so-called active galactic


nucleus (AGN) - to study how they are affected by their galactic environments. The latest data from Chandra and Spitzer show that IC 4970, the small galaxy at the top of the image, contains an AGN, but one that is heavily cocooned in gas and dust. This means in optical light telescopes, like the VLT, there is little to see. X-rays and infrared light , however, can penetrate this veil of material and reveal the light show that is generated as material heats up before falling onto the black hole (seen as a bright point-like source). Despite this obscuring gas and dust around IC 4970, the Chandra data suggest that there is not enough hot gas in IC 4970 to fuel the growth of the AGN. Where, then, does the food supply for this black hole come from? The answer lies with its partner galaxy, NGC 6872. These two galaxies are in the process of undergoing a collision, and the gravitational attraction from IC 4970 has likely pulled over some of NGC 6872's deep reservoir of cold gas (seen prominently in the Spitzer data), providing a new fuel supply to power the giant black hole.

34 z 93


Najgłębsze pole teleskopu Hubble

Teleskop NASA Hubble Space Telescope wykonał najgłębsze w historii zdjęcie Wszechświata w paśmie bliskiej podczerwieni. Najdalsze - najsłabsze i najbardziej czerwone obiekty na zdjęciu - to galaktyki, które powstały zaledwie 600 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Nigdy wcześniej nie obserwowano galaktyk w tak wczesnej epoce Wszechświata. University), and the HUDF09 Team Nowe głębokie zdjęcie zostało wykonane pod koniec sierpnia 2009 roku. Zdjęcie to dostarcza informacji na temat tego jak galaktyki rosły w swej młodości na początku historii Wszechświata. Obraz został wykonany w tym samym rejonie co Ultragłębokie Pole Hubble'a (HUDF), które wykonano w 2004 roku i które do tej pory jest najgłębszym obrazem Wszechświata wykonanym w świetle widzialnym. Nowa kamera WFC3 (Wide Field Camera 3) jest czuła równieŜ w paśmie bliskiej podczerwieni i dzięki temu moŜe zajrzeć jeszcze głębiej w kosmos - dlatego, iŜ światło najdalszych obiektów wędrując przez rozszerzający się Wszechświat zostaje rozciągnięte i z pasma ultrafioletowego i widzialnego przekształca się w światło podczerwone. Wykonanie zdjęcia zajęło cztery dni obserwacyjne - w sumie dając 173 000 sekund ekspozycji. Kolory na zdjęciu zostały przypisane odpowiednio - niebieski światłu podczerwonemu o długości fali 1,05 mikrona; zielony - 1,25 mikrona a czerwony 1,6 mikrona. Źródła: HubbleSite: Hubble's Deepest View of Universe Unveils NeverBefore-Seen Galaxies Zdjęcie: NASA, ESA, G. Illingworth (UCO/Lick Observatory and the University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (UCO/Lick Observatory and Leiden

35 z 93

Original press release follows: Hubble's Deepest View of Universe Unveils Never-Before-Seen Galaxies NASA's Hubble Space Telescope has made the deepest image of the universe ever taken in near-infrared light. The faintest and reddest objects in the image are galaxies that formed 600 million years after the Big Bang. No galaxies have been seen before at such early times. The new deep view, taken in late August 2009, also provides insights into how galaxies grew in their formative years early in the universe's history. The image was taken in the same region as the Hubble Ultra Deep Field (HUDF), which was taken in 2004 and is the deepest visible-light image of the universe. Hubble's newly installed Wide Field Camera 3 (WFC3) collects light from near-infrared wavelengths and therefore looks even deeper into the universe, because the light from very distant galaxies is stretched out of the ultraviolet and visible regions of the spectrum into near-infrared wavelengths by the expansion of the universe.


Wykryto pole magnetyczne błysku gamma

Zespół astronomów z Uniwersytetu Liverpool John Moores (LJMU) wykorzystał instrument RINGO zainstalowany na teleskopie Liverpool by zmierzyć polaryzację światła poświaty błysku gamma (GRB) wykazując, Ŝe to silne pola magnetyczne kształtują wysyłaną w stronę ziemi strugę światła.

Parę lat temu doszliśmy do wniosku, Ŝe polaryzacja optyczna będzie krytycznym testem teoretycznych modeli powstawania błysków gamma i w celu jej pomiaru zaprojektowaliśmy instrument RINGO "- mówi prof. Iain Steele kierujący teleskopem Liverpool. prof. Iain Steele

"Parę lat temu doszliśmy do wniosku, Ŝe polaryzacja optyczna będzie krytycznym testem teoretycznych modeli powstawania błysków gamma "- mówi prof. Iain Steele kierujący teleskopem Liverpool. -" W celu pomiaru polaryzacji zaprojektowaliśmy instrument RINGO"

RINGO wykorzystuje obracający się filtr polaryzacyjny do modulowania światła, które następnie przechodzi przez obracającą się synchronicznie optykę przekształcając obrazy gwiazd w okręgi rejestrowane na matrycy CCD. Jakakolwiek polaryzacja światła zostaje zmapowana na obwodzie okręgu i moŜe zostać wykryta w wyniku pomiaru zmian jasności.

Błyski gamma powstają gdy zapada się jądro masywnej gwiazdy lub następuje połączenie gwiazd neutronowych. Eksplozja będąca efektem stanowi najjaśniejsze zjawisko we Wszechświecie wielokrotnie jaśniejsze od całych galaktyk zawierających setki miliardów gwiazd. Jednak uwaŜa się, ze energia zostaje w znacznym stopniu ukierunkowana w postaci dŜetów miast rozpraszać się we wszystkich kierunkach. Na Ziemi moŜemy zauwaŜyć błysk GRB tylko wtedy gdy dŜet jest skierowany w naszą stronę.

W tym samym polu znalazło się sześć obiektów leŜących znacznie bliŜej - na zdjęciu oznaczono je numerami 1-6, sam błysk ma oznaczenie "G". Zmierzona w paśmie optycznym polaryzacja błysku wynosi 10,2±1,3%, podczas gdy dla pozostałych obiektów wynosi ona nie więcej niŜ 4%. Analiza statystyczna wskazuje, Ŝe istnieje zaledwie 0,1% prawdopodobieństwo wystąpienia takiej polaryzacji w wyniku przypadku.

Takie zdarzenie miało miejsce 2 stycznia 2009 roku. Trwający 27 sekund błysk promieni gamma został wykryty przez satelitę NASA Swift i nazwany GRB 090102. Pozycja błysku

36 z 93

została wyznaczona automatycznie przez sondę i przekazana do obserwatoriów na całym świecie. Wśród nich był teleskop Liverpool, który przerwał prowadzone obserwacje i skierował w stronę błysku. 161 sekund później instrument RINGO dokonał pomiaru poświaty błysku.

Po raz pierwszy dokonano pomiarów polaryzacji w ciągu kilku minut od zarejestrowania błysku. Dr Shiho Kobayashi z zespołu badającego GRB wyjaśnia: -"Teoretycy przewidują istnienie pola magnetycznego powstającego w obrębie eksplozji, które przyspiesza dŜety do prędkości podświetlnych. Udowodniliśmy istnienie silnego pola


magnetycznego. Dalsze obserwacje instrumentem RINGO dostarczą kolejnych informacji na temat procesów akceleracji." Kierujący badaniami GRB LJMU prof. Carole Mundell dodaje: -"Ten waŜny wynik dostarcza nowej wiedzy na temat fizyki tych niezwykłych obiektów i jest dowodem jak waŜna jest bliska współpraca obserwatorów, teoretyków i technologów w zespołach Liverpool i NASA. To niezwykłe, gdy uświadomi się sobie iŜ odkrycie GRB a następnie nasze pomiary - od detekcji i przesłania danych przez satelitę Swift po pomiary polaryzacji wykonane przez RINGO na teleskopie Liverpool zostały wykonane całkowicie automatycznie w ciągu mniej niŜ trzech minut - bez udziału człowieka!". Wyniki badań zostały opublikowane na łamach Nature. Źródła: The Liverpool Telescope: LT Detects 10% Optical Polarisation in Gamma-Ray Burst Zdjęcie: LT Group Original press release follows: LT Detects 10% Optical Polarisation in Gamma-Ray Burst A team of astronomers from Liverpool John Moores University (LJMU) have used the RINGO instrument on the Liverpool Telescope (LT) to measure the polarisation of light from a Gamma Ray Burst (GRB) and show that strong magnetic fields are responsible for beaming the light

37 z 93

towards Earth. Director of Liverpool Telescope Prof. Iain Steele explained: "We realised a few years ago that optical polarisation was going to be a vital discriminator between theoretical models of GRB formation, and developed the RINGO instrument specifically to study this question." The team's results are reported in a paper in the 10th December 2009 issue of Nature. Gamma Ray Bursts GRBs form when the core of a massive star collapses or two neutron stars merge together. The resulting explosions are the brightest events in the universe, vastly outshining entire galaxies containing hundreds of billions of stars. The energy output is believed to be largely concentrated in a jet however, rather than spread out in all directions. A GRB event is detected if the Earth happens to lie within the beam direction of its jet. Just such an event was detected on 2nd January 2009 by the NASA Swift satellite when it observed a 27-second burst of gamma rays from what was to be named GRB 090102. The position of the burst was determined automatically by the spacecraft, and the coordinates were immediately communicated to ground-based facilities over the internet. The LT automatically overrode its current observation and slewed to the GRB coordinates, to obtain a RINGO image 161 seconds after Swift triggered the alert. RINGO

uses a rotating Polaroid to modulate the incoming beam, followed by corotating deviating optics that spin each star image into a ring on the CCD. Any polarisation in the light is mapped out around the ring, and can be detected by measuring brightness changes around the circumference. Follow this link for further details on RINGO. Six foreground objects were also observed in the same field. In the figure at right they are labelled 1-6 while the GRB itself is labelled "G". The measured optical (4600-7200 A) polarisation of the GRB is P = 10.2 ± 1.3%, while that of the foreground objects is only 1-4%. Statistical analysis shows there is only a 0.1% chance of such a polarisation occurring randomly. Interpretation Several possible models exist that predict polarisation in GRB afterglows. One model ("c" below) assumes magnetic instabilities in the shock front giving rise to independent ordered magnetic field patches; the polarised radiation would come from a number of these patches. The 10% polarisation observed by RINGO however is at the extreme upper limit of what would be expected from such a model, so this scenario seems unlikely. Another situation that could give rise to polarised light from a GRB is if the observer's line of sight lies along the edge of the jet (see "b" below). In this case


the magnetic fields parallel and perpendicular to the shock front could have different strengths, producing a polarised signal. However, the observed fall-off of brightness with time (the "light curve") does not follow that expected if we were observing along the edge of the jet. Also, the polarisation expected in this scenario would only be a few percent, not the 10% observed. The model that best fits the observations ("a", right) suggests large-scale magnetic fields present throughout the relativistic outflow, originating from the start inside the "central engine" driving the explosion and accelerating and collimating the jet. The RINGO observations and light curve measurments made by the LT and other facilities after the burst agree with the predictions of this model. Impact This is the first time such a measurement has been made within a few minutes of the explosion. Dr Shiho Kobayashi of the LJMU GRB research team explained "Theoreticians have been predicting that such a magnetic field is generated in the central fireball and it accelerates GRB jets to almost the speed of light. Now the existence of strong magnetic fields has been shown to be correct. Further RINGO observations will shed light on the acceleration process." Leader of the LJMU GRB team Prof. Carole Mundell added "This important result gives us new insight into the physics of these remarkable objects and is a testament to the close collaboration between observers, theoreticians and technologists in the Liverpool and NASA Swift teams. It's incredible to think that the GRB discovery and our measurement process - from first detection and notification by NASA's Swift satellite to the polarisation measurement using RINGO on the Liverpool Telescope - took place completely automatically within less than three minutes and with no human intervention!"

38 z 93


Zmienność czerwonych olbrzymów

Szeroko zakrojone badania przeprowadzone za pomocą teleskopu ESO VLT (Very Large Telescope) nie przyniosły rozwiązania zagadki gwiazd podobnych do Słońca, z których około 1/3 wykazuje niezwykłe, mające okres około roku, zmiany jasności w późnym okresie ewolucji. W ciągu ostatnich kilkudziesięciu lat astronomowie zaproponowali wiele moŜliwych rozwiązań, jednak nowe obserwacje wykazały jedynie, iŜ Ŝadne z nich nie jest prawidłowe.

Z uzyskanych danych wynika jednoznacznie, Ŝe wszystkie moŜliwe do tej porywyjaśnienia nie zdają egzaminu w konfrontacji z obserwacjami Christine Nicholls

"Uzyskaliśmy jak do tej pory najbardziej kompletny zbiór danych obserwacyjnych dla tej klasy, podobnych do Słońca, gwiazd i z danych tych wynika jednoznacznie, Ŝe wszystkie moŜliwe do tej pory wyjaśnienia nie zdają egzaminu w konfrontacji z obserwacjami "- mówi Christine Nicholls z Obserwatorium Mount Stromlo, główna autorka publikacji prezentującej wyniki badań na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society i Astrophysical Journal. Zagadka, której wyjaśnienia poszukiwali naukowcy, sięga lat 30. XX wieku i dotyczy około 1/3 podobnych do Słońca gwiazd w Drodze Mlecznej i innych galaktykach. Wszystkie gwiazdy o masach podobnych do Słońca zanim odejdą na emeryturę jako białe karły stają się chłodnymi, czerwonymi olbrzymami. Te stare gwiazdy wykazują silną okresową zmienność jasności o okresie rzędu kilku lat. "UwaŜa się, Ŝe takie zmiany wynikają z efektu pulsacji gwiazdy "- mówi Nicholls. -" W skrócie olbrzymie gwiazdy regularnie puchną a następnie kurczą się pojaśniając i gasnąc.

JednakŜe mnie więcej jedna trzecia tych gwiazd wykazuje niewyjaśnioną dodatkową zmienność w dłuŜszych okresach sięgających pięciu lat." Aby ustalić pochodzenie dodatkowej zmienności astronomowie monitorowali 58 gwiazd w Wielkim Obłoku Magellana w okresie 2,5 roku. Za pomocą spektrografu wysokiej rozdzielczości FLAMES/GIRAFFE zainstalowanego na teleskopie VLT uzyskali widma tych gwiazd oraz powiązali dane z obrazami uzyskanymi przez inne teleskopy zespołów MACHO i OGLE, uzyskując w efekcie robiący wraŜenie zbiór danych fizycznych tych zmiennych. Tego rodzaju badania często pozwalają rozwiązać kosmiczne zagadki eliminując teorie zaproponowane przez astrofizyków. Jednak w tym przypadku wyniki wyeliminowały wszystkie propozycje i pokazały astrofizykom, iŜ pytanie pozostaje otwarte. "Nowo zebrane dane wskazują, Ŝe pulsacje są mało prawdopodobnym wyjaśnieniem dodatkowej zmienności "- mówi Peter Wood, kierujący zespołem. -"Innym moŜliwym mechanizmem produkującym zmiany jasności byłaby zmienność wynikająca z istnienia gwiazdy towarzyszącej w układzie podwójnym. Jednak nasze obserwacje nie pasują równieŜ do tej hipotezy." Dodatkowo analiza wykazała, Ŝe mechanizm odpowiedzialny za tajemniczą zmienność powoduje, iŜ gwiazdy te wyrzucają znaczne ilości masy między innymi w postaci rozszerzających się dysków. Źródła:

39 z 93


P. R. Wood and C. P. Nicholls, “Evidence for mass ejection associated with long secondary periods in red giants”, Astrophysical Journal C. P. Nicholls et al., “Long Secondary Periods in Variable Red Giants”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ESO: Brightness Variations of Sun-like Stars: The Mystery Deepens Zdjęcie: ESO/S. Steinhöfel Original press release follows: Brightness Variations of Sun-like Stars: The Mystery Deepens An extensive study made with ESO’s Very Large Telescope deepens a long-standing mystery in the study of stars similar to the Sun. Unusual year-long variations in the brightness of about one third of all Sun-like stars during the latter stages of their lives still remain unexplained. Over the past few decades, astronomers have offered many possible explanations, but the new, painstaking observations contradict them all and only deepen the mystery. The search for a suitable interpretation is on. “Astronomers are left in the dark, and for once, we do not enjoy it,” says Christine Nicholls from Mount Stromlo Observatory, Australia, lead author of a paper reporting

40 z 93

the study. “We have obtained the most comprehensive set of observations to date for this class of Sun-like stars, and they clearly show that all the possible explanations for their unusual behaviour just fail.” The mystery investigated by the team dates back to the 1930s and affects about a third of Sun-like stars in our Milky Way and other galaxies. All stars with masses similar to our Sun become, towards the end of their lives, red, cool and extremely large, just before retiring as white dwarfs. Also known as red giants, these elderly stars exhibit very strong periodic variations in their luminosity over timescales up to a couple of years. “Such variations are thought to be caused by what we call ‘stellar pulsations’,” says Nicholls. “Roughly speaking, the giant star swells and shrinks, becoming brighter and dimmer in a regular pattern. However, one third of these stars show an unexplained additional periodic variation, on even longer timescales — up to five years.” In order to find out the origin of this secondary feature, the astronomers monitored 58 stars in our galactic neighbour, the Large Magellanic Cloud, over two and a half years. They acquired spectra using the high resolution FLAMES/GIRAFFE spectrograph on ESO’s Very Large Telescope and

combined them with images from other telescopes [1], achieving an impressive collection of the properties of these variable stars. Outstanding sets of data like the one collected by Nicholls and her colleagues often offer guidance on how to solve a cosmic puzzle by narrowing down the plethora of possible explanations proposed by the theoreticians. In this case, however, the observations are incompatible with all the previously conceived models and re-open an issue that has been thoroughly debated. Thanks to this study, astronomers are now aware of their own “ignorance” — a genuine driver of the knowledge-seeking process, as the ancient Greek philosopher Socrates is said to have taught. “The newly gathered data show that pulsations are an extremely unlikely explanation for the additional variation,” says team leader Peter Wood. “Another possible mechanism for producing luminosity variations in a star is to have the star itself move in a binary system. However, our observations are strongly incompatible with this hypothesis too.” The team found from further analysis that whatever the cause of these unexplained variations is, it also causes the giant stars to eject mass either in clumps or as an expanding disc. “A Sherlock Holmes is needed to solve this very frustrating mystery,” concludes Nicholls.


Dekada teleskopu XMM-Newton

10 grudnia obserwatorium rentgenowskie XMM-Newton - najpotęŜniejsze jakie kiedykolwiek do tej pory zbudowano i umieszczono na orbicie - obchodzi 10 rocznicę prowadzenie obserwacji. W ciągu dekady badań obserwacje wykonane przez teleskop XMM-Newton zrewolucjonizowały naszą wiedzę na temat najgorętszych i najbardziej ekstremalnych obszarów Wszechświata. Naukowcy z Wielkiej Brytanii, którzy odegrali kluczową rolę w sukcesie odniesionym przez obserwatorium o wielkości autobusu spotkają się by uczcić urodziny XMM-Newton na specjalnym przyjęciu zorganizowanym w Madrycie przez Europejską Agencję Kosmiczną.

