Page 1

Przegląd Wiadomości Astronomicznych 02 / 2010

© 2007 -2010 Atelier 17 - Tomasz L. Czarnecki - teleskopy.net

1 z 72


2 z 72


Spis Treści Radar NASA ukazuje Haiti po trzęsieniu ziemi Kometa czy zderzenie asteroid Gwiazdy za kurtyną Młode i stare kratery w Sirenum Fossae Para kwazarów Nowa metoda badania egzoplanet Sekwencja Hubble'a sześć miliardów lat temu Nowe obserwacje ukazują zmiany na powierzchni Plutona Node-3 i Cupola - europejskie technologie na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej Mapa najbliŜszych okolic VISTA pokazuje nowe oblicze M42 Rozwiązując zagadkę spinu czarnych dziur Podwójna zorza na Saturnie Nowe filtry teleskopu Gemini Spotkanie z Gwiazdą Śmierci Sondując początki Układu Słonecznego Otwarcie sezonu Phobosa Coraz bliŜej źródła promieniowania kosmicznego Galaktyczne dinozaury Dlaczego w młodym Wszechświecie rodziło się więcej gwiazd Udało się odnaleźć prymitywne gwiazdy poza Drogą Mleczną Pole magnetyczne steruje mechanizmami narodzin masywnych gwiazd XMM-Newton bada ciemną materię w odległych galaktykach Kopernik chemikiem... nie, ale za to pierwiastkiem Obcy w Galaktyce DŜety Enceladusa z bliska Światło, Wiatr i Ogień Pierwsze pomiary wieku materii kometarnej Bardziej obcy Obcy

3 z 72


Radar NASA ukazuje Haiti po trzęsieniu ziemi

Bezzałogowy samolot wyposaŜony w radar o syntetycznej aperturze Laboratorium Napędu Rakietowego NASA JPL UAVSAR (Uninhabited Aerial Vehicle Synthetic Aperture Radar) wykonał przedstawione obok zdjęcia okolic stolicy Haiti, Port-au-Prince 27 stycznia 2010 roku. Miasto, wskazane Ŝółtą strzałką, widoczne jest w pobliŜu centrum zdjęcia. Ciemna linia powyŜej to głównie lotnisko miasta. UAVSAR wystartował 25 stycznia z Centrum Badań Lotu NASA Dryden na pokładzie samolotu Gulfstream III na planowaną na trzy tygodnie misję mającą objąć Haiti oraz część Ameryki Środkowej. TuŜ przed 17 lokalnego czasu 12 stycznia 2010 roku trzęsienie ziemi o sile 7 w skali Richtera wstrząsnęło południową częścią Haiti. Epicentrum leŜało w odległości zaledwie 25 kilometrów na południowy zachód od Port-au-Prince, przy zachodniej krawędzi zobrazowanego obszaru. DuŜa, liniowa, ułoŜona w kierunku równoleŜnikowym dolina w górach na południe od miasta (wskazana czarną strzałką) to miejsce aktywnego uskoku odpowiedzialnego za trzęsienie ziemi - uskok Enriquillo-Plantain Garden. Uskok rozciąga się od zachodniego krańca Haiti, mija Port-au-Prince i wchodzi wgłąb Republiki Dominikany, na wschód od zdjęcia. Z danych historycznych wiemy, Ŝe w XVIII wieku Haiti nawiedziła seria duŜych trzęsień ziemi, a geolodzy sądzą, Ŝe równieŜ one powstawały w obrębie tego uskoku. Dane interferometryczne zebrane przez satelity z radarami SAR wskazują, Ŝe trzęsienie ziemi z 12 stycznia odkształciło segment uskoku na długości 40 kilometrów w kierunku zachodnim od epicentrum, przy czym fragment uskoku widoczny na zdjęciu pozostał nienaruszony. Podejrzewa się, Ŝe trzęsienie zwiększyło napręŜenia w widocznym tutaj segmencie oraz na zachód od naruszonej strefy. To w znacznym stopniu zwiększa ryzyko przyszłych znaczących trzęsień w tym rejonie. Zdjęcie to zostanie połączone z kolejnymi zdjęciami tego samego rejonu, które