XMM-Newton to nadal jedno z najwaŜniejszych działających obserwatoriów kosmicznych, a jednocześnie jedna z najbardziej skutecznych misji kosmicznych w historii, której efektem jest ponad 2000 publikacji naukowych. prof. Mike Watson

"Po 10 latach badań i mając na liczniku ponad 600 milionów kilometrów XMM-Newton nadal jest w doskonałej formie "- mówi dr Steve Sembay z Uniwersytetu Leicester, kierujący badaniami jednego z instrumentów na pokładzie obserwatorium. Wśród najwaŜniejszych danych zebranych przez XMM-Newton moŜna wymienić: stworzenie zarysów największych struktur w kosmosie - gromad galaktyk badanie obszarów w bezpośrednim otoczeniu zarówno czarnych dziur o masach gwiezdnych jak i supermasywnych czarnych dziur w jądrach galaktyk badanie ewolucji supermasywnych czarnych dziur oraz tego, jak wpływają one na ewolucję najmasywniejszych galaktyk Wszechświata zbadanie produkcji pierwiastków przez wybuchające gwiazdy i to, jak są one rozrzucane w przestrzeni międzygwiezdnej zmierzenie aktywności potęŜnych pól magnetycznych w młodych gwiazdach podobnych do Słońca odkrycie, iŜ atmosfera Marsa jest znacznie

41 z 93

większa niŜ dotychczas sądzono odgrywanie kluczowej roli w badaniach ciemnej materii wykrycie i badanie promieniowania rentgenowskiego generowanego przez Ziemię i inne planety stworzenie największego katalogu źródeł promieniowania rentgenowskiego zawierającego ponad ćwierć miliona obiektów Źródła: Univerity of Leicester: XMM-Newton revolutionises the way we view the universe Zdjęcie: U. Briel, MPE Garching, Germany and ESA Original press release follows: XMM-Newton revolutionises the way we view the universe XMM-Newton, the most powerful X-ray observatory ever built and launched into space, marks its 10th anniversary on December 10th. XMM-Newton’s observations have revolutionised the way we view the hottest and most extreme regions of the Universe. Scientists from the UK who have played a pivotal role in the success of the orbiting observatory, which is the size of a small bus, will be marking the occasion at a special event in Madrid organised by the European Space Agency (ESA). “After 10 years of operation and over 600 million kilometres on the clock, XMM-Newton


is continuing to perform outstandingly well,” says Dr Steve Sembay, from the University of Leicester who is Principal Investigator of one of the instruments on board. Ten achievements of XMM-Newton: made crucial observations that have impacted on every aspect of astronomy traced the largest structures in space: the galaxy clusters probed the regions closest to stellar-sized black holes in our Galaxy, and the super-massive black holes at the heart of external galaxies showed how super-massive black holes grow over time and drive the evolution of the most massive galaxies in the universe tracked the production and dispersal of the chemical elements by exploding stars measured powerful magnetic activity in young stars like our Sun discovered that Mars has a vastly larger atmosphere than previously thought played a key role in the study of the elusive “dark matter”, believed to account for the missing mass of the Universe observed X-rays emitted from around the Earth and around other planets such as Saturn and Jupiter made the largest catalogues of cosmic X-ray emitters ever – over a quarter of a million entries in the latest release providing vast samples of newly discovered objects The

European Space Agency’s mission has three gold-coated mirror modules which focus X-rays onto advanced instruments on board. The development and construction of two of the three science instruments was led by UK groups, including teams at the University of Leicester and the Mullard Space Science Laboratory of University College London; the latter also contributed to the third instrument on board. Other UK institutions that have been involved include the University of Birmingham and the University of Cambridge. The international instrument teams play a vital role in maintaining the instruments in orbit and ensuring they continue to deliver good science. The UK is also home to the Leicester-led XMM-Newton Survey Science Centre (SSC), an international consortium which plays a complementary role in the XMM-Newton project, carrying out the science data processing for every observation and using the XMM-Newton observations to compile the largest catalogues of cosmic X-ray sources ever made. Professor Mike Watson, from the University of Leicester’s Department of Physics and Astronomy and XMM-Newton’s Survey Scientist said: “XMM-Newton has allowed astronomers to peer deeper than ever before into the cosmos at X-ray wavelengths, giving us new insights into some of the most extreme regions of the Universe.” “It is still one of the foremost space observatories in operation, and one of the most successful space missions, yielding over 2000 scientific publications to date. The instruments are still in very good condition and the discoveries and cutting-edge science continue to accumulate. “Next year the University of Leicester celebrates the 50th anniversary of its involvement in space science. The success of XMM-Newton is a testament to the far-reaching implications of this research.”

42 z 93


Metan na Marsie nie pochodzi z meteorytów

Na łamach Earth and Planetary Science Letters naukowcy z Imperial College London wykluczają moŜliwość, Ŝe metan odkryty na Marsie jest dostarczany na Czerwoną Planetę przez meteoryty. Zwiększa to prawdopodobieństwo, Ŝe obecność metanu na Marsie jet wynikiem działania organizmów Ŝywych.

Sądzono, Ŝe meteoryty spalające się w atmosferze mogą być źródłem metanu, jednak kiedy odtworzyliśmy w laboratorium te zjawiska uzyskaliśmy bardzo małe ilości gazu dr Richard Court

Procesy chemiczne, zachodzące w atmosferze Marsa, rozkładają metan w ciągu kilkuset lat - jeŜeli zatem jest on wykrywany w obserwacjach teleskopowych jak równieŜ przez sondy okrąŜające Czerwoną Planetę, oznacza to, Ŝe nieznane źródło w sposób ciągły uzupełnia jego ubytki. Jednym z zaproponowanych źródeł były meteoryty. Te wpadając w atmosferę Marsa ogrzewałyby się do temperatur w których procesy chemiczne uwalniałyby metan i inne gazy do atmosfery. Nowe badania, przeprowadzone przez naukowców z Imperial College London wskazują, Ŝe ilość metanu, jaka moŜe być uwalniana przez meteoryty wchodzące w atmosferę Marsa jest zbyt mała by utrzymać stęŜenie metani na obecnie obserwowanym poziomie. Wcześniejsze badania wykluczyły równieŜ jako źródło metanu aktywność wulkaniczną. Wyniki te oznaczaj- według naukowców - iŜ obecność metanu na Marsie moŜna wyjaśnić jedynie jako wynik jednego z dwóch mechanizmów. Albo jest on wynikiem oddziaływania skał wulkanicznych i wody, albo jest produktem

ubocznym mikroorganizmów Ŝyjących na Marsie. "Nasze eksperymenty pomagają wyjaśnić zagadkę marsjańskiego metanu "- mówi dr Richard Court, współautor publikacji. -" Sądzono, Ŝe meteoryty spalające się w atmosferze mogą być źródłem metanu, jednak kiedy odtworzyliśmy w laboratorium te zjawiska uzyskaliśmy bardzo małe ilości gazu. W przypadku Marsa teoria meteorytów nie zdała egzaminu." Zespół wykorzystał technikę o nazwie Podczerwonej Spektroskopii Ilościowa Piroliza i Transformacji Fourierowskiej do odtworzenia zjawisk zachodzących podczas wejścia meteorytów w atmosferę Marsa. W podczerwieni analizowano gazy uwalniane przez rozgrzane do temperatury 1000°C fragmenty meteorytów. To w połączeniu z obliczeniami ilości upadających na Marsa meteorytów wykazało, Ŝe mechanizm ten dostarcza rocznie około 10 kg metanu, podczas gdy do utrzymania obserwowanego stęŜenia tego gazu potrzeba co rok od 100 do 300 ton. Źródła: Imperial College London: Life on Mars theory boosted by new methane study Zdjęcie: NASA, J. Bell (Cornell U.) and M. Wolff (SSI) Original press release follows: Life on Mars theory boosted by new methane study Scientists

43 z 93


have ruled out the possibility that methane is delivered to Mars by meteorites, raising fresh hopes that the gas might be generated by life on the red planet, in research published tomorrow (Wednesday 9 December 2009) in Earth and Planetary Science Letters. Methane has a short lifetime of just a few hundred years on Mars because it is constantly being depleted by a chemical reaction in the planet’s atmosphere, caused by sunlight. Scientists analysing data from telescopic observations and unmanned space missions have discovered that methane on Mars is being constantly replenished by an unknown source and they are keen to uncover how the levels of methane are being topped up. Researchers had thought that meteorites might be responsible for Martian methane levels because when the rocks enter the planet’s atmosphere they are subjected to intense heat, causing a chemical reaction that releases methane and other gases into the atmosphere. However, the new study, by researchers from Imperial College London, shows that the volumes of methane that could be released by the meteorites entering Mars’s atmosphere are too low to maintain the current atmospheric levels of methane. Previous studies have also ruled out the possibility that the methane is delivered through volcanic activity. This

44 z 93

leaves only two plausible theories to explain the gas’s presence, according to the researchers behind today’s findings. Either there are microorganisms living in the Martian soil that are producing methane gas as a by-product of their metabolic processes, or methane is being produced as a by-product of reactions between volcanic rock and water. Co-author of the study, Dr Richard Court, Department of Earth Science and Engineering at Imperial College London, says: “Our experiments are helping to solve the mystery of methane on Mars. Meteorites vaporising in the atmosphere are a proposed methane source but when we recreate their fiery entry in the laboratory we get only small amounts of the gas. For Mars, meteorites fail the methane test.” The team say their study will help NASA and ESA scientists who are planning a joint mission to the red planet in 2018 to search for the source of methane. The researchers say now that they have discovered that meteorites are not a source of Methane on Mars, ESA and NASA scientists can focus their attention on the two last remaining options. Co-author, Professor Mark Sephton, Department of Earth Science and Engineering at Imperial College London, adds: “This work is a big step forward. As Sherlock Holmes said, eliminate all other

factors and the one that remains must be the truth. The list of possible sources of methane gas is getting smaller and excitingly, extraterrestrial life still remains an option. Ultimately the final test may have to be on Mars.” The team used a technique called Quantitive Pyrolysis-Fourier Transform Infrared Spectroscopy to reproduce the same searing conditions experienced by meteorites as they enter the Martian atmosphere. The team heated the meteorite fragments to 1000 degrees Celsius and measured the gases that were released using an infrared beam. When quantities of gas released by the laboratory experiments were combined with published calculations of meteorite in-fall rates on Mars, the scientists calculated that only 10 kilograms of meteorite methane was produced each year, far below the 100 to 300 tonnes required to replenish methane levels in the Martian atmosphere. This research was funded by a grant from the Science Technology Facilities Council.


VISTA - nowatorski teleskop zaczyna pracę

W obserwatorium ESO Paranal rozpoczął pracę nowy teleskop o nazwie VISTA - the Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy. Europejskie Obserwatorium Południowe zaprezentowało pierwsze zdjęcia wykonane przez największy na świecie instrument przeznaczony do przeglądu nieba w paśmie widzialnym i podczerwonym. Jego duŜe zwierciadło o średnicy 4,1 metra, szerokie pole widzenia i bardzo czułe detektory odkrywają całkowicie nowy obraz południowego nieba. Spektakularne obrazy mgławicy Płomień, centralnych rejonów Drogi Mlecznej i gromady galaktyk Fornax dowodzą, Ŝe instrument działa perfekcyjnie.

Vista odegra unikalną rolę torując drogę dla dalszych przeglądów nieba w paśmie podczerwonym i wyszukując wiele interesujących obiektów do dalszych badań za pomocą teleskopów VLT, ALMA i planowanego Europejskiego Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu Tim de Zeeuw

Teleskop VISTA został zaprojektowany przez konsorcjum 18 uniwersytetów z Wielkiej Brytanii. Jako lokalizację wybrano obserwatorium Paranal, dzięki czemu obserwować będzie niebo z tej samej doskonałej pozycji co teleskop ESO VLT. Jego główne zwierciadło - o średnicy 4,1 metra - posiada największą krzywiznę wśród zwierciadeł tej wielkości, a dokładność jego wykonania - odchylenia od idealnej powierzchni nie przekraczają tysięcznych części grubości ludzkiego włosa - nie tylko jest najwyŜsza w historii, ale stworzyła unikalne problemy w budowie i polerowaniu. "VISTA to unikalny dodatek do obserwatorium na Cerro Paranal "- mówi Tim de Zeeiw, dyrektor ESO. -" Odegra unikalną rolę torując drogę dla dalszych przeglądów nieba w paśmie podczerwonym i wyszukując wiele interesujących obiektów do dalszych badań za pomocą teleskopów VLT, ALMA i planowanego Europejskiego Ekstremalnie Wielkiego Teleskopu (EELT)." Sercem

VISTY jest waŜąca trzy tony kamera zawierająca 16 specjalnych detektorów czułych na światło podczerwone o łącznej rozdzielczości 67 milionów pikseli. Obserwacje prowadzone w paśmie fal dłuŜszych od światła widzialnego umoŜliwi teleskopowi badanie obiektów niewidocznych dla ludzkiego oka czy to ze względu na fakt, Ŝe są zbyt chłodne by świecić w paśmie widzialnym, czy teŜ przesłoniętych przez obłoki pyłu, jak równieŜ tych, które są tak odległe, iŜ ich światło rozciągnęło się w wyniku ekspansji Wszechświata stając promieniowaniem podczerwonym. Aby uchronić słabe promieniowanie podczerwone z kosmosu przed zakłóceniami cieplnymi z Ziemi kamera będzie utrzymywana w temperaturze -200°C i została zamknięta przez największe podczerwone okno w historii. Kamera ta została wybudowana przez konsorcjum, w którym uczestniczyły Laboratorium Rutheforda Appletona, UK ATC i Uniwersytet Durham. Ze względu na to, iŜ VISTA to duŜy teleskop o duŜym polu widzenia będzie mogła wykrywać słabe źródła promieniowania na duŜych obszarach nieba. KaŜde zdjęcie teleskopu obejmuje obszar o powierzchni dziesięciu KsięŜyców w pełni, a jej czułość pozwoli wykrywać i skatalogować obiekty na niebie z czułością czterdziestokrotnie wyŜszą niŜ wcześniejsze podczerwone przeglądy nieba takie jak bardzo udany przegląd Two Micron All-Sky Survey. Prezentowane

45 z 93


obok zdjęcie ukazuje mgławicę Płomień (NGC 2024) - spektakularny obłok molekularny konstelacji Oriona. W paśmie widzialnym jego rdzeń przesłaniają gęste obłoki pyłu jednak fale podczerwone przenikają przez tę zasłonę odsłaniając gromadę młodych gwiazd. Szerokie pole kamery uchwyciło równieŜ poświatę NGC 2024 oraz - w zupełnie innym świetle mgławicę Koński Łeb. Źródła: ESO: VISTA: Pioneering New Survey Telescope Starts Work Zdjęcie: ESO/J. Emerson/VISTA. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit Original press release follows: VISTA: Pioneering New Survey Telescope Starts Work A new telescope — VISTA (the Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy) — has just started work at ESO’s Paranal Observatory and has made its first release of pictures. VISTA is a survey telescope working at infrared wavelengths and is the world’s largest telescope dedicated to mapping the sky. Its large mirror, wide field of view and very sensitive detectors will reveal a completely new view of the southern sky. Spectacular new images of the Flame Nebula, the centre of our Milky Way galaxy and the Fornax Galaxy Cluster show that it is working extremely

46 z 93

well. the one hosting the ESO Very Large Telescope (VLT) and shares the same exceptional observing conditions. VISTA’s main mirror is 4.1 metres across and is the most highly curved mirror of this size and quality ever made — its deviations from a perfect surface are less than a few thousandths of the thickness of a human hair — and its construction and polishing presented formidable challenges. VISTA was conceived and developed by a consortium of 18 universities in the United Kingdom [1] led by Queen Mary, University of London and became an in-kind contribution to ESO as part of the UK's accession agreement. The telescope design and construction were project-managed by the Science and Technology Facilities Council's UK Astronomy Technology Centre (STFC, UK ATC). Provisional acceptance of VISTA was formally granted by ESO at a ceremony at ESO's Headquarters in Garching, Germany, attended by representatives of Queen Mary, University of London and STFC, on 10 December 2009 and the telescope will now be operated by ESO. “VISTA is a unique addition to ESO’s observatory on Cerro Paranal. It will play a pioneering role in surveying the southern sky at infrared wavelengths and will find many interesting targets for further study by the Very Large Telescope, ALMA and the future European Extremely

Large Telescope,” says Tim de Zeeuw, the ESO Director General. At the heart of VISTA is a 3-tonne camera containing 16 special detectors sensitive to infrared light, with a combined total of 67 million pixels. Observing at wavelengths longer than those visible with the human eye allows VISTA to study objects that are otherwise impossible to see in visible light because they are either too cool, obscured by dust clouds or because they are so far away that their light has been stretched beyond the visible range by the expansion of the Universe. To avoid swamping the faint infrared radiation coming from space, the camera has to be cooled to -200 degrees Celsius and is sealed with the largest infrared-transparent window ever made. The VISTA camera was designed and built by a consortium including the Rutherford Appleton Laboratory, the UK ATC and the University of Durham in the United Kingdom. Because VISTA is a large telescope that also has a large field of view it can both detect faint sources and also cover wide areas of sky quickly. Each VISTA image captures a section of sky covering about ten times the area of the full Moon and it will be able to detect and catalogue objects over the whole southern sky with a sensitivity that is forty times greater than that achieved with earlier infrared sky surveys such


as the highly successful Two Micron All-Sky Survey. This jump in observational power — comparable to the step in sensitivity from the unaided eye to Galileo’s first telescope — will reveal vast numbers of new objects and allow the creation of far more complete inventories of rare and exotic objects in the southern sky. “We're delighted to have been able to provide the astronomical community with the VISTA telescope. The exceptional quality of the scientific data is a tribute to all the scientists and engineers who were involved in this exciting and challenging project,” adds Ian Robson, Head of the UK ATC. The first released image shows the Flame Nebula (NGC 2024), a spectacular star-forming cloud of gas and dust in the familiar constellation of Orion (the Hunter) and its surroundings. In visible light the core of the object is hidden behind thick clouds of dust, but the VISTA image, taken at infrared wavelengths, can penetrate the murk and reveal the cluster of hot young stars hidden within. The wide field of view of the VISTA camera also captures the glow of NGC 2023 and the ghostly form of the famous Horsehead Nebula. The second image is a mosaic of two VISTA views towards the centre of our Milky Way galaxy in the constellation of Sagittarius (the Archer). Vast numbers of stars

are revealed — this single picture shows about one million stars — and the majority are normally hidden behind thick dust clouds and only become visible at infrared wavelengths. For the final image, VISTA has stared far beyond our galaxy to take a family photograph of a cluster of galaxies in the constellation of Fornax (the Chemical Furnace). The wide field allows many galaxies to be captured in a single image including the striking barred-spiral NGC 1365 and the big elliptical galaxy NGC 1399. VISTA will spend almost all of its time mapping the southern sky in a systematic fashion. The telescope is embarking on six major sky surveys with different scientific goals over its first five years. One survey will cover the entire southern sky and others will be dedicated to smaller regions to be studied in greater detail. VISTA's surveys will help our understanding of the nature, distribution and origin of known types of stars and galaxies, map the three-dimensional structure of our galaxy and the neighbouring Magellanic Clouds, and help determine the relation between the structure of the Universe and the mysterious dark energy and dark matter. The huge data volumes — typically 300 gigabytes per night or more than 100 terabytes per year — will flow back into the ESO digital archive and will be processed into images and catalogues at data centres in the United Kingdom at the Universities of Cambridge and Edinburgh. All data will become public and be available to astronomers around the globe. Jim Emerson of Queen Mary, University of London and leader of the VISTA consortium, is looking forward to a rich harvest of science from the new telescope: “History has shown us some of the most exciting results that come out of projects like VISTA are the ones you least expect — and I’m personally very excited to see what these will be!”

47 z 93


Proplydy w Mgłwicy Oriona

Zbiór trzydziestu nigdy wcześniej niepublikowanych zdjęć embrionalnych systemów protoplanetarnych proplydów - w Mgławicy Oriona to rezultat najdłuŜej prowadzonego projektu badań formacji gwiazd i planet wykonanego za pomocą teleskopu kosmicznego NASA/ESA Hubble. Protoplanetarne dyski otaczające nowo narodzone gwiazdy dostarczają informacje na temat mechanizmów jakie prowadzą do powstania planet. Jedynie teleskop Hubble, dzięki wysokiej rozdzielczości i czułości połączonej z nadzwyczajnym punktem obserwacyjnym nie zakłócanym przez ziemską atmosferę jest w stanie wykonywać tak szczegółowe zdjęcia proplydów w paśmie widzialnym. L. Ricci (ESO) Mgławica Oriona jest jednym z najbardziej fotogenicznych obiektów w bliskim kosmosie i jednym z ulubionych celów zarówno amatorów astrofotografii jak i teleskopu kosmicznego Hubble. Gdy młode gwiazdy wyłaniają się z mieszanki gazu i pyłu wokół nich tworzą się dyski protoplanetarne. Centrum wirującego dysku rozgrzewa się rozbłyskując jako nowa gwiazda podczas gdy jego zewnętrzne fragmenty zaczynają przyciągać się nawzajem co, według wielu naukowców, jest pierwszym krokiem do powstania układów planetarnych. Ambitny projekt obejmujący przegląd całej mgławicy pozwolił odkryć 42 takie dyski w obrębie mgławicy. Astronomie zidentyfikowali dwa rodzaje dysków - te, które leŜą niedaleko najjaśniejszej gwiazdy w mgławicy - Theta 1 Orionis C, oraz te leŜące dalej. Intensywne promieniowanie tej gwiazdy ogrzewa gaz w leŜących blisko dyskach powodując, Ŝe zaczynają one jasno świecić. Dyski bardziej odległe nie otrzymują wystarczającej dawki energii i widać je jako ciemny zarys na tle jasnych obłoków mgławicy. Zarówno absorbcja jak i emisja światła pozwala na badanie fizycznych właściwości pyłu tworzącego proplydy. Źródła: NASA/ESA Hubble Space Telescope: Born in beauty: proplyds in the Orion Nebula Zdjęcie: NASA, ESA and

48 z 93

Original press release follows: Born in beauty: proplyds in the Orion Nebula A collection of 30 never-before-released images of embryonic planetary systems in the Orion Nebula are the highlight of the longest single Hubble Space Telescope project ever dedicated to the topic of star and planet formation. Also known as proplyds, or protoplanetary discs, these modest blobs surrounding baby stars are shedding light on the mechanism behind planet formation. Only the NASA/ESA Hubble Space Telescope, with its high resolution and sensitivity, can take such detailed pictures of circumstellar discs at optical wavelengths. Looking like a graceful watercolour painting, the Orion Nebula is one of the most photogenic objects in space and one of the Hubble Space Telescope's favourite targets. As newborn stars emerge from the nebula's mixture of gas and dust, protoplanetary discs, also known as proplyds, form around them: the centre of the spinning disc heats up and becomes a new star, but remnants around the outskirts of the disc attract other bits of dust and clump together. Proplyds are thought to be young planetary systems in the making. In an ambitious survey of the familiar nebula using Hubble's Advanced Camera for Surveys (ACS), researchers have discovered 42 protoplanetary


discs. Visible to the naked eye, the Orion Nebula has been known since ancient times, but was first described in the early 17th century by the French astronomer Nicolas-Claude Fabri de Peiresc — who is given credit for discovering it. At 1500 light-years away, the nebula, also known as Messier 42, is the closest star-forming region to Earth with stars massive enough to heat up the surrounding gas, setting it ablaze with colour, and making the region stand out to stargazers. Within the awe-inspiring, gaseous folds of Orion, researchers have identified two different types of discs around young and forming stars: those that lie close to the brightest star in the cluster (Theta 1 Orionis C) and those farther away from it. This bright star heats up the gas in nearby discs, causing them to shine brightly. Discs that are farther away do not receive enough energetic radiation from the star to heat up the gas and so they can only be detected as dark silhouettes against the background of the bright nebula, as the dust that surrounds these discs absorbs background visible light. By studying these silhouetted discs, astronomers are better able to characterize the properties of the dust grains that are thought to bind together and possibly form planets like our own. The brighter discs are indicated by a glowing

49 z 93

cusp in the excited material and facing the bright star, but which we see at a random orientation within the nebula, so some appear edge on, and others face on, for instance. Other interesting features enhance the look of these captivating objects, such as emerging jets of matter and shock waves. The dramatic shock waves are formed when the stellar wind from the nearby massive star collides with the gas in the nebula, sculpting boomerang shapes or arrows or even, in the case of 181-825, a space jellyfish! It is relatively rare to see visible images of proplyds, but the high resolution and sensitivity of Hubble and the Orion Nebula’s proximity to Earth allow for precise views of these potential planetary systems. This proplyd atlas is the first scientific outcome from the HST Treasury Program on the Orion Nebula. Treasury Programs are carried out to allow scientists to conduct comprehensive studies over longer periods since time on the in-demand Hubble Space Telescope is strictly allocated. High resolution imaging of protoplanetary discs is an example of a science discovery that has led to better technology and is one of the main science cases for the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), one of the largest ground-based astronomy projects of the next decade. ALMA will observe the dust at longer wavelengths, in emission (instead of in absorption as we see it at optical wavelengths) with an angular resolution up to 10 times better than that of Hubble.


Pierwsze super-Ziemie odkryte wokół gwiazd podobnych do Słońca

Wokół dwóch bliskich gwiazd odkryto skaliste planety większe od Ziemi jednak mniejsze niŜ gazowe olbrzymy takie jak Uran czy Neptun. W odróŜnieniu jednak od gwiazd wokół których wcześniej odkrywano super-Ziemie, tym razem obie gwiazdy są podobne do Słońca co według naukowców moŜe oznaczać, Ŝe planety o małych masach mogą być powszechniejsze niŜ do tej pory sądzono. "W

Trzeba być niezwykle ostroŜnym ogłaszając takie odkrycie. Jednak pewności dodaje nam fakt, Ŝe sygnał wykryliśmy za pomocą dwóch róŜnych teleskopów, a ich dane idealnie do siebie pasują. Paul Bulter

ciągu ostatnich dwunastu lat odkryto prawie 400 egzoplanet, jednak większość z nich to obiekty bardzo duŜe o masach Jowisza i większych "- mówi Paul Bulter z Carnegie Institution for Science. -"Te najnowsze odkrycia stanowią nowy trend odnajdywania znacznie mniejszych planet, takich które są bardziej podobne do Ziemi." Międzynarodowy zespół badaczy współkierowany przez Butlera oraz Stevena Vogta z Uniwersytetu Kalifornia w Santa Cruz (UC SC) wykrył nowe układy planetarne analizując dane z wielu lat zebrane przez obserwatorium W.M.Kecka na Hawajach z danymi Anglo-Australijskiego Teleskopu w Nowej Południowej Walii w Australii. Wykorzystując subtelne przemieszczanie się gwiazd wywołane oddziaływaniem grawitacyjnym planet naukowcy określili ich rozmiar i orbity. Greg Henry z Uniwersytetu Stanowego w Tennessee niezaleŜenie monitorował jasność gwiazdy by wykluczyć alternatywne wyjaśnienia obserwowanych zmian. Pierwsza grupa planet została odkryta na orbicie wokół

50 z 93

gwiazdy 61 Vir (Panny) - oddalonej o 28 lat świetlnych bliźniaczki Słońca pod względem wieku, rozmiaru i innych cech. Wcześniejsze badania wykluczyły moŜliwość istnienia wokół tej gwiazdy planet o rozmiarach Jowisza. Prezentowane wyniki wskazują na istnienie wokół niej trzech planet o małych masach, z których najmniejsza ma masę tylko pięć razy większą od Ziemi i okrąŜa macierzystą gwiazdę w ciągu czterech dni. Drugi system okrąŜa gwiazdę HD 1461 oddaloną od Ziemi o 76 lat świetlnych w kierunku konstelacji Wieloryba (Cetus). Wokół gwiazdy, która równieŜ jest bardzo podobna do Słońca, naukowcy wykryli egzoplanetę o masie 7,5 razy większej od Ziemi oraz wskazówki, iŜ najprawdopodobniej istnieją tam co najmniej dwie kolejne planety. HD 1461b okrąŜa macierzystą gwiazdę w czasie 6 dni. Obie planety leŜą zbyt blisko gwiazd macierzystych by na ich powierzchni mogła występować woda w stanie ciekłym ale wskazują drogę poszukiwań podobnych obiektów wokół karłów klasy M - gwiazd o masach o połowę mniejszych od Słońca, wokół których znalazłyby się na orbitach wewnątrz ekosfery. Źródła: Carnegie Institution for Science: First super-Earths discovered around Sun-like stars Ilustracja: David A. Aguilar/Harvard


Smithsonian/Center for Astrophysics Original press release follows: First super-Earths discovered around Sun-like stars Two nearby stars have been found to harbor “super-Earths”? rocky planets larger than the Earth but smaller than ice giants such as Uranus and Neptune. Unlike previously discovered stars with super-Earths, both of the stars are similar to the Sun, suggesting to scientists that low-mass planets may be common around nearby stars. “Over the last 12 years or so nearly 400 planets have been found, and the vast majority of them have been very large?Jupiter mass or even larger,” says researcher Paul Butler of the Carnegie Institution’s Department of Terrestrial Magnetism. “These latest planets are part of a new trend of finding much smaller planets – planets that are more comparable to Earth.” The international team of researchers, co-led by Butler and Steven Vogt of the University of California, Santa Cruz, was able to detect the new planetary systems by combining data from observations spanning several years at the W. M. Keck Observatory in Hawaii and the Anglo-Australian Telescope in New South Wales, Australia. The researchers used the subtle “wobbling” of the stars caused by the

51 z 93

planets’ gravitational pull to determine the planets’ size and orbits. Greg Henry at Tennessee State University independently monitored the brightness of the stars to rule out stellar “jitter”?roiling of gases on a star’s surface that can be confused with a planetinduced wobble. The bright star 61 Virginis, visible with the naked eye in the constellation Virgo, is only 28 light-years from Earth and closely resembles the Sun in size, age and other properties. Earlier studies had eliminated the possibility of a Jupiter-sized planet orbiting 61 Virginis. In this study, the researchers found evidence of three low-mass planets, the smallest of which is five times the mass of Earth and speeds around the star once every four days. Butler points out that the signal produced by this planet was one of the smallest ever detected. “One has to be very cautious when you claim a discovery,” he says. “What gives us confidence is that we see the signal from two separate telescopes, and the two signals match up perfectly.” The other newly-discovered system orbits the star HD 1461, located 76 light-years from Earth. HD 1461 also closely resembles the Sun and is visible in the constellation Cetus. The researchers found clear evidence for one planet 7.5 times the mass

of Earth and possible indications of two others. The 7.5-Earth-mass planet, designated HD 1461b, is intermediate in size between Earth and Uranus. It orbits its star once every six days. These planets have orbits close to their stars and so they would be too hot to support life or liquid water. But Butler says that they point the way toward finding similar planets in similar orbits around nearby M-dwarfs, stars that are typically less than half the mass of the Sun and typically put out less than two percent the Sun’s energy. “These sorts of planets around M dwarfs actually would be in a liquid water zone,” he says. “So we are knocking on the door right now of being able to find habitable planets.” The discoveries are reported in two papers accepted for publication in the Astrophysical Journal. In addition to Vogt and Butler, the coauthors of the two papers include Eugenio Rivera, Greg Laughlin, and Stefano Meschiari of the University of California, Santa Cruz; Greg Henry at Tennessee State University; Chris Tinney, Rob Wittenmyer, and Jeremy Bailey of the University of New South Wales, Australia; Simon O'Toole of the Anglo-Australian Observatory, Australia; Hugh Jones of the University of Hertfordshire, U.K.; Brad Carter of the University of Southern Queensland, Australia; and Konstantin Batygin of the California Institute of Technology.


Wspaniałe zdjęcie ogromnego obszaru narodzin gwiazd

W samą porę na Święta teleskop kosmiczny Hubble prezentuje pocztówkę z kosmosu a na niej setki błyszczących niebieskich gwiazd otulonych ciepłym światłem obłoku molekularnego. Portret to najdokładniejsze w historii zdjęcie jednego z największych kosmicznych Ŝłobków w najbliŜszym, galaktycznym sąsiedztwie. Masywna gromada gwiazd o numerze katalogowym R126 ma zaledwie kilka milionów lat i znajduje się wewnątrz mgławicy 30 Doradus - turbulentnego obłoku molekularnego we wnętrzu Wielkiego Obłoku Magellana. W naszej Galaktyce nie znamy rejonu równie aktywnego co 30 Doradus. Wiele z podobnych do diamentów błękitnych gwiazd to najmasywniejsze znane gwiazdy - masy kilku z nich są ponad 100 razy większe od Słońca. Ich przeznaczeniem jest Ŝyć szybko i gwałtownie umrzeć jako supernowe w ciągu kilku najbliŜszych milionów lat. Zdjęcie wykonane zostało w szerokim paśmie od ultrafioletu po światło czerwone przez kamerę Wide Field Camera 3 i przedstawia obszar o przekątnej około 100 lat świetlnych. Mgławica leŜy na tyle blisko, Ŝe Hubble moŜe zarejestrować indywidualne gwiazdy dając astronomom waŜne informacje na temat narodzin i ewolucji gwiazd we Wszechświecie. Zdjęcie zostało wykonane w okresie od 20 do 27 października 209 roku. Błękitna barwa pochodzi od najgorętszych gwiazd, emitujących znaczne ilości promieniowania ultrafioletowego. Na zielono świecą obłoki tlenu, zaś na czerwono wodór. Źródła: HubbleSite: Hubble's Festive View of a Grand Star-Forming Region Zdjęcie: NASA, ESA, and F. Paresce (INAF-IASF, Bologna, Italy), R. O'Connell (University of Virginia, Charlottesville), and the Wide Field Camera 3 Science Oversight Committee Original press release follows: Hubble's

52 z 93

Festive View of a Grand Star-Forming Region Just in time for the holidays: a Hubble Space Telescope picture postcard of hundreds of brilliant blue stars wreathed by warm, glowing clouds. The festive portrait is the most detailed view of the largest stellar nursery in our local galactic neighborhood. The massive, young stellar grouping, called R136, is only a few million years old and resides in the 30 Doradus Nebula, a turbulent star-birth region in the Large Magellanic Cloud (LMC), a satellite galaxy of our Milky Way. There is no known star-forming region in our galaxy as large or as prolific as 30 Doradus. Many of the diamond-like icy blue stars are among the most massive stars known. Several of them are over 100 times more massive than our Sun. These hefty stars are destined to pop off, like a string of firecrackers, as supernovas in a few million years. The image, taken in ultraviolet, visible, and red light by Hubble's Wide Field Camera 3, spans about 100 light-years. The nebula is close enough to Earth that Hubble can resolve individual stars, giving astronomers important information about the birth and evolution of stars in the universe. The Hubble observations were taken Oct. 20-27, 2009. The blue color is light from the hottest, most massive stars; the green from the glow of oxygen; and the red from fluorescing hydrogen.


Pozostałości po supernowych G292,0+1,8 i Keplera na zdjęciach Chandry

Prezentowane zdjęcia dwóch pozostałości po supernowych są częścią nowego projektu badań kosmicznego teleskopu rentgenowskiego Chandra i ukazują jak rozmieszczenie szczątków jest powiązane ze sposobem w jaki eksplodował gwiazda prekursor. W projekcie tym naukowcy zbadali kształty 17 pozostałości po supernowych w obrębie Drogi Mlecznej oraz w Wielkim Obłoku Magellana. typową dla zapaści jądra. Wyniki pokazały, Ŝe supernowe typu Ia generują symetryczne, kuliste pola szczątków. UwaŜa się, iŜ ten typ supernowej jest wynikiem termojądrowej eksplozji białego karła. Supernowe typu Ia są wykorzystywane w kosmologii do pomiarów odległości między galaktykami bowiem stosunkowo łatwo moŜna wyznaczyć ich jasność absolutną. Zdjęcie po prawej ukazujące pozostałość po supernowej Keplera ukazuje przykład takiego właśnie kulistego pola szczątków. Jednocześnie, jak widać na zdjęciu po lewej, przedstawiającym pole szczątków supernowej G292.0+1.8, pozostałości po wybuchu supernowej z rodziny "zapaści jądra", są wyraźnie bardziej asymetryczne. Astronomowie mierzyli symetrię na dwa sposoby - szacując sferyczność ew. elipsoidalność pola szczątków jak równieŜ porównując podobieństwo przeciwnych sobie obszarów. W G292 asymetria nie jest znaczna ale moŜna ją zauwaŜyć w wydłuŜonych obiektach widocznych jako najjaśniejsze (białe). Z 17 zbadanych pozostałości po supernowych dziesięć zostało niezaleŜnie sklasyfikowanych jako powstałe w wyniku zapaści jądra, podczas gdy pozostałe są powiązane z supernowymi typu Ia. Z tych ostatnich jedna - o numerze katalogowym SNR 0548-70.4 - wymyka się wyjaśnieniu. Badania składu chemicznego wskazują iŜ powstała w wyniku eksplozji supernowej typu Ia podczas gdy jej morfologia ukazuje asymetrię

53 z 93

Źródła: Chandra: G292.0+1.8 & Kepler's Supernova Remnant: Supernova Explosions Stay In Shape Zdjęcie: NASA/CXC/UCSC/L. Lopez et al. RA 11h 24m 36.00s | Dec -59° 16' 00.00" Original press release follows: G292.0+1.8 & Kepler's Supernova Remnant: Supernova Explosions Stay In Shape These two supernova remnants are part of a new study from NASA's Chandra X-ray Observatory that shows how the shape of the remnant is connected to the way the progenitor star exploded. In this study, a team of researchers examined the shapes of 17 supernova remnants in both the Milky Way galaxy and a neighbor galaxy, the Large Magellanic Cloud. The results revealed that one category of supernova explosion, known as "Type Ia," generated a very symmetric, circular remnant. This type of supernova is thought to be caused by a thermonuclear explosion of a white dwarf, and is often used by astronomers as a "standard candle" for measuring cosmic distances. The image in the right panel, the so-called Kepler supernova remnant, represents this type of supernova. On the other hand, remnants tied to the "core collapse" family of supernova explosions were distinctly


more asymmetric, which is seen in the morphology of the G292.0+1.8 remnant (left). The research team measured asymmetry in two ways: how spherical or elliptical the supernova remnant was and how much one side of the remnant mirrors its opposite side. In G292, the asymmetry is subtle but can be seen in elongated features defined by the brightest emission (colored white). Out of the 17 supernova remnants sampled, ten were independently classified as the core-collapse variety, while the remaining seven of them were classified as Type Ia. One of these, a remnant known as SNR 0548-70.4, was a bit of an "oddball". This one was considered a Type Ia based on its chemical abundances, but has the asymmetry of a core-collapse remnant.

54 z 93


Zdjęcia umierającej gwiazdy ukazują przeznaczenie Słońca

W odległości około 550 lat świetlnych gwiazda podobna do Słońca pulsuje w przedśmiertnych skurczach. Chi Łabędzia (Cygni) nadęła się przekształcając w czerwonego olbrzyma tak wielkiego, Ŝe gdyby znalazła się w miejscu Słońca pochłonęłaby wszystkie planety wewnętrzne wraz z Marsem. Co więcej zaczęła dramatycznie pulsować na podobieństwo olbrzymiego serca. Nowe zbliŜenia powierzchni umierającej gwiazdy ukazują pulsacje tej odległej gwiazdy z niezwykłą dokładnością.

IOTA pozwala nam zobaczyć na zdjęciach detale około 15 razy mniejsze niŜ na zdjęciach teleskopu kosmicznego Hubble Marc Lacasse

"Badania te dostarczają nowej wiedzy na temat losów Słońca gdy za pięć miliardów lat będzie zbliŜał się jego kres "- mówi Sylvestre Lacour z Obserwatorium Paryskiego, główny autor publikacji przedstawiającej zdjęcia dramatycznych zmian na powierzchni gwiazdy, która została przyjęta do druku na łamach The Astrophysical Journal. Gdy gwiazda podobna do Słońca starzeje się w jej jądrze kończy się paliwo wodorowe. Podobnie jak silnik, któremu brakuje paliwa - jej wewnętrzny silnik zaczyna się krztusić. Na Chi Łabędzia proces ten obserwujemy jak zmiany jasności wynikające z zapadania się i nadymania gwiazdy. Gwiazdy w tym okresie znane są jako zmienne typi Mira. W trakcie pulsów gwiazda odrzuca zewnętrzne warstwy, które za kilka tysięcy lat utworzą pięknie świecącą mgławicę planetarną. Okres pulsacji Chi Łabędzie wynosi 408 dni. Gdy jest najmniejsza - mając średnicę 480 milionów kilometrów jej powierzchnia zostaje pocętkowana jasnymi plamami masywnych obłoków gorącej plazmy wrzącej na powierzchni. Gdy gwiazda rozszerza się, osiągając

55 z 93

średnicę 770 milionów kilometrów przygasa i stygnie. "Z rzeczywistych zdjęć udało nam się stworzyć animację pulsującej gwiazdy "mówi Lacour. -" Nasze obserwacje ukazują iŜ owe pulsacje nie są wyłącznie zmianami radialnymi, ale są równieŜ niehomogeniczne, podobne od gigantycznych gorących plam, które pojawiają się przy minimalnej średnicy." Fotografowanie gwiazd zmiennych naleŜy do bardzo trudnych zadań z dwóch powodów. Po pierwsze gwiazdy takie kryją się wewnątrz zwartych i gęstych obłoków pyłu i gazu. Aby badać ich powierzchnię wewnątrz tego obłoku astronomowie muszą wykonywać zdjęcia w określonym przedziale promieniowania podczerwonego. Po drugie, gwiazdy te są odległe zatem ich rozmiary kątowe równieŜ są niezwykle małe. Tradycyjne teleskopy nie mają wystarczającej rozdzielczości by wykonać zdjęcia ich powierzchni. Dlatego zespół wykorzystał interferometrię optyczna by połączyć ze sobą kilka teleskopów uzyskując wirtualny instrument o średnicy odpowiadającej odległości między nimi. Do badań wykorzystano teleskop IOTA (Infrared Optical Telescope Array) z obserwatorium astrofizycznego Smithsoniana na Mount Hopkins w Arizonie. C"IOTA ma unikalne moŜliwości "- mówi Marc Lacasse z CfA, będący współautorem publikacji. -" Pozwala nam zobaczyć na zdjęciach detale około 15 razy mniejsze niŜ


na zdjęciach teleskopu kosmicznego Hubble." W badaniach zostały równieŜ wykorzystane pomiary jasności gwiazdy zbierane przez amatorów astronomii na całym świecie w ramach American Association of Variable Star Observers (AAVSO). Źródła: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics: Close-up Photos of Dying Star Show Our Sun's Fate Ilustracja: ESO/L. Calçada Original press release follows: Close-up Photos of Dying Star Show Our Sun's Fate About 550 light-years from Earth, a star like our Sun is writhing in its death throes. Chi Cygni has swollen in size to become a red giant star so large that it would swallow every planet out to Mars in our solar system. Moreover, it has begun to pulse dramatically in and out, beating like a giant heart. New close-up photos of the surface of this distant star show its throbbing motions in unprecedented detail. "This work opens a window onto the fate of our Sun five billion years from now, when it will near the end of its life," said lead author Sylvestre Lacour of the Observatoire de Paris. As a sunlike star ages, it begins to run out of hydrogen fuel at its core. Like a car running out of gas, its "engine" begins to

56 z 93

splutter. On Chi Cygni, we see those splutterings as a brightening and dimming, caused by the star's contraction and expansion. Stars at this life stage are known as Mira variables after the first such example, Mira "the Wonderful," discovered by David Fabricius in 1596. As it pulses, the star is puffing off its outer layers, which in a few hundred thousand years will create a beautifully gleaming planetary nebula.

such stars hide within a compact and dense shell of dust and molecules. To study the stellar surface within the shell, astronomers observe the stars at a specific wavelength of infrared light. Infrared allows astronomers to see through the shell of molecules and dust, like X-rays enable physicians to see bones within the human body.

Chi Cygni pulses once every 408 days. At its smallest diameter of 300 million miles, it becomes mottled with brilliant spots as massive plumes of hot plasma roil its surface. (Those spots are like the granules on our Sun's surface, but much larger.) As it expands, Chi Cygni cools and dims, growing to a diameter of 480 million miles - large enough to engulf and cook our solar system's asteroid belt.

The second reason is that these stars are very far away, and thus appear very small. Even though they are huge compared to the Sun, the distance makes them appear no larger than a small house on the moon as seen from Earth. Traditional telescopes lack the proper resolution. Consequently, the team turned to a technique called interferometry, which involves combining the light coming from several telescopes to yield resolution equivalent to a telescope as large as the distance between them.

For the first time, astronomers have photographed these dramatic changes in detail. They reported their work in the December 10 issue of The Astrophysical Journal.

They used the Smithsonian Astrophysical Observatory's Infrared Optical Telescope Array, or IOTA, which was located at Whipple Observatory on Mount Hopkins, Arizona.

"We have essentially created an animation of a pulsating star using real images," stated Lacour. "Our observations show that the pulsation is not only radial, but comes with inhomogeneities, like the giant hotspot that appeared at minimum radius."

"IOTA offered unique capabilities," said co-author Marc Lacasse of the HarvardSmithsonian Center for Astrophysics (CfA). "It allowed us to see details in the images which are about 15 times smaller than can be resolved in images from the Hubble Space Telescope."

Imaging variable stars is extremely difficult, for two main reasons. The first reason is that

The team also acknowledged the usefulness of the many observations


contributed annually by amateur astronomers worldwide, which were provided by the American Association of Variable Star Observers (AAVSO). In the forthcoming decade, the prospect of ultra-sharp imaging enabled by interferometry excites astronomers. Objects that, until now, appeared point-like are progressively revealing their true nature. Stellar surfaces, black hole accretion disks, and planet forming regions surrounding newborn stars all used to be understood primarily through models. Interferometry promises to reveal their true identities and, with them, some surprises. Headquartered in Cambridge, Mass., the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA) is a joint collaboration between the Smithsonian Astrophysical Observatory and the Harvard College Observatory. CfA scientists, organized into six research divisions, study the origin, evolution and ultimate fate of the universe.

57 z 93


Rozbłysk światła powstał w wyniku zderzenia zórz polarnych

Badająca zorze polarne sieć kamer rozmieszczonych w Arktyce wspomagających misję NASA THEMIS dokonała zaskakującego odkrycia: czasami, ogromne kurtyny zorzy zderzają się wytwarzając spektakularne rozbłyski światła. Na jesiennym kongresie Amerykańskiego Związku Geofizycznego pokazano filmy, na których zarejestrowano takie zdarzenia.

Nigdy wcześniej nie widzieliśmy czegoś takiego. W ciągu kolejnych dni zarejestrowaliśmy więcej kolizji. Nasz zachwyt wzrastał w miarę jak nabieraliśmy przekonania, Ŝe zderzenia nie były jednorazowym zjawiskiem" Larry Lyons

"Opadły nam dosłownie szczęki, gdy po raz pierwszy zobaczyliśmy filmy "- mówi Larry Lyons z UCLA będący członkiem zespołu, który dokonał odkrycia. -"Te rozbłyski mówią nam coś na temat fundamentalnych mechanizmów rządzących zorzami." Zderzenia zachodzą w tak ogromnych skalach, Ŝe pojedynczy obserwatorzy na Ziemi, z ich ograniczonym polem obserwacji - nie miał szans na zauwaŜenie ich. Konieczna była sieć bardzo czułych kamer rozmieszczonych na obszarze tysięcy kilometrów by zarejestrować ich ogrom. NASA, we współpracy z Kanadyjską Agencją Kosmiczną, stworzyła taką sieć w ramach projektu THEMIS (Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms - Badanie Historii Zdarzeń i Interakcji w Wielkich Skalach w trakcie Burz). Na misję THEMIS składa się pięć identycznych satelitów umieszczonych na orbicie w 2006 w celu rozwiązania zagadki dlaczego czasami zorze eksplodują rozbłyskiem światła określanym mianem sub-burzy. Dwadzieścia

kamer monitorujących całe niebo (ASI) rozmieszczono na Alasce i arktycznej Kanadzie by fotografować zorze z powierzchni ziemi, podczas gdy sondy badały naładowane cząstki i pola magnetyczne z orbity. Współpracując kamery i sondy badają zachodzące zjawiska z róŜnych stron w nadziei na rozwiązanie zagadki. Wygląda na to, Ŝe misja kończy się sukcesem. Przełom nastąpił wcześniej tego roku, gdy Toshi Nishimura z UCLA stworzył obejmujące cały kontynent filmy z indywidualnych obrazów dostarczanych przez ASI. "Czasem to trudne zagadnienie "komentuje Nishimura -" bowiem kaŜda kamera pracuje w innych warunkach pogodowych i oświetleniowych, a same zorze są teŜ w róŜnych odległościach od kamer. Musiałem uwzględnić te czynniki dla sześciu i więcej kamer jednocześnie by stworzyć jednolite filmy." Według naukowców eksplozja światła jest znakiem iŜ w ogonie plazmowym Ziemi zachodzi coś niezwykłego. Obszar ten, skierowany w kierunku przeciwnym do Słońca ma miliony kilometrów długości i składa się naładowanych cząstek wychwyconych przez ziemskie pole magnetyczne z wiatru słonecznego. To samo pole magnetyczne, które jest szkieletem ogona plazmowego łączy go z rejonami arktycznymi Ziemi. To z tego powodu obserwacje zórz polarnych pozwalają na badanie zjawisk zachodzących w ogonie plazmowym. Dave Sibeck z NASA

58 z 93


Goddard SFC mówi: -" łącząc dane z kamer oraz radarów na ziemi z tymi zebranymi przez sondy THEMIS pozwoliło nam uzyskać prawie kompletny obraz tego co wywołuje wybuchowe sub-burze w zorzach." Lyons i Nishimura zidentyfikowali wspólną dla zjawisk sekwencję zdarzeń. Zaczyna się ona od pojawienia szerokiej, wolno przemieszczającej się kurtyny zórz oraz oddalonego od niej mniejszego, szybko przemieszczającego się węzła. Podczas gdy wolna kurtyna pozostaje w miejscu prawie bez ruchu węzeł pędzi w jej kierunku z północy. Gdy zderzają się następuje erupcja światła. Jak sekwencja ta wiąŜe się ze zjawiskami zachodzącymi w ogonie plazmowym? Lyons sądzi, Ŝe szybko przemieszczający się węzeł jest związany ze strugą stosunkowo lekkiej plazmy pędzącym przez ogon, który powstaje w jego zewnętrznych częściach i szybko porusza się w stronę Ziemi. Szeroka kurtyna jest związana z wewnętrzną, stabilną granicą ogona plazmowego i napędzana przez zachodzące w tym obszarze niestabilności. Kiedy strumień lekkiej plazmy dociera do obszaru granicznego następuje erupcja fal plazmy i niestabilności. Zderzenia plazmy uwidacznia się w postaci zórz. Źródła: NASA Goddard SFC: Colliding Auroras Produce an Explosion of Light Zdjęcia:

59 z 93

Toshi Nishimura/UCLA Original press release follows: Colliding Auroras Produce an Explosion of Light A network of cameras deployed around the Arctic in support of NASA's THEMIS mission has made a startling discovery about the Northern Lights. Sometimes, vast curtains of aurora borealis collide, producing spectacular outbursts of light. Movies of the phenomenon were unveiled at the Fall Meeting of the American Geophysical Union today in San Francisco. "Our jaws dropped when we saw the movies for the first time," said space scientist Larry Lyons of the University of California-Los Angeles (UCLA), a member of the team that made the discovery. "These outbursts are telling us something very fundamental about the nature of auroras." The collisions occur on such a vast scale that isolated observers on Earth -- with limited fields of view -- had never noticed them before. It took a network of sensitive cameras spread across thousands of miles to get the big picture. NASA and the Canadian Space Agency created such a network for THEMIS, short for "Time History of Events and Macroscale Interactions during Substorms." THEMIS consists of five identical probes launched in 2006 to solve a long-standing mystery: Why do auroras occasionally erupt in an explosion of

light called a substorm? Twenty all-sky imagers (ASIs) were deployed across the Alaskan and Canadian Arctic to photograph auroras from below while the spacecraft sampled charged particles and electromagnetic fields from above. Together, the on-ground cameras and spacecraft would see the action from both sides and be able to piece together cause and effect-or so researchers hoped. It seems to have worked. The breakthrough came earlier this year when UCLA researcher Toshi Nishimura assembled continent-wide movies from the individual ASI cameras. "It can be a little tricky," Nishimura said. "Each camera has its own local weather and lighting conditions, and the auroras are different distances from each camera. I've got to account for these factors for six or more cameras simultaneously to make a coherent, large-scale movie." The first movie he showed Lyons was a pair of auroras crashing together in Dec. 2007. "It was like nothing I had seen before," Lyons recalled. "Over the next several days, we surveyed more events. Our excitement mounted as we became convinced that the collisions were happening over and over." The explosions of light, they believe, are a sign of something dramatic happening in the space around Earth-specifically, in Earth's "plasma tail." Millions of kilometers long and pointed away from


the sun, the plasma tail is made of charged particles captured mainly from the solar wind. Sometimes called the "plasma sheet," the tail is held together by Earth's magnetic field. The same magnetic field that holds the tail together also connects it to Earth's polar regions. Because of this connection, watching the dance of Northern Lights can reveal much about what's happening in the plasma tail. THEMIS project scientist Dave Sibeck of NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md. said, "By putting together data from ground-based cameras, ground-based radar, and the THEMIS spacecraft, we now have a nearly complete picture of what causes explosive auroral substorms." Lyons and Nishimura have identified a common sequence of events. It begins with a broad curtain of slow-moving auroras and a smaller knot of fast-moving auroras, initially far apart. The slow curtain quietly hangs in place, almost immobile, when the speedy knot rushes in from the north. The auroras collide and an eruption of light ensues. How does this sequence connect to events in the plasma tail? Lyons believes the fast-moving knot is associated with a stream of relatively lightweight plasma jetting through the tail. The stream gets started in the outer regions of the plasma tail and moves rapidly inward toward Earth. The fast knot of

60 z 93

auroras moves in synch with this stream. Meanwhile, the broad curtain of auroras is connected to the stationary inner boundary of the plasma tail and fueled by plasma instabilities there. When the lightweight stream reaches the inner boundary of the plasma tail, there is an eruption of plasma waves and instabilities. This collision of plasma is mirrored by a collision of auroras over the poles. National Science Foundation-funded radars located in Poker Flat, Alaska, and Sondrestrom, Greenland, confirm this basic picture. They have detected echoes of material rushing through Earth's upper atmosphere just before the auroras collide and erupt. The five THEMIS spacecraft also agree. Last winter, they were able to fly through the plasma tail and confirm the existence of lightweight flows rushing toward Earth.


Zajączki na Tytanie

Sonda NASA Cassini badająca Saturna i jego księŜyce sfotografowała błysk światła słonecznego odbitego przez jedno z jezior na Tytanie dostarczając kolejnego dowodu na obecność cieczy na powierzchni księŜyca, na którym wcześniej wykryto istnienie wielu ukształtowanych na podobieństwo jezior basenów. jedną z ikon misji Cassini." To jedno zdjęcie tak wiele mówi o Tytania jego gęstej atmosferze, jeziorach i jego inności. To niepokojące połączenie obcości i podobieństwa do Ziemi. Zdjęcie to stanie się pewnie jedną z ikon misji Cassini." Bob Pappalardo

Naukowcy misji Cassini poszukiwali błysku, znanego równieŜ jako odbicie zwierciadlane od momentu gdy sonda weszła na orbitę Saturna w 2004 roku. Jednak do tej pory północna półkula, na której leŜy więcej jezior niŜ na południowej, skrywała się w ciemnościach zimy. Słońce zaczęło bezpośrednio oświetlać północne jeziora dopiero niedawno, gdy zbliŜyło się do równonocy w sierpniu 2009 roku przynosząc wiosnę na północnej półkuli. RównieŜ gęsta atmosfera Tytana blokuje odbicia światła słonecznego w większej części widma. Prezentowane zdjęcie zostało wykonane 8 lipca 2009 przez spektrometr podczerwony i światła widzialnego sondy Cassini. Zdjęcie zostało zaprezentowane 18 grudnia na kongresie Amerykańskiego Związku Geofizycznego. "To jedno zdjęcie tak wiele mówi o Tytania - jego gęstej atmosferze, jeziorach i jego inności -" mówi Bob Pappalardo z NASA JPL. -" To niepokojące połączenie obcości i podobieństwa do Ziemi. Zdjęcie to stanie się pewnie

Tytan, największy z księŜyców Saturna, od dawna interesuje badaczy ze względu na to, Ŝe posiada wiele cech upodabniających go do Ziemi. Od 20 lat teoretycy sugerowali, Ŝe na jego powierzchni mogą istnieć jeziora płynnych wodorowęglanów, czyniąc z niego jedyny poza Ziemię obiekt w Układzie Słonecznym, na którego powierzchni występują ciecze. Choć dane zebrane przez sondę Cassini nie wykazały istnienia mórz to wykryły duŜe jeziora w okolicach biegunów Tytana. W 2008 roku naukowcy wykorzystujący dane podczerwone zebrane przez sondę Cassini dowiedli istnienia cieczy w jeziorze Ontario Lacus, największym na południowej półkuli. Jednak do tej pory brakowało danych potwierdzających występowanie cieczy na półkuli północnej, na której występują większe zbiorniki. Katrin Stephan z niemieckiego Centrum Kosmicznego (DLR) w Berlinie opracowywała dane spektrometru kiedy ujrzała błysk 10 lipca. -" To był ekscytujący moment, bowiem rozbłysk przypominał te widziane na zdjęciach Ziemi wykonanych z orbity, na których widać odbicie światła słonecznego w oceanach "- mówi Stephen. -" Jednak musieliśmy poświęcić jeszcze sporo czasu by upewnić się, Ŝe błysk nie był wynikiem na przykład uderzenia pioruna czy erupcji wulkanicznej." Zespół naukowców opracował obraz i porównał z danymi radarowymi i podczerwonymi

61 z 93


zebranymi w latach 2006-2008. Błysk udało się umiejscowić w pobliŜu południowego brzegu jeziora Kraken Mare, ogromnego zbiornika o powierzchni 400 000 km kwadratowych - większego niŜ Morze Kaspijskie.

glint, also known as a specular reflection, since the spacecraft began orbiting Saturn in 2004. But Saturn's northern hemisphere, which has more lakes than the southern hemisphere, has been veiled in winter darkness.

Odkrycie dowodzi równieŜ, Ŝe linia brzegowa Kraken Mare pozostała stabilna w ciągu ostatnich trzech lat, co oznacza, Ŝe na Tytanie musi funkcjonować odpowiednik cyklu hydrologicznego, dostarczającego płynny metan na jego powierzchnię.

The Sun only began to directly illuminate the northern lakes recently as it approached the equinox of August 2008, the start of spring in the northern hemisphere. Titan's hazy atmosphere also blocked out reflections of sunlight in most wavelengths. This serendipitous image was captured on July 8, 2009, using Cassini's visual and infrared mapping spectrometer

"Wyniki te przypominają jak unikalnym obiektem w Układzie Słonecznym jest Tytan "- mówi Ralf Jaumann z DLR. -" Równocześnie pokazują, Ŝe ciecze mają uniwersalną zdolność do kształtowania topografii w ten sam sposób niezaleŜnie od tego, z jakim płynem mamy do czynienia." Źródła: NASA: Sunlight Glint Confirms Liquid in Titan Lake Zone Zdjęcia: Toshi Nishimura/UCLA Original press release follows: Sunlight Glint Confirms Liquid in Titan Lake Zone NASA's Cassini spacecraft has captured the first flash of sunlight reflected off a lake on Saturn's moon Titan, confirming the presence of liquid on the part of the moon dotted with many large, lake-shaped basins. Cassini scientists had been looking for the

"This one image communicates so much about Titan - thick atmosphere, surface lakes and an otherworldliness," said Bob Pappalardo, Cassini project scientist, based at NASA's Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif. "It's an unsettling combination of strangeness yet similarity to Earth. This picture is one of Cassini's iconic images." Titan, Saturn's largest moon, has captivated scientists because of its many similarities to Earth. Scientists have theorized for 20 years that Titan's cold surface hosts seas or lakes of liquid hydrocarbons, making it the only other planetary body besides Earth believed to harbor liquid on its surface. While data from Cassini have not indicated any vast seas, they have revealed large lakes near Titan's north and

south poles. In 2008, Cassini scientists using infrared data confirmed the presence of liquid in Ontario Lacus, the largest lake in Titan's southern hemisphere. But they were still looking for the smoking gun to confirm liquid in the northern hemisphere, where lakes are also larger. Katrin Stephan, of the German Aerospace Center (DLR) in Berlin, an associate member of the Cassini visual and infrared mapping spectrometer team, was processing the initial image and was the first to see the glint on July 10th. "I was instantly excited because the glint reminded me of an image of our own planet taken from orbit around Earth, showing a reflection of sunlight on an ocean," Stephan said. "But we also had to do more work to make sure the glint we were seeing wasn't lightning or an erupting volcano." Team members at the University of Arizona, Tucson, processed the image further, and scientists were able to compare the new image to radar and near-infrared-light images acquired from 2006 to 2008. They were able to correlate the reflection to the southern shoreline of a lake called Kraken Mare. The sprawling Kraken Mare covers about 400,000 square kilometers (150,000 square miles), an area larger than the Caspian Sea, the largest lake on Earth. It is located around 71 degrees north latitude and 337 degrees west latitude. The finding shows that the shoreline of Kraken Mare has been stable over the last three years and that Titan has an ongoing hydrological cycle that brings liquids to the surface, said Ralf Jaumann, a visual and infrared mapping spectrometer team member who leads the scientists at the DLR who work on Cassini. Of course, in this case, the liquid in the hydrological cycle is methane rather than water, as it is on Earth. "These results remind us how unique Titan is in the solar system," Jaumann said. "But they also show us that liquid has a universal power to shape geological surfaces in the same way, no matter what the liquid is."

62 z 93


Mgła na Tytanie

Największy z księŜyców Saturna, Tytan, wydaje się być jedynym poza Ziemią, obiektem Układu Słonecznego ze znaczącą ilości cieczy - w tym przypadku etanu i metanu - na powierzchni. Według prof. Mika Browna, astronoma z Instytutu Technologicznego Kalifornii (Caltech) Ziemię i Tytana łączy jeszcze coś, co równieŜ jest jednoznacznie związane z występowaniem na powierzchni cieczy - mgła. Jej odkrycie dostarcza pierwszego bezpośredniego dowodu na istnienie wymiany materii między powierzchnią Tytana a jego atmosferę - istnienia aktywnego cyklu hydrologicznego, znanego wcześniej wyłącznie z Ziemi.

Parowanie na Tytanie oznacza, Ŝe musiało tam padać, a deszcz oznaczastrumienie, jeziora a zatem erozję i geologię. Obecność mgły na Tytaniedowodzi aktywnego, opartego o metan, cyklu hydrologicznego prof. Mike Brown

Astronom dokonał odkrycia analizując dane zebrane przez spektrometr VIMS () na pokładzie sondy Cassini badjącej system Saturna od pięciu lat. Wyniki zostały zaprezentowane na kongresie Amerykańskiego Związku Geofizycznego jak równieŜ opublikowane na łamach The Astrophysical Journal Letters. Spektrometr VIMS rejestruje obrazy w paśmie zarówno widzialnym jak i podczerwonym. Brown i jego współpracownicy przeanalizowali archiwalne dane dostępne on-line zebrane nad biegunem południowym Tytana w okresie od października 2006 do maja 2007. Dane odfiltrowali aby wydzielić zjawiska powstające na róŜnych wysokościach w atmosferze Tytana - od 250 m po 20 kilometrów. Wykorzystując kolejne filtry wyszukiwali światło rozproszone przez małe cząstki - takie jak krople metanu obecne w chmurach. W trakcie poszukiwań wyizolowali chmury na wysokości około 750 metrów nad powierzchnią księŜyca, które nie sięgały wyŜej - do troposfery Tytana, gdzie powstają

63 z 93

normalne chmury. Jak mówi Brown: -" znaleźliśmy mgłę." "Mgła - jak równieŜ chmury, rosa czy inna forma kondensacji - powstaję gdy powietrze osiąga wilgotność bliską 100% "- mówi Brown. -" Są dwa sposoby na uzyskanie odpowiednich warunków. Pierwszy jest oczywisty: dodaj wodę (na Ziemi) lub metan (na Tytanie) do powietrza. Drugi jest częstszy: ochłódź powietrze tak by mogło zawierać mniej wody (lub metanu) - ta ilość, której nie będzie mogło unieść kondensuje." Na Ziemi drugi mechanizm zachodzi najczęściej. Brown wyjaśnia: -" Mgła, którą często obserwujemy o świcie powstaje w wyniku wychłodzenia przyziemnej warstwy atmosfery w trakcie nocy do punktu, w którym nie moŜe ona utrzymać większej ilości wody. W miarę unoszenia się Słońca, powietrze ogrzewa się i mgła znika." Podobnie mgła moŜe powstawać, gdy wilgotne powietrze przemieszcza się nad zimnym gruntem - woda kondensuje w wyniku schładzanie się powietrza. Mgła w górach powstaje, gdy powietrze musi się unieść i - ponownie - ochłodzić." Jednak Ŝaden z tych mechanizmów nie działa na Tytanie. Wynika to stąd, Ŝe parna atmosfera Tytana stygnie niezwykle wolno: -"gdybyśmy dzisiaj wyłączyli całkowicie Słońce, atmosfera Tytana stygła by około 100 lat "- mówi Brown. -"Nawet najzimniejsze jej obszary są zdecydowanie zbyt ciepłe, bo prowadzić do kondensacji mgły."


RównieŜ mgła górska nie jest rozwiązaniem zagadki: -"Góry na Tytanie musiałyby mieć wysokość przynajmniej 5000 metrów, by powietrze stało się wystarczająco chłodne "mówi Brown. Podczas gdy najwyŜsze góry jakie mogą powstać na tytanie mogę mieć nie więcej 1000 metrów.

quantities of liquid (largely, liquid methane and ethane) sitting on its surface. According to planetary astronomer Mike Brown of the California Institute of Technology (Caltech), Earth and Titan share yet another feature, which is inextricably linked with that surface liquid: common fog.

Pozostaje zatem pierwszy mechanizm dodać cieczy do atmosfery, a jedynym sposobem by to osiągnąć jest parowanie - w przypadku Tytana, metanu występującego powszechnie na księŜycu we wszystkich stanach skupienia.

The presence of fog provides the first direct evidence for the exchange of material between the surface and the atmosphere, and thus of an active hydrological cycle, which previously had only been known to exist on Earth.

Brown zauwaŜa, Ŝe parowanie na Tytanie "oznacza, Ŝe musiało tam padać, a deszcz oznacza strumienie, jeziora a zatem erozję i geologię. Obecność mgły na Tytanie dowodzi aktywnego, opartego o metan, cyklu hydrologicznego."

In a talk to be delivered December 18 at the American Geophysical Union's 2009 Fall Meeting in San Francisco, Brown, the Richard and Barbara Rosenberg Professor and professor of planetary astronomy, details evidence that Titan's south pole is spotted "more or less everywhere" with puddles of methane that give rise to sporadic layers of fog. (Technically, fog is just a cloud or bank of clouds that touch the ground).

Dodatkowo obecność mgły oznacza, Ŝe powierzchnia Tytana musi być pokryta metanowymi zbiornikami, w innym przypadku bowiem mgła unisłaby się tworząc chmury. Źródła: California Institute of Technology: Caltech Scientists Discover Fog on Titan Zdjęcie: Mike Brown/Caltech Original press release follows: Caltech Scientists Discover Fog on Titan Saturn's largest moon, Titan, looks to be the only place in the solar system—aside from our home planet, Earth—with copious

64 z 93

Brown and his colleagues also describe their findings in a recent paper published in The Astrophysical Journal Letters. The researchers made their discovery using data from the Visual and Infrared Mapping Spectrometer (VIMS) onboard the Cassini spacecraft, which has been observing Saturn's system for the past five years. The VIMS instrument provides "hyperspectral" imaging, covering

a large swath of the visible and infrared spectrum. Brown and his colleagues —including Caltech undergraduate students Alex Smith and Clare Chen, who were working with Brown as part of a Summer Undergraduate Research Fellowship (SURF) project—searched public online archives to find all Cassini data collected over the moon's south pole from October 2006 through March 2007. They filtered the data to separate out features occurring at different depths in the atmosphere, ranging from 20 kilometers (12.4 miles) to .25 kilometers (820 feet) above the surface. Using other filters, they homed in on "bright" features caused by the scattering of light off small particles—such as the methane droplets present in clouds. In this way, they isolated clouds located about 750 meters (less than a half-mile) above the ground. These clouds did not extend into the higher altitudes—into the moon's troposphere, where regular clouds form. In other words, says Brown, they had found fog. "Fog—or clouds, or dew, or condensation in general—can form whenever air reaches about 100 percent humidity," Brown says. "There are two ways to get there. The first is obvious: add water (on Earth) or methane (on Titan) to the surrounding air. The second is much more common: make the air colder so it can hold less water


(or liquid methane), and all of that excess needs to condense."

than 3000 feet high.

This, he explains, is the same process that causes water droplets to form on the outside of a cool glass.

The only possible way to make Titanian fog, then, is to add humidity to the air. And the only way to do that, Brown says, is by evaporating liquid—in this case, methane, the most common hydrocarbon on the moon, which exists in solid, liquid, and gaseous forms.

On Earth, this is the most common method of making fog, Brown says. "That fog you often see at sunrise hugging the ground is caused by ground-level air cooling overnight, to the point where it cannot hang onto its water. As the sun rises and the air heats, the fog goes away." Similarly, fog can form when wet air passes over cold ground; as the air cools, the water condenses. And mountain fog occurs when air gets pushed up the side of a mountain and cools, causing the water to condense. However, none of these mechanisms work on Titan. The reason is that Titan's muggy atmosphere takes a notoriously long time to cool (or warm). "If you were to turn the sun totally off, Titan's atmosphere would still take something like 100 years to cool down," Brown says. "Even the coldest parts of the surface are much too warm to ever cause fog to condense." Mountain fog is also out of the question, he adds. "A Titanian mountain would have to be about 15,000 feet high before the air would get cold enough to condense," he says. And yet the tallest mountains the moon could possibly carry (because of its fragile, icy crust) would be no more

65 z 93

Brown notes that evaporating methane on Titan "means it must have rained, and rain means streams and pools and erosion and geology. The presence of fog on Titan proves, for the first time, that the moon has a currently active methane hydrological cycle." The presence of fog also proves that the moon must be dotted with methane pools, Brown says. That's because any ground-level air, after becoming 100 percent humid and turning into fog, would instantly rise up into the atmosphere like a giant cumulus cloud. "The only way to make the fog stick around on the ground is to both add humidity and cool the air just a little," he explains. "The way to cool the air just a little is to have it in contact with something cold, like a pool of evaporating liquid methane." In addition to Smith and Chen, The Astrophysical Journal Letters paper, "Discovery of Fog at the South Pole of Titan," was coauthored by Máté Ádámkovics from the University of California, Berkeley. The work was funded by a grant from the National Science Foundation's Planetary Astronomy program. For more information about the discovery, go to Brown's blog at http://www.mikebrownsplanets.com/2009/08/fog-titan-titan-fog-andpeer-review.html.


Czarne dziury w gromadach gwiazd zakłócają czas i przestrzeń

Według astronomów z Instytutu Astronomii Argelander Uniwersytetu w Bonn w ciągu najbliŜszej dekady naukowcy będą w stanie wykryć zlewanie się dziesiątek czarnych dziur kaŜdego roku. Wyniki badań zostały opublikowane na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Modelując zachowanie gwiazd w gromadach zespół z Bonn sugeruje, Ŝe miejsca te są idealnymi regionami, w których mogą łączyć się czarne dziury. Zjawiska te powinny wytwarzać zakłócenia w czasie i przestrzeni - fale grawitacyjne - które mogą zostać wykryte przez instrumenty juŜ w roku 2015. Gromady gwiazd znajdują się zarówno w naszej jak i innych galaktykach i uwaŜa się, Ŝe wszystkie lub większość gwiazd powstała w takich zgrupowaniach. Najmniejsze z gromad otwartych zawierają po kilka gwiazd, podczas gdy największe, ciasno upakowane gromady kuliste mogą nawet mieć kilka milionów gwiazd. Najmasywniejsze z gwiazd w gromadach w czasie zaledwie kilku milionów lat spalają cały zapas wodoru a ich jądra zapadają się prowadząc do eksplozji supernowej i powstania czarnych dziur. Kiedy gwiazdy są blisko siebie prawdopodobieństwo zderzeń pomiędzy gwiazdami róŜnych rodzajów, w tym czarnych dziur, znacznie rośnie. Same czarne dziury migrują w stronę centrum gromady gdzie z czasem powstaje jądro zbudowane wyłączne z czarnych dziur. Tam teŜ są one poddawane najróŜniejszym oddziaływaniom - czasami tworząc ściśle związane pary, a czasami zostają wyrzucone z gromady. Zespół naukowców stworzył symulację komputerową by przeanalizować oddziaływania w obrębie gromady. Według Ogólnej Teorii Względności układy podwójne czarnych dziur w znacznym stopniu odkształcają czasoprzestrzeń wytwarzając fale grawitacyjne rozchodzące się na podobieństwo fal na tafli jeziora. Do tej pory nie udało się wykryć owych fal. Jednak w ciągu najbliŜszych lat powstaną nowe obserwatoria bazujące na LIGO Advanced LIGO powinno być

66 z 93

w stanie wykryć dziesiątki takich zdarzeń kaŜdego roku w odległości sięgającej 5 000 milionów lat świetlnych. Źródła: Royal Astronomical Society: Black Holes in Star Clusters stir up Time and Space Ilustracja: LIGO Scientific Collaboration (LSC) / NASA Original press release follows: Black Holes in Star Clusters stir up Time and Space Within a decade scientists could be able to detect the merger of tens of pairs of black holes every year, according to a team of astronomers at the University of Bonn’s Argelander-Institut fuer Astronomie, who publish their findings in a paper in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. By modelling the behaviour of stars in clusters, the Bonn team find that they are ideal environments for black holes to coalesce. These merger events produce ripples in time and space (gravitational waves) that could be detected by instruments from as early as 2015. Clusters of stars are found throughout our own and other galaxies and most stars are thought to have formed in them. The smallest looser ‘open clusters’ have only a few stellar members, whilst the largest tightly bound ‘globular


clusters’ have as many as several million stars. The highest mass stars in clusters use up their hydrogen fuel relatively quickly (in just a few million years). The cores of these stars collapse, leading to a violent supernova explosion where the outer layers of the star are expelled into space. The explosion leaves behind a stellar remnant with gravitational field so strong that not even light can escape – a black hole. When stars are as close together as they are in clusters, then although still rare events, the likelihood of collisions and mergers between stars of all types, including black holes, is much higher. The black holes sink to the centre of the cluster, where a core that is completely made of up of black holes forms. In the core, the black holes experience a range of interactions, sometimes forming binary pairs and sometimes being ejected from the cluster completely. Now Dr Sambaran Banerjee, Alexander von Humboldt postdoctoral fellow, has worked with his University of Bonn colleagues Dr Holger Baumgardt and Professor Pavel Kroupa to develop the first self-consistent simulation of the movement of black holes in star clusters. The scientists assembled their own star clusters on a high-performance supercomputer, and then calculated how they would evolve by tracing the motion of each

67 z 93

and every star and black hole within them. According to a key prediction of Einstein’s General Theory of Relativity, black hole binaries stir the space-time around them, generating waves that propagate away like ripples on the surface of a lake. These waves of curvature in space-time are known as gravitational waves and will temporarily distort any object they pass through. But to date no-one has succeeded in detecting them. In the cores of stars clusters, black hole binaries are sufficiently tightly bound to be significant sources of gravitational waves. If the black holes in a binary system merge, then an even stronger pulse of gravitational waves radiates away from the system. Based on the new results, the next generation of gravitational wave observatories like the Advanced Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (Advanced LIGO) could detect tens of these events each year, out to a distance of almost 5000 million light years (for comparison the well known Andromeda Galaxy is just 2.5 million light years away). Advanced LIGO will be up and running by 2015 and if the Bonn team are right, from then on we can look forward to a new era of gravitational wave astronomy. Sambaran comments, “Physicists have looked for gravitational waves for more than half a century. But up to now they have proved elusive. If we are right then not only will gravitational waves be found so that General Relativity passes a key test but astronomers will soon have a completely new way to study the Universe. It seems fitting that almost exactly 100 years after Einstein published his theory, scientists should be able to use this exotic phenomenon to watch some of the most exotic events in the cosmos.”


Ogromna planeta w świetnym miejscu na pokaz sztucznych ogni

Zespół chińskich astronomów odkrył ogromną planetę okrąŜającą egzotyczny układ podwójny - QS Panny. Choć obecnie układ ten jest uśpiony to pewnego dnia dwie gwiazdy eksplodują w gwałtownym rozbłysku znanym jako nowa. Zespół naukowców kierowany przez prof. Shengbang Qian z Obserwatorium Yunnan opublikował wyniki badań na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. QS

Po raz pierwszy wiemy z wyprzedzeniem gdzie pojawi się kataklizmiczna zmienna oraz mamy moŜliwość zbadania co stanie się z planetą, która ją okrąŜa. Społeczność naukowa będzie badała ten system przez kolejne dziesięciolecia co da nam ogromną wiedzę na temat tych egzotycznych gwiazd. prof. Shengbang Qian

Panny leŜy w odległości 157 lat świetlnych od Słońca. Układ ten składa się z dwóch obiektów - chłodnego czerwonego karła, oraz gęstego i gorącego białego karła podobnego do tego, który powstanie gdy Słońce zakończy Ŝycie. Obie gwiazdy są od siebie oddalone mniej więcej dwa razy dalej niŜ Ziemia i KsięŜyc (840 000 km) i obiegają wspólny środek masy w czasie 3 godzin i 37 minut. Choć Ŝaden z teleskopów na Ziemi nie jest w stanie rozdzielić tych gwiazd to w czasie ruchu przesłaniają się nawzajem tworząc charakterystyczną krzywą jasności układu. W wieli bliskich układach podwójnych opisywanych jako zmienne kataklizmiczne materia przepływa z jednej z gwiazd na jej gęstszego towarzysza. Gwiazdy QS

68 z 93

Vir są ciut zanadto oddalone aby przepływ materii miał miejsce będąc chwilowo w stanie 'hibernacji', jednak oddziaływanie wiatru gwiezdnego i pola magnetycznego powoli wyhamowują prędkość czerwonego karła. W miarę jak traci energię i prędkość jego orbita zacieśnia się i w czasie najbliŜszych kilku tysięcy lat znajdzie się na tyle blisko, Ŝe wodór zacznie przepływać na towarzyszącą mu gwiazdę. Akumulacja wodoru na powierzchni białego karła, tworząca gęstą i gorącą warstwę w pewnym momencie doprowadzi do zapłonu fuzji nuklearnej i gwałtownego pojaśnienia gwiazdy, która na pewien czas stanie się nową. Analizując drobne zmiany w czasie zaćmień naukowcy odkryli, Ŝe w systemie jest trzeci, niewidoczny, obiekt oddziałujący na dwie gwiazdy. Z pomiarów wyliczono, Ŝe musi to być ogromna planeta o masie około 6,4 razy większej od Jowisza leŜąca w odległości 360 milionów kilometrów (4 j.a.). Nowa egzoplaneta to pierwszy taki obiekt odkryty na orbicie wokół ciasnej pary gwiazd. Na niebie tej planety gwiazdy macierzyste tworzą niezwykły taniec białego i czerwonego słońca, a pewnego dnia jedno z tych słońc zapłonie blaskiem, który być moŜe będzie równieŜ widoczny z Ziemi. "Po raz pierwszy wiemy z wyprzedzeniem gdzie pojawi się kataklizmiczna zmienna oraz mamy moŜliwość zbadania co stanie się z planetą, która ją okrąŜa "- mówi


prof Shengbang Qian.-" Społeczność naukowa będzie badała ten system przez kolejne dziesięciolecia co da nam ogromną wiedzę na temat tych egzotycznych gwiazd." Źródła: Royal Astronomical Society: Giant Planet Set for a Cataclysmic Show Ilustracja: Shengbang Qian, National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences Lokalizacja: RA 13h 49m 51.95s; Dek -13° 13' 37.5”; jasność +14,8; mapa Stellarium Original press release follows: Giant Planet Set for a Cataclysmic Show A team of Chinese astronomers have discovered a giant planet close to the exotic binary star system QS Virginis. Although dormant now, in the future the two stars will one day erupt in a violent nova outburst. Professor Shengbang Qian of Yunnan Observatory leads the team of scientists who report their work in the journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. QS Virginis lies in the direction of the constellation of Virgo and is about 157 light years from the Sun. The system is made up of a cool red dwarf and a hot dense white dwarf (an object similar to the remnant that will be left behind by the Sun at the end of its life). The

two stars are just 840000 km (525000 miles) apart or about twice the distance from the Earth to the Moon. Being so close together they race around each other, taking just 3 hours and 37 minutes to complete each orbit. No Earth-based telescope can see them as separate stars, but as they move around the two stars successively eclipse one another, leading to a characteristic periodic dip in the brightness of the system.

times that from the Earth to the Sun (about 630 million km or 394 million miles).

In many close binaries, described as ‘cataclysmic variables (CVs)’, material flows from one star to its denser companion. The stars of QS Virginis are only slightly too far apart for this to happen and so are a ‘hibernating’ CV and relatively quiet at the moment.

But things will not look this way forever. The red dwarf star is being braked by the interaction between its stellar wind and magnetic field and is decelerating. As it loses energy it is moving closer to the white dwarf and sometime in the next few thousand years it will be near enough that hydrogen will start to be dragged off the red dwarf by its companion star.

Professor Qian’s team looked closely at the way the light from QS Virginis fluctuated throughout each orbit. By timing the eclipses, they found that the duration of the orbit changed with the time of mid-eclipse periodically advanced or delayed. This shift is explained by an unseen third object exerting a gravitational pull on the two stars, so that sometimes the light has to travel a little further and sometimes a little less to reach us. From their measurements, the Chinese team deduced that there is a giant planet, with a minimum of 6.4 times the mass of Jupiter, at an average distance from the stars of 4.2

The new world is the first to be found in orbit around a close pair of stars of this type. Although almost certainly uninhabited, a hypothetical observer there would see a pair of rather small ‘Suns’ – one red and one white appearing very close together in the sky.

The hydrogen will then slowly accumulate on the white dwarf and build up in a hot dense layer close to the star’s surface. In due course the density and temperature of the base of the hydrogen layer will become high enough for nuclear fusion reactions to start, where the hydrogen is very quickly fused to heavier helium. The resulting nuclear explosion will lead to a spectacular outburst of radiation and the binary system will temporarily become many times brighter than normal. These ‘nova’ events are bright enough that they are often seen by amateur astronomers on Earth, so the view of the outburst from the newly discovered planet will be dramatic (and potentially dangerous for any extraterrestrial tourists who go there to watch it). But Professor Qian sees this as a real opportunity for terrestrial astronomers. “For once we have advance notice of the formation of a cataclysmic variable and the chance to study what will happen to the planet in orbit around it. The scientific community should watch this system over the decades ahead – it should give us a real insight into these exotic stars.”

69 z 93


Astronomowie odkryli ziemię o lodowym sercu i gęstej, nieprzyjaznej atmosferze

Astronomowie odkryli drugą egzoplanetę z gatunku super-Ziem, dla której udało się wyznaczyć masę i średnicę, a co za tym idzie określić jej prawdopodobną strukturę. To równieŜ pierwsza super-Ziemia, wokół której odkryto atmosferę. Egzoplaneta krąŜy wokół niewielkiej gwiazdy oddalonej od nas o 40 lat świetlnych i zdaje się otwierać nową, dramatyczną perspektywę w poszukiwaniach światów nadających się do zamieszkania. GJ1214b, bo taki ma symbol, ma masę sześciokrotnie większą od Ziemi, a jej wnętrze najprawdopodobniej zbudowane jest z lodu wodnego. Jej powierzchnia natomiast jest stosunkowo gorąca natomiast atmosfera gruba, czyniąc z nią miejsce nie nadające się do istnienia Ŝycia takiego, jakie znamy z Ziemi. W

Atmosfera jest znacznie gęstsza niŜ ziemska tak więc wysokie ciśnienie oraz brak światła wykluczają istnienie Ŝycia takiego jakie znamy, jednak panują tam bardzo interesujące warunki, w których mogą zachodzić bardzo złoŜone procesy chemiczne David Charbonneau

najnowszym wydaniu Nature astronomowie ogłosili odkrycie planety wokół bliskiej małej gwiazdy - GJ1214. To juŜ drugie odkrycie super-Ziemi metodą tranzytu następujące niedługo po planecie Corot-7b. Nowo odkryta planeta ma masę około sześć razy większą od ziemskiej i średnicę 2,7 razy większą, co czyni z niej obiekt pośredni między Ziemią a lodowymi olbrzymami takimi jak Uran czy Neptun. Choć masa GJ1214b jest podobna do masy Corot-7b je średnica jest znacznie większa, co oznacza, Ŝe ich budowa jest zupełnie odmienna. Podczas gdy Corot-7b ma najprawdopodobniej skaliste jądro okryte lawą, GJ1214b jest według odkrywców w 3/4 zbudowany w lodu wodnego, podczas gdy pozostała 1/4 to najpewniej Ŝelazo i krzem. GJ1214b obiega swą gwiazdę w czasie 38 godzin w odległości zaledwie dwóch milionów kilometrów - 70 razy bliŜej niŜ Ziemia - Słońce. "LeŜąc tak blisko gwiazdy macierzystej powierzchnia egzoplanety

70 z 93

musi mieć temperaturę około 200 stopni Celsjusza - zbyt gorącą, by na jej powierzchni występowała woda w stanie ciekłym -" mówi David Charbonneau, główny autor publikacji. Gdy astronomowie porównali zmierzony promień GJ1214b z modelami teoretycznymi okazało się, Ŝe obserwowany promień przekracza przewidywania modeli: coś oprócz planety musi przesłaniać światło gwiazdy. Jest to zapewne gruba atmosfera o wysokości 200 km. "Atmosfera ta jest znacznie gęstsza niŜ ziemska tak więc wysokie ciśnienie oraz brak światła wykluczają istnienie Ŝycia takiego jakie znamy "- mówi Charbonneau, -" jednak panują tam bardzo interesujące warunki, w których mogą zachodzić bardzo złoŜone procesy chemiczne." "PoniewaŜ planeta jest zbyt gorąca by przez dłuŜszy czas zachować atmosferę, prawdopodobnie mamy po raz pierwszy okazję badać nowo powstałą atmosferę otulającą świat okrąŜający inną gwiazdę "mówi Xavier Bonfils. -"PoniewaŜ planeta ta leŜy tak blisko prawdopodobnie będziemy w stanie badać jej atmosferę za pomocą obecnie posiadanych instrumentów." Planeta została odkryta w ramach projektu MEarth, natomiast w celu określenia jej masy wykorzystano pełną dokładność


spektrografu HARPS zainstalowanego na 3,6-metrowym teleskopie ESO w obserwatorium La Silla. Źródła: ESO: Astronomers Find World with Thick, Inhospitable Atmosphere and an Icy Heart Ilustracja: ESO/L. Calçada PołoŜenie: RA 17h15m18.94s; Dek +04°57'49.7”; jasność +14.67; mapka: Stellarium Original press release follows: Astronomers Find World with Thick, Inhospitable Atmosphere and an Icy Heart Astronomers have discovered the second super-Earth exoplanet [1] for which they have determined the mass and radius, giving vital clues about its structure. It is also the first super-Earth where an atmosphere has been found. The exoplanet, orbiting a small star only 40 light-years away from us, opens up dramatic new perspectives in the quest for habitable worlds. The planet, GJ1214b, has a mass about six times that of Earth and its interior is likely to be mostly made of water ice. Its surface appears to be fairly hot and the planet is surrounded by a thick atmosphere, which makes it inhospitable for life as we know it on Earth. In this week’s issue of Nature, astronomers announce the discovery of a planet around the nearby, low-mass star GJ1214 [2]. It is the second

71 z 93

time a transiting super-Earth has been detected, after the recent discovery of the planet Corot-7b [3]. A transit occurs when the planet's orbit is aligned so that we see it crossing the face of its parent star. The newly discovered planet has a mass about six times that of our terrestrial home and 2.7 times its radius, falling in size between the Earth and the ice giants of the Solar System, Uranus and Neptune. Although the mass of GJ1214b is similar to that of Corot-7b, its radius is much larger, suggesting that the composition of the two planets must be quite different. While Corot-7b probably has a rocky core and may be covered with lava, astronomers believe that three quarters of GJ1214b is composed of water ice, the rest being made of silicon and iron. GJ1214b orbits its star once every 38 hours at a distance of only two million kilometres — 70 times closer to its star than the Earth is to the Sun. “Being so close to its host star, the planet must have a surface temperature of about 200 degrees Celsius, too hot for water to be liquid,” says David Charbonneau, lead author of the paper reporting the discovery. When the astronomers compared the measured radius of GJ1214b with theoretical models of planets, they found that the observed radius exceeds the models’ predictions: there is

something more than the planet’s solid surface blocking the star’s light — a surrounding atmosphere, 200 km thick. “This atmosphere is much thicker than that of the Earth, so the high pressure and absence of light would rule out life as we know it,” says Charbonneau, “but these conditions are still very interesting, as they could allow for some complex chemistry to take place.” “Because the planet is too hot to have kept an atmosphere for long, GJ1214b represents the first opportunity to study a newly formed atmosphere enshrouding a world orbiting another star,” adds team member Xavier Bonfils. “Because the planet is so close to us, it will be possible to study its atmosphere even with current facilities.”


Być moŜe odnaleziono pierwszy ślad ciemnej materii

Obserwacje wykonane przez teleskopy, satelity oraz pomiary promieniowania reliktowego doprowadziły astronomów do zaskakującego wniosku, Ŝe większość materii we Wszechświecie nie pochłania ani nie emituje promieniowania tak jak czyni to zwykła materia. Owa ciemna materia tworzy szkielet, który prowadzi do grupowania się normalnej materii dając początek galaktykom i widzialnemu Wszechświatowi. Kosmolodzy uwaŜają, Ŝe równieŜ nasza Galaktyka jest osadzona w ogromnym obłoku ciemnej materii. W trakcie gdy Układ Słoneczny okrąŜa centrum Galaktyki przemieszcza się względem tego obłoku tajemniczych cząstek. Niektóre teorie fizyki cząstek elementarnych sugerują iŜ ciemna materia moŜe być zbudowana z hipotetycznych słabo oddziałujących masywnych cząstek WIMPów (Weakly Interacting Massive Particles). Naukowcy sądzą, Ŝe cząstki te mogą mieć masę podobną, lub być nawet cięŜsze od jąder atomowych. Choć takie WIMPy z rzadka oddziałują z normalną materią od czasu do czasu zderzałyby się z jądrami normalnej materii na podobieństwo kul bilardowych przekazując im nieznaczne ilości energii, która w odpowiednich warunkach byłaby moŜliwa do wykrycia. Eksperyment poszukiwania ciemnej materii w warunkach kriogenicznych - CDMS (Cryogenic Dark Matter Search) wykorzystuje 30 detektorów zbudowanych z krzemu i germanu umieszczonych w kopalni Soudan ponad pół kilometra pod powierzchnią stanu Minnesota. Detektory schłodzone do temperatury bliskiej zera absolutnego mają za zadanie wykrycie właśnie takich zderzeń. Oddziaływania cząstek pozostawiają w krystalicznych detektorach energię w postaci ciepła i ładunku, który moŜna przemieszczać za pomocą przyłoŜonego pola elektromagnetycznego. Specjalne czujniki mają wykryć te sygnały, wzmocnić je i zapisać do analizy. Porównanie wartości i momentu rejestracji obu sygnałów pozwala badaczom określić czy sygnał został wygenerowany przez interakcję ze znanymi cząstkami pochodzącymi

72 z 93

z rozpadu radioaktywnego lub promieni kosmicznych, czy przez WIMP-a. Sygnały tła naleŜy wytłumić, tak by moŜliwe było dostrzeŜenie WIMPów. Warstwy osłaniające w połączeniu z ponad półkilometrową warstwą skał stanowią filtr tłumiący. Eksperyment CDMS poszukuje śladów ciemnej materii od 2003 roku, jednak jak dotąd nie wykryto śladów WIMPów co dostarcza pewności, Ŝe promieniowanie tła zostało skutecznie wytłumione do poziomu, w którym moŜliwa jest rejestracja jednej interakcji z WIMP-em na rok. Naukowcy zaprezentowali wyniki z badań w latach 2007-2008, w których odnaleziono dwa zdarzenia o charakterystyce spodziewanej dla interakcji z WIMPem. Dane są jeszcze zbyt ubogie aby dało się jednoznacznie i z całą pewnością wykluczyć inne pochodzenie sygnału, natomiast pozwalają wprowadzić wartości graniczne dla teorii próbujących opisać ciemną materię. Źródła: Cryogenic Dark Matter Search: Latest results of CDMS-II Zdjęcie: CDMS Original press release follows: Latest Results in the Search for Dark Matter Astronomical observations from telescopes, satellites and measurements of the cosmicmicrowave background have led scientists to believe that most of the matter in the universeneither emits nor absorbs


light. This dark matter would have provided the gravitationalscaffolding that caused normal matter to coalesce into the galaxies we see today. In particular,we think our own galaxy is embedded within an enormous cloud of dark matter. As our solarsystem rotates around the galaxy, it moves through this cloud. Particle physics theories suggest that dark matter may be composed of Weakly InteractingMassive Particles (WIMPs). Scientists expect these particles to have masses comparable to, orperhaps heavier than, atomic nuclei. Although such WIMPs would rarely interact with normalmatter, they may occasionally scatter from an atomic nucleus like billiard balls, leaving a smallamount of energy that might be detectable under the right conditions. The Cryogenic Dark Matter Search (CDMS) experiment, located a half-mile underground at theSoudan mine in northern Minnesota, uses 30 detectors made of germanium and silicon in anattempt to detect such WIMP scatters. The detectors are cooled to temperatures very nearabsolute zero. Particle interactions in the crystalline detectors deposit energy in the form of heat,and in the form of charges that move in an applied electric field. Special sensors detect thesesignals, which are then amplified and recorded in computers for later study. A comparison of thesize and relative timing of these

73 z 93

two signals can allow the experimenters to distinguish whetherthe particle that interacted in the crystal was a WIMP or one of the numerous known particlesthat come from radioactive decays, or from space in the form of cosmic rays. These backgroundparticles must be highly suppressed if we are to see a WIMP signal. Layers of shieldingmaterials, as well as the half-mile of rock above the experiment, are used to provide suchsuppression. The CDMS experiment has been searching for dark matter at Soudan since 2003. Previous datahave not yielded evidence for WIMPs, but have provided assurance that the backgrounds havebeen suppressed to the level where as few as 1 WIMP interaction per year could have beendetected. We are now reporting on a new data set taken in 2007- 2008, which approximately doubles thesum of all past data sets. With each new data set, we must carefully evaluate the performance ofeach of the detectors, excluding periods when they were not operating properly. Detectoroperation is assessed by frequent exposure to sources of two types of radiation: gamma rays andneutrons. Gamma rays are the principal source of normal matter background in the experiment.Neutrons are the only type of normal matter particles that will interact with germanium nuclei inthe billiard ball style that WIMPs would, although neutrons

frequently scatter in more than oneof our detectors. This calibration data is carefully studied to see how well a WIMP-like signal(produced by neutrons) can be seen over a background (produced by gamma rays). Theexpectation is that no more than 1 background event would be expected to be visible in theregion of the data where WIMPs should appear. Since background and signal regions overlapsomewhat, achievement of this background level required us to throw out roughly 2/3 of the datathat might contain WIMPs, because these data would contain too many background events.All of the data analysis is done without looking at the data region that might contain WIMPevents. This standard scientific technique, sometimes referred to as ‘blinding’, is used to avoidthe unintentional bias that might lead one to keep events having some of the characteristics ofWIMP interactions but that are really from background sources. After all of the data selectioncriteria have been completed, and detailed estimates of background ‘leakage’ into the WIMPsignal region are made, we ‘open the box’ and see if there are any WIMP events present.In this new data set there are indeed 2 events seen with characteristics consistent with thoseexpected from WIMPs. However, there is also a chance that both events could be due tobackground


particles. Scientists have a strict set of criteria for determining whether a newdiscovery has been made, in essence that the ratio of signal to background events must be largeenough that there is no reasonable doubt. Typically there must be less than one chance in athousand of the signal being due to background. In this case, a signal of about 5 events wouldhave met those criteria. We estimate that there is about a one in four chance to have seen twobackgrounds events, so we can make no claim to have discovered WIMPs. Instead we say thatthe rate of WIMP interactions with nuclei must be less than a particular value that depends on themass of the WIMP. The numerical values obtained for these interaction rates from this data setare more stringent than those obtained from previous data for most WIMP masses predicted bytheories. Such upper limits are still quite valuable in eliminating a number of theories that mightexplain dark matter. What comes next? While the same set of detectors could be operated at Soudan for many moreyears to see if more WIMP events appear, this would not take advantage of new detectordevelopments and would try the patience of even the most stalwart experimenters (not tomention theorists). A better way to increase our sensitivity to WIMPs is to increase the number(or mass) of detectors that might see them, while still maintaining our ability to keepbackgrounds under control. This is precisely what CDMS experimenters (and many othercollaborations worldwide) are now in the process of doing. By summer of 2010, we hope to haveabout three times more Germanium nuclei sitting near absolute zero at Soudan, patiently waitingfor WIMPs to come along and provide the perfect billiard ball shots that will offer compellingevidence for the direct detection of dark matter in the laboratory.

74 z 93


Gwiazda Betlejem

Dwa tysiące lat temu na niebie miało miejsce wyjątkowe zderzenie, które po dziś dzień ma niezwykłe znaczenie dla milionów ludzi na całym świecie i dla wielu przejawia się oczekiwaniem na pierwszą gwiazdę Wigilii. Wiele osób poszukuje odpowiedzi na pytanie czym była Gwiazda Betlejemska zwiastująca narodziny Jezusa. Pomijając ewentualne cudowne wyjaśnienia spróbujemy poszukać wydarzeń astronomicznych, które dla ówczesnych astrologów i astronomów mogły stanowić ów nadzwyczajnych znak. Artykuł poniŜej oparty jest na artykule "What was the Star of Bethlehem?" autorstwa Michaela E. Bakicha, który ukazał się w styczniowym numerze Astronomy (01/2010). Poszukiwania rzeczywistego wydarzenia astronomicznego, które mogło zostać zapamiętane jako Gwiazda Betlejemska, juŜ na samym początku trafiają na istotny problem. OtóŜ nie jest znana precyzyjna data narodzin Jezusa. Biblijny opis pasterzy wypasających trzodę nocą dostarczają natomiast waŜnej wskazówki: od najdawniejszych czasów grudzień i styczeń to miesiące zimne i deszczowe w okolicach Betlejem - okres, kiedy owce są trzymane w zagrodach. Jedynie od lutego do kwietnia, w okresie kiedy rodzą się jagnięta, pasterze wypasają stada nocami. Dlaczego zatem BoŜe Narodzenie obchodzimy 25 grudnia? Decyzję o przyjęciu tej daty podjął papieŜ Juliusz I w roku 350 w oparciu o powszechne przekonanie, Ŝe Zwiastowanie miało miejsce 25 marca. Być moŜe przewaŜyły względy praktyczne - 25 grudnia było obchodzone święto narodzin Słońca Sol Invictus. W tym czasie odbywały się uroczystości celebrujące koniec obniŜania się Słońca - od tego dnia codziennie Słońce było nieco wyŜej, zapowiadając koniec Zimy. Celebracje ułatwiały wczesnym chrześcijanom obchody własnego święta bez ryzyka podejrzeń o udział w zakazanym kulcie. Pozostaje jeszcze kwestia roku, w którym urodził się Jezus. Znów sięgając do Biblii dowiadujemy się, Ŝe Józef i Maria udali się do Betlejem by zapłacić podatki. W tym czasie w Judei uŜywano kalendarza rzymskiego,

75 z 93

liczącego czas od fundacji Rzymu. Nasz kalendarz zaczyna się wraz z rokiem narodzin Jezusa... jednak tę wyznaczył dopiero mnich Dionysius Esiguus około roku 533. Ponadto historycy spierają się czy chodziło mu o pierwszy rok naszej ery, czy o ostatni przed naszą erą. Jeszcze inne zdanie na ten temat miał Johannes Kepler, który - w oparciu o informacje przekazane przez Ŝydowskiego historyka Flawiusza Jozefusa wskazał jako rok narodzin Jezusa rok 4 przed naszą erą. Jezus bowiem urodził się za panowania Heroda Wielkiego, który zmarł wedle słów kronikarza - wkrótce po zaćmieniu KsięŜyca. Tę teorię jednak łatwo moŜna skrytykować, bowiem zaćmienia KsięŜyca są zjawiskami dość częstymi - inne miało miejsce 20 grudnia 1 roku p.n.e. Póki co jednak najczęściej jako rok śmierci Heroda podaje się 4 rok p.n.e. Tu z pomocą przychodzą kwestie podatkowe - w roku 1923 archeolodzy badający ruiny rzymskiej świątyni w Ankarze odkryli zapis dotyczący nakazu poboru podatków w całym cesarstwie Rzymskim, które zostało wydane w 8 p.n.e. Wiemy zatem, Ŝe Jezus urodził się między 8 p.n.e. a - najprawdopodobniej - 6 p.n.e. (z Biblii dowiadujemy się, Ŝe miał około dwóch lat, gdy zmarł Herod). Jedynie Mateusz wspomina w Biblii o gwieździe: Kiedy Jezus narodził się w Betlejem w Judei, za czasów króla Heroda, zjawili się w Jerozolimie magowie


ze Wschodu. I pytali: - Gdzie jest nowo narodzony król Ŝydowski? Bo widzieliśmy Jego wschodzącą gwiazdę i przybyliśmy złoŜyć mu hołd (...) Wtedy Herod, wezwawszy potajemnie magów, wypytywał ich dokładnie o czas ukazanie się gwiazdy i posyłając ich do Betlejem, powiedział: Idźcie i wypytujcie się dokładnie o to Dziecko, a kiedy Je znajdziecie, dajcie mi znać, Ŝebym i ja mógł pokłonić się Jemu. Wysłuchawszy króla wyruszyli w drogę i ta gwiazda, którą widzieli wschodzącą, szła przed nimi, ąz zatrzymała się nad miejscem, w którym było Dziecko. I stanęła. Gdy zobaczyli gwiazdę, ogromnie się ucieszyli (Mateusz 2:1 - 2:10). Choć część badaczy sugerowała, Ŝe Mateusz dodał tę opowieść by wypełnić przepowiednię starotestamentową, większość historyków nie zgadza się z tą sugestią. Niektórzy sugerowali jasny bolid, jednak wyjaśnienie to jest najmniej prawdopodobne, poniewaŜ meteory są zjawiskami krótkotrwałymi, natomiast to co widzieli mędrcy trwało wiele miesięcy. Inni wskazywali kometę - jednak te od czasów staroŜytnych uwaŜano za zwiastunów nieszczęścia - w czasach Jezusa odczytano by jej pojawienie się, jako palec boŜy wskazujący Ziemię i ostrzegający przed nadchodzącym nieszczęściem. Innym wyjaśnieniem mogłoby być pojawienie się gwiazdy nowej lub supernowej jednak brak jakichkolwiek zapisów w kronikach wschodnich

astrologów, w szczególności chińczyków, którzy zjawiska takie skrupulatnie odnotowywali, stawia takie wyjaśnienie pod znakiem zapytania (jednocześnie warto zauwaŜyć, Ŝe pierwsza odnotowana w chińskich kronikach supernowa miała miejsce w roku 185 n.e.). Choć zatem astronomowie odŜegnują się od astrologii, po to by odszukać jakie zjawisko niebieskie mogłoby zostać uznane za wyjątkowe historycy i astronomowie muszą spróbować spojrzeć na niebo okiem staroŜytnego astrologa. A to właśnie oni przybyli na dwór Heroda odczytując z połoŜenia ciał niebieskich nadejście nadzwyczajnego wydarzenia. W owych czasach uwaŜano, Ŝe połoŜenie Słońca, KsięŜyca i planet względem gwiazd wpływa na losy świata. Szczególne znaczenie miały zbliŜenia - koniunkcje - ciał niebieskich. Pierwsza - trzykrotna koniunkcja Jowisza i Saturna - miała miejsce w okresie od końca maja do 5 grudnia w 8 roku p.n.e. Dla staroŜytnych Jowisz był gwiazdą królów, natomiast Saturn opiekował się ludźmi zamieszkującymi basen morza Śródziemnego. Dodatkowo obszar konstelacji Ryb wskazywał na wydarzenia waŜne dla Izraela. Pierwsza koniunkcja miała miejsce na wschodzie o świcie, jednak latem astrolodzy zapewne nie zdecydowaliby się na podróŜ przez pustynie. Kolejna koniunkcja z serii miała miejsce 30 sierpnia - jeŜeli to ją uznano za ponaglenie, trzej królowie dotarliby do

Jerozolimy w okolicach listopada. Stąd po spotkaniu z Herodem wyruszyliby kierowani przez gwiazdę docierając do Betlejem, gdzie na początku grudnia miała miejsce trzecia koniunkcja serii. W czasie podróŜy z Jerozolimy do Betlejem zbliŜające się do siebie planety astrolodzy widzieliby przed sobą. W tamtym czasie przynajmniej jeszcze dwie kolejne koniunkcje mogły być uznane za wskazówkę - w sierpniu 3 roku p.n.e. Jowisz zbliŜył się do Wenus na odległość 0,1°, by następnie we wrześniu 3 p.n.e oraz lutym i maju 2 p.n.e. przejść blisko najjaśniejszej gwiazdy Lwa - Regulusa. Niestety wszystkie te wyjaśnienia moŜna kwestionować - dlaczego bowiem Mateusz pisze o pojedynczej gwieździe jeŜeli obserwacje miałyby dotyczyć dwóch planet? Dlaczego zjawiska tego nie dostrzegł sam Herod - skoro na jego dworze równieŜ byli astrolodzy? Wreszcie dlaczego sam Mateusz odwoływałby się do astrologii - fałszywej i zakazanej wiary ? Zatem pytanie pozostaje otwarte... A dla wszystkich miłośników astronomii ten szczególny, nieznany obiekt na sferze niebieskiej, będący zapowiedzią nadejścia pokoju na świecie, niech pozostanie obietnicą, Ŝe w astronomii tak wiele pozostaje magii i niezwykłości. Obyśmy w nadchodzącym roku mieli wiele pogodnych nocy, które pozwolą nam bliŜej sięgnąć nieba - Ŝyczy Państwu redakcja serwisu teleskopy.net. Źródła: Michael E. Bakich, "What was the Star of Bethlehem?", Astronomy 01/2010 Wikipedia Ilustracja: Les Tres Riches Heures du duc de Berry, Folio 52r - The Adoration of the Magi the Musée Condé, Chantilly. Fragment Biblii z Nowego Testamentu, wydawnictwo Księgarni Św. Wojciecha, Poznań 1994.

76 z 93


Ciemne serce Orła

Teleskop kosmiczny Herschel zajrzał do wnętrza niewidocznego gwiezdnego Ŝłobka ukazując zaskakującą aktywność. Naukowcy naliczyli około 700 rodzących się właśnie gwiazd stłoczonych we wnętrzu włókien pyłowych rozciągniętych w poprzek zdjęcia, które jest pierwszym jakie zostało umieszczone na nowym portalu Europejskiej Agencji Kosmicznej prezentującym najlepsze zdjęcia Herschela. Zdjęcie ukazuje ciemny obłok molekularny leŜący w odległości 1000 lat świetlnych w obszarze konstelacji Orła. Obłok ten obejmuje obszar 65 lat świetlnych i jest tak skryty przez pył, iŜ Ŝaden z wcześniejszych teleskopów podczerwonych nie był w stanie zajrzeć do jego wnętrza. Teraz, dzięki nadzwyczajnej czułości teleskopu w paśmie najdłuŜszych fal widma podczerwonego astronomowie po raz pierwszy mogą ujrzeć wnętrze tego obłoku. Zdjęcie zostało wykonane 24 października za pomocą dwóch instrumentów teleskopu - spektrometru PACS (Photodetector Array Camera and Spectrometer) oraz kamery SPIRE (Spectral and Photometric Imaging Receive). Dwa najjaśniejsze fragmenty zdjęcia to miejsca, w których masywne, nowo narodzone gwiazdy pobudzają wodór do świecenia. Astronomowie naliczyli 700 zagęszczeń pyłu i gazu wbudowanych w pyłowe włókna widoczne na zdjęciu. Kiedyś staną się one gwiazdami. Około 100 to protogwiazdy - obiekty na końcowym etapie formacji. KaŜde z nich jest o krok od zainicjowania fuzji nuklearnej, która przekształci je w prawdziwą gwiazdę. Pozostałe 600 jest zbyt słabo rozwinięte, by uznać je za protogwiazdy, ale równieŜ one staną się kiedyś kolejną generacją gwiazd. Źródła: ESA News: Inside the dark heart of the Eagle ESA OSHI - online showcase od Herschel images Zdjęcie: ESA and the SPIRE & PACS consortia, P. André (CEA Saclay) for the Gould’s Belt Key Programme Consortia PołoŜenie: RA 18h 31' 29.00”; Dek -2° 11' 51.00”; mapka: Stellarium Original press release follows: Inside the dark heart of the Eagle Herschel has peered inside an unseen stellar nursery and revealed surprising amounts of activity. Some 700 newly-forming stars are estimated to be crowded into filaments of dust stretching through the image. The image is the first new release of ‘OSHI’, ESA’s Online Showcase of Herschel Images. This image shows a dark cloud 1000 light-years away in the constellation Aquila, the Eagle. It covers an area 65 light-years across and is so shrouded in dust that no previous infrared satellite has been able to see into it. Now, thanks to Herschel’s superior sensitivity at the longest wavelengths of the infrared, astronomers have their first picture of the interior of this cloud. It

77 z 93


was taken on 24 October using two of Herschel’s instruments: the Photodetector Array Camera and Spectrometer (PACS) and the Spectral and Photometric Imaging Receiver (SPIRE). The two bright regions are areas where large newborn stars are causing hydrogen gas to shine. The new OSHI website that goes live today will become the library of Herschel’s best images. Stunning views of the infrared sky will be made available as the mission progresses. Each will be captioned in a way to make them accessible to media representatives, educators and the public. Embedded within the dusty filaments in the Aquila image are 700 condensations of dust and gas that will eventually become stars. Astronomers estimate that about 100 are protostars, celestial objects in the final stages of formation. Each one just needs to ignite nuclear fusion in its core to become a true star. The other 600 objects are insufficiently developed to be considered protostars, but these too will eventually become another generation of stars. This cloud is part of Gould’s Belt, a giant ring of stars that circles the night sky – the Solar System just happens to lie near the centre of the belt. The first to notice this unexpected alignment, in the mid-19th century, was England’s John Herschel, the son of William, after whom

78 z 93

ESA’s Herschel telescope is named. But it was Boston-born Benjamin Gould who brought the ring to wider attention in 1874. Gould’s Belt supplies bright stars to many constellations such as Orion, Scorpius and Crux, and conveniently provides nearby star-forming locations for astronomers to study. Observing these stellar nurseries is a key programme for Herschel, which aims to uncover the demographics of star formation and its origin, or in other words, the quantities of stars that can form and the range of masses that such newborn stars can possess. Apart from this region of Aquila, Herschel will target 14 other star-forming regions as part of the Gould’s Belt Key Programme.


Hubble odnajduje najmniejszy jak dotąd obiekt z pasa Kuipera

Teleskop kosmiczny NASA Hubble Space Telescope odkrył najmniejszy obiekt Pasa Kuipera, jaki do tej pory zaobserwowano w świetle widzialnym. Pas Kuipera to ogromny pierścień lodowych odłamków leŜący na zewnętrznej krawędzi Układu Słonecznego za orbitą Neptuna. Odkryt obiekt ma średnicę 975 metrów i znajduje się w odległości 6 760 milionów kilometrów. Najmniejszy znany do tej pory obiekt Pasa Kuipera (KBO) był pięćdziesiąt razy większy. Odkrycie to stanowi pierwszy obserwacyjny dowód istnienia w pasie Kuipera populacji ciał o rozmiarach komet, które powstają w wyniku kolizji pomiędzy większymi obiektami. Oznacza to, Ŝe obiekty w tym rejonie ewoluują na drodze zderzeń, czyli podlegały zmianom w trakcie 4,5 miliarda lat istnienia Układu Słonecznego. Obiekt wykryty przez Hubble'a ma jasność +35 magnitudo - a zatem jest 100 razy słabszy, niŜ obiekty, które Hubble moŜe dostrzec bezpośrednio. Jak zatem moŜlwie było jego odkrycie? OtóŜ w artykule, który został opublikowany 17 grudnia na łamach Nature zespół kierowany przez Hilke Schlichting z Caltech pokazuje, jak ślad obiektu został uzyskany z danych słuŜących teleskopowi Hubble'a do orientacji w przestrzeni, a nie za pomocą bezpośredniego obrazowania. Teleskop Hubble'a wykorzystuje trzy sensory precyzyjne kamery FGS (Fine Guidance Sensors) do określania połoŜenia obserwatorium w przestrzeni na podstawie obserwacji wybranych gwiazd. Sensory te wykorzystują falowe właściwości światła aby dokonywać dokładnych pomiarów połoŜenia gwiazd. Schlichting odkryła Ŝe instrumenty te są tak dokładne, iŜ potrafią zarejestrować efekty przejścia małych obiektów przed gwiazdami. Przejście takie spowodowałoby krótkotrwałą okultację (zakrycie) gwiazdy oraz pojawienie się w danych FSG dyfrakcyjnej sygnatury

powstałej w wyniku ugięcia światła wokół przesłaniającego KBO. Zespół wybrał do analizy dane z 4,5 lat obserwacji FGS. W tym czasie Hubble spędził 12 000 godzin obserwując wąski, 20-stopniowy pas wzdłuŜ płaszczyzny ekliptyki - w rejonie, w którym znajduje się większość obiektów Pasa Kuipera. Przeanalizowano obserwacje 50 000 gwiazd. W bazie odkryto zaledwie jedno wydarzenie o długości 0,3 sekundy - było to moŜliwe jedynie dzięki temu, Ŝe FSG rejestruje zmiany światła gwiazd 40 razy na sekundę. Źródła: HubbleSite: Hubble Finds Smallest Kuiper Belt Object Ever Seen Ilustracja: NASA, ESA, and G. Bacon (STScI) Original press release follows: Hubble Finds Smallest Kuiper Belt Object Ever Seen NASA's Hubble Space Telescope has discovered the smallest object ever seen in visible light in the Kuiper Belt, a vast ring of icy debris that is encircling the outer rim of the solar system just beyond Neptune. The needle-in-a-haystack object found by Hubble is only 3,200 feet across and a whopping 4.2 billion miles away. The smallest Kuiper Belt Object (KBO) seen previously in reflected light is roughly 30 miles across, or 50 times larger. This is the first

79 z 93


observational evidence for a population of comet-sized bodies in the Kuiper Belt that are being ground down through collisions. The Kuiper Belt is therefore collisionally evolving, meaning that the region's icy content has been modified over the past 4.5 billion years. The object detected by Hubble is so faint — at 35th magnitude — it is 100 times dimmer than what Hubble can see directly.

signature in the FGS data as the light from the background guide star was bent around the intervening foreground KBO. They selected 4.5 years of FGS observations for analysis. Hubble spent a total of 12,000 hours during this period looking along a strip of sky within 20 degrees of the solar system's ecliptic plane, where the majority of KBOs should dwell. The team analyzed the FGS observations of 50,000 guide stars in total.

So then how did the space telescope uncover such a small body? In a paper published in the December 17th issue of the journal Nature, Hilke Schlichting of the California Institute of Technology in Pasadena, Calif., and her collaborators are reporting that the telltale signature of the small vagabond was extracted from Hubble's pointing data, not by direct imaging. Hubble has three optical instruments called Fine Guidance Sensors (FGS). The FGSs provide high-precision navigational information to the space observatory's attitude control systems by looking at select guide stars for pointing. The sensors exploit the wavelike nature of light to make precise measurement of the location of stars. Schlichting and her co-investigators determined that the FGS instruments are so good that they can see the effects of a small object passing in front of a star. This would cause a brief occultation and diffraction

Scouring the huge database, Schlichting and her team found a single 0.3-second-long occultation event. This was only possible because the FGS instruments sample changes in starlight 40 times a second. The duration of the occultation was short largely because of the Earth's orbital motion around the Sun. They assumed the KBO was in a circular orbit and inclined 14 degrees to the ecliptic. The KBO's distance was estimated from the duration of the occultation, and the amount of dimming was used to calculate the size of the object. "I was very thrilled to find this in the data," says Schlichting. Hubble observations of nearby stars show that a number of them have Kuiper Belt–like disks of icy debris encircling them. These disks are the remnants of planetary formation. The prediction is that over billions of years the debris should collide, grinding the KBO-type objects down to ever smaller pieces that were not part of the original Kuiper Belt population. The finding is a powerful illustration of the capability of archived Hubble data to produce important new discoveries. In an effort to uncover additional small KBOs, the team plans to analyze the remaining FGS data for nearly the full duration of Hubble operations since its launch in 1990.

80 z 93


Astronomowie badają czarne dziury

Międzynarodowy zespół astronomów przeprowadził obserwacje czterech super masywnych czarnych dziur w jądrach galaktyk. Badania te dostarczają nowych informacji na temat mechanizmów funkcjonowania owych obiektów. Wyniki badań zostały opublikowane na łamach Astronomy and Astrophysics. Owe super masywne czarne dziury określane są mianem aktywnych jąder galaktycznych (AGN). Po raz pierwszy zespół badał kwazara z aktywnym jądrem połoŜony w odległości ponad miliarda lat świetlnych od Ziemi. Do badań wykorzystano bliźniacze teleskopy Keck w obserwatorium na szczycie Mauna Kea na Hawajach. Dodatkowo wykorzystano Brytyjski Teleskop Podczerwony (UKIRT) aby uzyskać aktualne zdjęcia galaktyk w podczerwieni. Źródła: UC Santa Barbara: Scientists Observe Super-Massive Black Holes Using Keck Observatory in Hawaii Zdjęcie: M. Kishimoto, MPIfR Original press release follows: Scientists Observe Super-Massive Black Holes Using Keck Observatory in Hawaii An international team of scientists has observed four super-massive black holes at the center of galaxies, which may provide new information on how these central black hole systems operate. Their findings are published in December's first issue of the journal Astronomy and Astrophysics. These super-massive black holes at the center of galaxies are called active galactic nuclei. For the first time, the team observed a quasar with an active galactic nucleus, as part of the group of four, which is located more than

81 z 93

a billion light years from Earth. The scientists used the two Keck telescopes on top of Mauna Kea in Hawaii. These are the largest optical/infrared telescopes in the world. The team also used the United Kingdom Infrared Telescope (UKIRT) to follow up the Keck observations, to obtain current near-infrared images of the target galaxies. "Astronomers have been trying to see directly what exactly is going on in the vicinity of these accreting super-massive black holes," said co-author Robert Antonucci, a UC Santa Barbara astrophysicist. He explained that the nuclei of many galaxies show intense radiation from X-ray to optical, infrared, and radio, where the nucleus may exhibit a strong jet –– a linear feature carrying particles and magnetic energy out from a central super-massive black hole. Scientists believe these active nuclei are powered by accreting super-massive black holes. The accreting gas and dust are especially bright in the optical and infrared regions of the electromagnetic spectrum. Scientists can now separate the emission from the regions outside the black hole from that in the very close vicinity of the black hole. This is the location of the most interesting physical process, the actual swallowing of matter by the black hole. "While not resolving this extremely small region directly,


we can now better subtract the contribution from surrounding matter when we take a spectrum of the black hole and its surroundings, isolating the spectrum from the matter actually being consumed and lost forever by the hole," said Antonucci. To observe such a distant object sharply enough in infrared wavelengths requires the use of a telescope having a diameter of about 100 meters or more. Instead of building such a large infrared telescope, which is currently impossible, a more practical way is to combine the beams from two or more telescopes that are roughly 100 meters apart. This method, used in radio astronomy for decades, is new for the infrared part of the spectrum. This type of instrument is called a long-baseline interferometer. The Keck telescopes are separated by 85 meters and can be used as an interferometer. Combining the light from the telescopes allows astronomers to detect an interference pattern of the two beams and infer what the black hole vicinity looks like, explained first author Makoto Kishimoto, of the Max Planck Institute for Radio Astronomy in Bonn, Germany. Kishimoto and Antonucci have a longstanding research collaboration, which began with Kishimoto's post-doctoral fellowship with Antonucci in the UCSB Department of Physics a decade ago. Antonucci points out that most of the credit

82 z 93

for this current work goes to Kishimoto. In 2003, astronomer Mark Swain at the Jet Propulsion Laboratory and his collaborators used the Keck Interferometer to observe the material accreting around one super-massive black hole, called NGC 4151. This is one of the brightest black holes in the optical and infrared wavelengths. The observations provided astronomers with the first direct clue about the inner region of a super-massive black hole system, said Antonucci. "The results looked puzzling in 2003," said Kishimoto. "But with the new data and with more external information, we are quite sure of what we are seeing." According to the team's results, the Keck Interferometer has just begun to resolve the outer region of an active galactic nucleus's accreting gas, where co-existing dust grains are hot enough to evaporate, transitioning directly from a solid to a gas. The W. M. Keck Observatory is a scientific partnership of the California Institute of Technology, the University of California, and NASA.


Polacy odkrywają parę niezwykłych brązowych karłów

Badania międzynarodowego zespołu astronomów, kierowanego przez prof. Aleksandra Wolszczana, obecnie pracującego na Penn State pozwoliły odkryć dwa brązowe karły krąŜące wokół olbrzymiej, starej gwiazdy. Odkrycie to wskazuje, Ŝe planety mogą powstawać wokół gwiazd znacznie szybciej niŜ do tej pory sądzono.

Fakt, Ŝe te brązowe karły nadal wokół niej krąŜą oznacza, Ŝe musiały zebrać duŜo materii w bardzo szybkim czasie i musiały być w pełni ukształtowane w momencie, gdy gwiazda macierzysta się zapaliła

karłów wokół gwiazdy macierzystej oznacza, Ŝe musiały powstać z ogromnego obłoku prymitywnej materii, która otaczała gwiazdę w młodości. -"W takim razie "- dodaje Wolszczan -" jeŜeli zsumujemy minimalne masy obu obiektów wiemy, Ŝe dysk wokół gwiazdy musiał być niezwykle masywny."

Prof. Aleksander Wolszczan

Gwiazda, wokół której krąŜą brązowe karły BD +20 2457 - to olbrzym klasy K2 - stara, rozdęta gwiazda zbliŜająca się do kresu istnienia. DostrzeŜenie okrąŜających ją brązowych karłów to pierwszy tego rodzaju przypadek i oznacza unikalny wgląd w mechanizmy powstawania tego typu obiektów. Wyniki badań prowadzonych wspólnie przez Centrum Astronomii UMK w Toruniu i Centrum Egzoplanet Uniwersytetu Pensylwania zostały opublikowane na łamach Astrophysical Journal. Brązowe karły to ciemne, trudne do wykrycia obiekty stanowiące formę przejściową pomiędzy gwiazdami i planetami. Są zbyt lekkie by w ich jądrach rozpoczęła się fuzja termojądrowa jak w gwiazdach, lecz zbyt masywne, by były planetami. WciąŜ niewiele wiadomo na temat mechanizmów prowadzących do ich powstania. "Kiedy odnajdujemy pojedynczego brązowego karła nie wiemy jak powstał "mówi Wolszczan. -" Być moŜe powstaje podobnie jak planety, być moŜe jak gwiazdy." Ujrzenie pary

W celu dokonania odkrycia astronomowie wykorzystali spektrograf wysokiej rozdzielczości zainstalowany na teleskopie Hobby-Eberly w zachodnim Teksasie. Rozdzielając światło gwiazdy BD +20 2457 astronomowie poszukiwali charakterystycznego przesuwania się linii widmowych będącego wynikiem przemieszczania się gwiazdy pod wpływem oddziaływań grawitacyjnych towarzyszących jej - niewidzialnych inaczej - obiektów. Badanie jak szybko, i jak silnie, linie te przesuwają się pozwoliła astronomom oszacować masy obiektów, jak równieŜ kształt orbit. Astronomowie ustalili, Ŝe karły mają masy co najmniej 21 i 13 razy większe od masy Jowisza - co oznacza, Ŝe najprawdopodobniej ich masa jest większa niŜ minimalna masa brązowego karła. Oddalone są od gwiazdy macierzystej 1,5 i 2 razy dalej niŜ Ziemia od Słońca obiegając ją w czasie 380 i 622 dni. Jednak to co jest najdziwniejsze to czas potrzebne na ich powstanie. Kilka milionów lat temu BD +20 2457 była gwiazdą ciągu głównego - czyli, podobnie jak Słońce, spalała wodór. Jednak, ze względu Ŝe gwiazda

83 z 93


ta jest trzykrotnie cięŜsza od Słońca była od niego znacznie gorętsza i jaśniejsza. "Intensywne promieniowanie gwiazdy rozgrzałoby i odparowało wszystko, co jeszcze w tym czasie miałoby wokół niej powstać "- mówi Wolszczan. -" Fakt, Ŝe te brązowe karły nadal wokół niej krąŜą oznacza, Ŝe musiały zebrać duŜo materii w bardzo szybkim czasie i musiały być w pełni ukształtowane w momencie, gdy gwiazda macierzysta się zapaliła." Gwieździe takiej jak BD +20 2457 potrzeba około 10 milionów lat by powstać i wejść na ciąg główny. Naukowcy szacują, Ŝe aby nadąŜyć za gwiazdą macierzystą brązowe karły musiały zbierać mniej więcej tyle masy co masa KsięŜyca kaŜdego roku. -" Wygląda zatem, Ŝe konieczna jest kombinacja kilku mechanizmów fizycznych do wyprodukowania brązowego karła "- mówi Wolszczan. -" Miast liczyć wyłącznie na akrecję (powolną akumulację materii), brązowy karzeł własną grawitacją wspomaga proces zbierania materii przyspieszając przyrost." Współautorami badań byli Andrzej T. Niedzielski, Grzegorz Nowak i Monika Adamów. Źródła: PennState University: Brown dwarf pair mystifies astronomers Ilustracja: NASA Robert Hurt, IPAC Original press release follows: Brown dwarf pair mystifies astronomers Two

84 z 93

brown dwarf-sized objects orbiting a giant old star show that planets may assemble around stars more quickly and efficiently than anyone thought possible, according to an international team of astronomers. "We have found two brown dwarf-sized masses around an ordinary star, which is very rare," said Alex Wolszczan, Evan Pugh professor of astronomy and astrophysics, Penn State and lead scientist on the project. The star, BD +20 2457, is a K2 giant -- an old bloated star nearing the end of its life. Seeing a pair of brown dwarfs around a K-type giant is a first for astronomers and offers a unique window into how they can be produced. The researchers from the Torun Center for Astronomy, Poland and the Center for Exoplanets and Habitable Worlds, Penn State report their findings in the current issue of the Astrophysical Journal. Brown dwarfs are dim, elusive objects that straddle the dividing line between planets and stars. They are too massive to be planets, but not massive enough to generate the fusion-powered energy of a star. These stellar cousins represent a kind of "missing link" between planets and stars, but little is known about how they are made. "If we find one brown dwarf, we are not sure where it came from," Wolszczan explained. "It could be either from the process of planet

formation or it could be a direct product of star formation." Seeing two of them around a parent star means they must have originally formed from the enormous supply of raw materials that surrounded the star when it was young. Astronomers call this thick, solar system-sized pancake of gas and dust the "circumstellar disk." "If that is the case," he continued, "then if we add up the minimum masses of these two objects, we know the disk had to be extremely massive." To find these faint companions, the astronomers used the High Resolution Spectrograph on the Hobby-Eberly Telescope in west Texas to split up the light of BD +20 2457. This technique is similar to the way a prism breaks light into a rainbow -- spectrum -- of colors. They looked for shifts in color of certain features in the spectrum, called spectral lines, as the dwarfs moved around the star and caused the star to wobble back and forth from their gravitational tugs. When the brown dwarfs' gravitational influence causes BD +20 2457 to move towards Earth slightly, its spectral lines decrease in wavelength, becoming slightly bluer. As it moves away, the wavelengths increase, becoming slightly redder. By noting how quickly and strongly the spectral lines shift, astronomers can infer the objects' masses, as well as the sizes and shapes of their orbits. The


scientists determined that the two companions are at least 21 and 13 times the mass of Jupiter. Therefore, they are likely to exceed the minimum mass of a brown dwarf, 13 times the mass of Jupiter. They are separated from their star by about 1.5 and 2 times the distance between the Earth and the sun and complete a "year" in 380 and 622 days, respectively. What is even more unusual is the timescale involved in making these brown dwarfs. Several million years ago, BD +20 2457 was on the "main sequence," the stage in stellar evolution where the star produced light by burning its hydrogen fuel, much like our sun does now. Except this star, three times the mass of the sun, was much hotter and more luminous. "The intense radiation of this star would have heated up and evaporated anything that was still forming around it," Wolszczan said. "The fact that these dwarfs are still here means that they had to accumulate a lot of material very quickly and be fully formed by the time the star 'switched on.' " A star like BD +20 2457 takes about 10 million years to form and enter the main sequence. As a rough estimate, in order keep up with their parent star, the dwarfs would have to accrue as much mass as the Earth's moon every year. "The lesson from this is that a combination of physical mechanisms may be responsible for making brown dwarfs," Wolszsczan said. "Instead of just growth by accretion (the steady accumulation of material), the dwarfs' own gravity may help them gather more mass and speed up their formation." Wolszczan worked with Andrzej T. Niedzielski, Grzegorz Nowak and Monika Adam贸w. NASA and the Polish Ministry of Science and Higher Education provided funding for this project.

85 z 93


Taniec pogo w wykonaniu gwiazd...

Gwiazdy określane jako błękitni maruderzy (blue stragglers) od pięćdziesięciu lat stanowią zagadkę. Gwiazdy te na podobieństwo podstarzałych gwiazd Hollywood świecą jasno, są starsze niŜ wskazywałby ich wygląd a ich swą znaczną masę osiągnęły pod koniec Ŝycia. Jak

Te jasne, błękitne gwiazdy powinny były dawno temu zuŜyć zapas paliwawodorowego i wypalić się. Jednak nadal płoną. To oznacza, Ŝe w ten czyinny sposób stosunkowo niedawno zwiększyły masę, a co za tym idzie -zapas paliwa Robert Mathieu

wyjaśnia astronom z UW-Madison, Robert Mathieu: -"Te jasne, błękitne gwiazdy powinny były dawno temu zuŜyć zapas paliwa wodorowego i wypalić się. Jednak nadal płoną. To oznacza, Ŝe w ten czy inny sposób stosunkowo niedawno zwiększyły masę, a co za tym idzie - zapas paliwa." W artykule opublikowanym na łamach Nature Mathieu wraz z Aaronem Gellerem dowodzą, Ŝe w większości, a być moŜe nawet we wszystkich przypadkach gwiazdy te kradną masę od towarzyszących im gwiazd, czasem wprost zderzając się z nimi w procesie, który do niedawna przez większość astronomów uwaŜano za mało prawdopodobny. W artykule tym autorzy dowodzą, Ŝe metody zdobywania masy przez błękitnych maruderów pasują do kaŜdego z trzech scenariuszy proponowanych przez astrofizyków co pozwala im rosnąć i nadal świecić podczas gdy gwiazdy o podobnej masie i wieku dawno zamieniły się w wypalone resztki. Według Mathieu prawdopodobieństwo zderzeń gwiazd rośnie znacznie

we wnętrzu gromad, gdzie systemy gwiezdne są stłoczone jak tancerze pogo a ich orbity są zakłócane co prowadzi do kolizji. Przedstawione wyniki opierają się na dokładnych, trwających dekadę obserwacjach starej gromady NGC 188, leŜącej w odległości 6000 lat świetlnych w kierunku zbliŜonym do połoŜenia Gwiazdy Polarnej. NGC 188 to zgrupowanie kilku tysięcy gwiazd o podobnym wieku, wśród których odkryto 21 błękitnych maruderów. Astrofizycy zaproponowali trzy hipotetyczne mechanizmy prowadzące do przyrostu masy błękitnych maruderów, w kaŜdym gwiazdom tym towarzyszy druga gwiazda. Pierwszy z proponowanych mechanizmów dotyczy ciasnego układu dwóch gwiazd, z których jedna rozdyma się w fazie czerwonego olbrzyma. W tym okresie czerwonemu olbrzymowi zaczyna kończyć się paliwo jądrowe jednak w procesie puchnięcia jego zewnętrzne warstwy zostają przechwycone przez kompana, a dodatkowa masa pozwala mu rozpalić się nowym blaskiem. Drugi z proponowanych mechanizmów to zderzenie gwiazd, jednak uwaŜano, Ŝe prawdopodobieństwo takiego zdarzenia jest bliskie zeru. Wskutek oddziaływań grawitacyjnych, podczas chaotycznych ruchów gwiazd,wędrujących po krzyŜujących się orbitach wewnątrz ciasnych gromadprawdopodobieństwo to znacznie rośnie. Trzeci proponowany mechanizm jest bardzo podobny do drugiego, z tym Ŝe opisuje bliskie

86 z 93


przejście obok układu podwójnego trzeciej gwiazdy, która zakłóca orbity pary prowadząc do ich zespolenia się w jedną, masywniejszą gwiazdę.

all cases, steal that mass from companion stars and that they sometimes do so by crashing into their neighbors, a scenario once thought far-fetched by astronomers.

Mathieu bada gromadę NGC 188 od dziesięciu lat, w większości korzystając z 3,5 metrowego teleskopu WIYN na Kitt Peak.

In the new Nature report, Geller and Mathieu show that the mass-gathering ways of blue stragglers conform to all three of the scenarios astrophysicists have dreamed up for them to get bigger and continue to shine brightly when stars of a similar age and mass have evolved to stellar corpses. The possibility of stellar smashups, says Mathieu, is greatly enhanced in the star cluster mosh pit as binary star systems brush up against one another and swirl into intersecting and, sometimes, collision-course orbits.

Źródła: University of Wisconsin-Madison: Stellar mosh pit, complete with crashing stars, resolves a mystery Ilustracja: Barry Roal Carlsen Original press release follows: Stellar mosh pit, complete with crashing stars, resolves a mystery For almost 50 years, astronomers have puzzled over the youthful appearance of stars known as blue stragglers. Blue stragglers are the timeworn Hollywood starlets of the cosmos: They shine brightly, they are older than they appear, and they have, disconcertingly, gained mass at a late stage of life. "These blue, luminous stars should have used up their hydrogen fuel and flamed out long ago," explains Robert Mathieu, a UW-Madison astronomer. "Yet they are still here. By some means or another, they have recently increased their mass, their fuel supply." Now, Mathieu and Wisconsin colleague Aaron Geller, writing Dec. 24 in the journal Nature, show that blue stragglers, in most if not

87 z 93

The new insight into the delayed evolution of blue stragglers, stars first observed and named in the 1950s, rests on a decade of careful observation of an old star cluster known as NGC 188. Situated in the sky near Polaris, the North Star, and located some 6,000 light years from Earth, NGC 188 is a gathering of perhaps several thousand stars, all about the same age, and has 21 blue stragglers. Recently, astrophysicists hypothesized that blue stragglers got bigger in three possible ways, all of them involving companion stars that orbit one another. The first suggested possibility, Mathieu explains, involves two stars in a relatively close binary

orbit with one of the stars puffing up into a red giant, a type of star that has run out of fuel and that then grows to be much larger than an ordinary star. In this scenario, the red giant dumps its outer envelope onto its companion star, setting the stage for it to become a blue straggler. More recently, astronomers are seeing ways for stars to collide, once thought to be impossible. The odds of ordinary stars colliding are almost nil, but when binary star systems cross paths, gravitational chaos ensues and there is a much greater chance of stellar smashups, Mathieu notes. The third way a blue straggler might be created is when a third star brushes up against a binary star system, exerting enough pull for the binary stars to merge with each other into one more massive star. "In all three scenarios, you end up with more massive stars called blue stragglers," notes Mathieu. "In short, these are stars that seem to go bump in the night." An expert on binary stars, Mathieu has been observing the NGC 188 star cluster for a decade. Much of the observing was done using the 3.5-meter WIYN Telescope on Kitt Peak, Ariz., an observatory operated by UW-Madison, Indiana University, Yale and the National Optical Astronomical Observatories. Mathieu and his colleagues noted that at least three-quarters of the


blue stragglers in the NGC 188 cluster occur in binary systems: "These aren't just normal stars that are straggling behind in their evolution. There is something unusual going on with their companions." Geller, a UW-Madison graduate student, notes that NGC 188 has a relatively large number and diverse types of blue stragglers, including one binary system made up of two blue stragglers. This astonishing object, argues Geller, is emblematic of the complex binary dances and exchanges, including "partner swapping," occurring in the NGC 188 environment: "Almost certainly these blue stragglers formed separately, and then the two binaries that each were in encountered one another, ejecting two of the stars and leaving behind this truly unique object." The long, patient survey of NGC 188's blue stragglers also reveals that the stars are spinning much faster than your average star, a quality that Mathieu and Geller hope to use to determine how recently the blue stragglers were formed. "People have been trying to find distinguishing properties of these stars for 50 years," notes Mathieu. "What blue stragglers are showing us is that life in a star cluster is rarely a lonely existence."

88 z 93


Wampiry i bandyci w M30

Wykorzystując teleskop kosmiczny NASA/ESA Hubble Space Telescope astronomowie odkryli dwie odmienne kategorie odmłodzonych gwiazd w obrębie gromady kulistej Messier 30. Nowe wyniki dowodzą, Ŝe zarówno zderzenia gwiazd jak i proces, określany czasem mianem wampiryzmu, pozwalają gwiazdom przejść operację odmłodzenia prowadzącą do powstania gwiazd znanych jako błękitni maruderzy (blue straggler, dalej BS). Naukowcy odkryli takŜe dowody, Ŝe oba mechanizmy prowadzące do powstania tego rodzaju gwiazd miały miejsce kilka miliardów lat temu, gdy w obrębie gromady doszło do krytycznego, dynamicznego wydarzenia określanego mianem zapaści jądra (core collapse).

Dwie odrębne populacje błękitnych maruderów odkryte w M30 stanowią pozostałość po zapaści jądra, która miała miejsce dwa miliardy lat temu Francesco Ferraro

Gwiazdy w gromadach kulistych są w większości bardzo stare - ich wiek szacuje się na 12 - 13 miliardów lat. Jednocześnie ich niewielki odsetek wydaje się być znacznie młodszy niŜ średni wiek populacji i dlatego, skoro wyglądają jakby zamarudzili gdzieś na ścieŜce swego rozwoju i miast świecić jako czerwone olbrzymy płoną nadal jasnym, błękitnym płomieniem, zostały one nazwane błękitnymi maruderami. Błękitni maruderzy to gwiazdy, które - jak się wydaje - cofnęły się w swym rozwoju zyskując drugą młodość. Zespół astronomów wykorzystał teleskop Hubble by zbadać populację BS w gromadzie M30, która powstała około 13 miliardów lat temu, a została odkryta w 1764 roku przez Charlesa Messiera. Gromada ta leŜy w odległości około 28 000 lat świetlnych i - zawierając kilkaset tysięcy gwiazd - ma średnicę około 90 lat świetlnych. Choć gwiazdy te odkryto na początku lat 50. XX wieku mechanizm ich powstania nadal stanowi zagadkę. "To tak jakby w domu spokojnej starości zobaczyć wśród emerytów grupkę dzieci "- mówi Francesco

89 z 93

Ferraro z Uniwersytetu w Bolonii we Włoszech, kierujący badaniami, których wyniki zostały opublikowane na łamach Nature. Naukowcy od lat badają te gwiazdy i dowiedli, Ŝe w rzeczywistości są one znacznie starsze niŜ wynikałoby to z ich wyglądu. Astronomowie sądzą, Ŝe powstają one w ciasnych układach podwójnych, w których mniej masywna gwiazda zachowuje się jak wampir, wysysając świeŜy wodór z masywniejszego kompana. Nowy zapas paliwa odmładza gwiazdę. Nowe wyniki wskazują, Ŝe część błękitnych maruderów została odmłodzona nie w efekcie wampiryzmu, ale w wyniku zderzeń. Zderzenia te to w większości "czołówki" prowadzące do zlania się gwiazd w wyniku czego powstaje masywna, odmłodzona gwiazda z nowym zapasem paliwa. "Nasze obserwacje wykazują, Ŝe błękitni maruderzy powstający w wyniku kolizji mają nieco odmienne cechy niŜ te, które powstają w efekcie wampiryzmu. To pierwszy bezpośredni dowód iŜ oba mechanizmy zachodzą w rzeczywistości i w tym samy czasie w obrębie jednej gromady "- mówi Giacomo Beccari, ESA, uczestniczący w badaniach. Centralne obszary bardzo gęstych gromad kulistych są niezwykle tłocznymi regionami, w których wzajemne oddziaływania gwiazd są nieuniknione. Naukowcy uwaŜają, Ŝe miliard lub dwa miliardy lat temu w M30 doszło do zapaści jądra, w wyniku czego w centrum doszło do gwałtownego


zwiększenia gęstości gwiazd. To doprowadziło do zwiększenia liczby zderzeń między gwiazdami i doprowadziło do zwiększenia liczby gwiazd BS powstałych w wyniku działania tego procesu. Jednocześnie zwiększenie gęstości zakłóciło orbity BS w układach podwójnych przyspieszając procesy wampiryzmu co doprowadziło do powstania osobnej populacji tych gwiazd. "Prawie 10 procent galaktycznych gromad kulistych przeszło zapaść jądra, jednak po raz pierwszy widzimy jej efekty zapisane w populacji gwiazd "- mówi Barbara Lanzoni z Uniwersytetu Bolonii. "Dwie odrębne populacje błękitnych maruderów odkryte w M30 stanowią pozostałość po zapaści jądra, która miała miejsce dwa miliardy lat temu. W szerszym kontekście nasze odkrycie stanowi bezpośredni dowód wpływu dynamiki gromady na ewolucję gwiazd. Przed nami zbadanie, czy inne gromady kuliste takŜe posiadają dwie odrębne populacje błękitnych maruderów "- podsumowuje Ferraro. Źródła: F. R. Ferraro et al., “Two distinct sequences of blue straggler stars in the globular cluster M30”, 24.12.2009, Nature Hubble Information Centre: Vampires and collisions rejuvenate stars Zdjęcie: NASA, ESA and Francesco Ferraro (University of Bologna) Original

90 z 93

press release follows: Stellar mosh pit, complete with crashing stars, resolves a mystery Using the NASA/ESA Hubble Space Telescope, astronomers have uncovered two distinct kinds of "rejuvenated" stars in the globular cluster Messier 30. A new study shows that both stellar collisions and a process sometimes called vampirism are behind this cosmic "face lift". The scientists also uncover evidence that both sorts of blue stragglers were produced during a critical dynamical event (known as "core collapse") that occurred in Messier 30 a few billion years ago. Stars in globular clusters [1] are generally extremely old, with ages of 12-13 billion years. However, a small fraction of them appear to be significantly younger than the average population and, because they seem to have been left behind by the stars that followed the normal path of stellar evolution and became red giants, have been dubbed blue stragglers [2]. Blue stragglers appear to regress from "old age" back to a hotter and brighter "youth", gaining a new lease on life in the process. A team of astronomers used Hubble to study the blue straggler star content in Messier 30, which formed 13 billion years ago and was discovered in 1764 by Charles Messier. Located about 28 000 light-years away from Earth, this globular cluster —

a swarm of several hundred thousand stars — is about 90 light-years across. Although blue stragglers have been known since the early 1950s, their formation process is still an unsolved puzzle in astrophysics. "It’s like seeing a few kids in the group picture of a rest-home for retired people. It is natural to wonder why they are there," says Francesco Ferraro from the University of Bologna in Italy, lead author of the study that will be published this week in Nature [3]. Researchers have been studying these stars for many years and knew that blue stragglers are indeed old. They were thought to have arisen in a tight binary system [4]. In such a pair, the less massive star acts as a "vampire", siphoning fresh hydrogen from its more massive companion star. The new fuel supply allows the smaller star to heat up, growing bluer and hotter — behaving like a star at an earlier stage in its evolution. The new study shows that some of the blue stragglers have instead been rejuvenated by a sort of "cosmic facelift", courtesy of cosmic collisions. These stellar encounters are nearly head-on collisions in which the stars might actually merge, mixing their nuclear fuel and re-stoking the fires of nuclear fusion. Merged stars and binary systems would both be about twice the typical mass of individual stars in the


cluster. "Our observations demonstrate that blue stragglers formed by collisions have slightly different properties from those formed by vampirism. This provides a direct demonstration that the two formation scenarios are valid and that they are both operating simultaneously in this cluster," says team member Giacomo Beccari from ESA. Using data from the now-retired Wide Field Planetary Camera 2 (WFPC2) aboard Hubble, astronomers found that these "straggling" stars are much more concentrated towards the centre of the cluster than the average star. "This indicates that blue stragglers are more massive than the average star in this cluster," says Ferraro. "More massive stars tend to sink deep into the cluster the way a billiard ball would sink in a bucket of honey." The central regions of high density globular clusters are crowded neighbourhoods where interactions between stars are nearly inevitable. Researchers conjecture that one or two billion years ago, Messier 30 underwent a major "core collapse" that started to throw stars towards the centre of the cluster, leading to a rapid increase in the density of stars. This event significantly increased the number of collisions among stars, and favoured the formation of one of the families of blue stragglers. On the other hand, the increase of stellar crowding due

91 z 93

to the collapse of the core also perturbed the twin systems, encouraging the vampirism phenomenon and thus forming the other family of blue stragglers. "Almost ten percent of galactic globular clusters have experienced core collapse, but this is the first time that we see the effect of the core collapse imprinted on a stellar population," says Barbara Lanzoni, University of Bologna. "The two distinct populations of blue stragglers discovered in Messier 30 are the relics of the collapse of the core that occurred two billion years ago. In a broad context our discovery is direct evidence of the impact of star cluster dynamics on stellar evolution. We should now try to see if other globular clusters present this double population of blue stragglers," concludes Ferraro.


92 z 93


ASTRONOMIA - Przegląd Wiadomości Astronomicznych - wydawnictwo elektroniczne portalu teleskopy.net pod redakcją Tomasza L. Czarneckiego Atelier 17 - Tomasz L. Czarnecki ul. Chałubińskiego 31 44-105 Gliwice (32) 270 0792 e-mail:biuro@teleskopy.net Okładka: NASA, ESA, and F. Paresce (INAF-IASF, Bologna, Italy), R. O'Connell (University of Virginia, Charlottesville), and the Wide Field Camera 3 Science Oversight Committee Wszystkie prawa zastrzeŜone.

93 z 93

Astronomia 12/2009  

Przegląd wiadomości astronomicznych

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you