4 z 72

mają zostać wykonane za kilka tygodni oraz kolejnymi w przyszłości aby określić przemieszczanie się powierzchi Ziemi. Pomiary interferometryczne pozwolą naukowcom analizować narastanie napęŜenień w strefie uskoku i przewidywać trzęsienia ziemi w tym rejonie. Źródła: NASA: NASA Radar Captures its First Haiti Image Zdjęcie: NASA Original press release follows: NASA Radar Captures its First Haiti Image JPL’s Uninhabited Aerial Vehicle Synthetic Aperture Radar (UAVSAR) captured this false-color composite image of the city of Port-auPrince, Haiti, and the surrounding region on Jan. 27, 2010. Port-au-Prince is visible near the center of the image. The large dark line running east-west near the city is the main airport. UAVSAR left NASA’s Dryden Flight Research Center in Edwards, Calif., Jan. 25, 2010, aboard a modified NASA Gulfstream III aircraft on a three-week campaign that will also take it to Central America. Shortly before 5 p.m. local time on Jan. 12, 2010, a magnitude 7.0 earthquake struck southern Haiti. The earthquake’s epicenter was about 25 kilometers (15 miles) west-southwest of Port-auPrince, close to the west (left) edge of this image.


The large linear east-west valley in the mountains south of the city is the location of the major active fault zone responsible for the earthquake: the Enriquillo-Plantain Garden fault. The fault extends from the western tip of Haiti past Port-au-Prince into the Dominican Republic to the east of this image. Historical records show that the southern part of Haiti was struck by a series of large earthquakes in the 1700s, and geologists believe those were also caused by ruptures on this fault zone. Satellite interferometric synthetic aperture radar measurements show that the Jan. 12 earthquake ruptured a segment of the fault extending from the epicenter westward over a length of about 40 kilometers (25 miles), leaving the section of the fault in this image unruptured. The earthquake has increased the stress on this eastern section of the fault south of Port-au-Prince and the section west of the rupture. This has significantly increased the risk of a future earthquake, according to a recent report by the U.S. Geological Survey. The colors in the image reflect the three different UAVSAR radar polarizations: HH (horizontal transmit, horizontal receive) is colored red; VV (vertical transmit, vertical receive) is colored blue; and HV (horizontal transmit, vertical receive) is colored green. Like a pair of Polaroid sunglasses,

5 z 72

these images are sensitive to different parts of the radar signal that is reflected back from Earth’s surface. The HV polarization is sensitive to volume scattering that typically occurs over vegetation—this gives hills a greenish color. VV polarization is sensitive to surface scattering such as that returned from bare surfaces or water—this gives water a bluish tint. Finally, HH polarization is sensitive to corner-like objects—this gives some urban areas and vegetated regions a reddish tint. The image is roughly 20 kilometers (12.5 miles) wide in the northwest-southeast direction. North is up and radar illumination is from the southeast. This image will be combined with other images of the same area to be acquired later this month and in the future in order to measure the motion of Earth’s surface during the time between images using a technique called interferometry.The interferometric measurements will allow scientists to study the pressures building up and being released on the fault at depth. UAVSAR is a reconfigurable polarimetric L-band synthetic aperture radar (SAR) specifically designed to acquire airborne repeat track SAR data for differential interferometric measurements. For more information about radar polarimetry, see http://www.ccrs.nrcan.gc.ca/resource/tutor/polarim /index_e.php . The radar will eventually be flown aboard an uninhabited, remotely-piloted aircraft such as the Northrop Grumman Global Hawk. The radar was built at JPL with funding by NASA’s Earth Science Technology Office. UAVSAR is managed and operated by JPL under contract with NASA’s Science Mission Directorate, Washington, D.C.


Kometa czy zderzenie asteroid

Teleskop kosmiczny NASA Hubble sfotografował tajemniczy, podobny do litery X wzór szczątków oraz strumienie pyłu wskazujące na to, Ŝe między asteroidami doszło do czołowego zderzenia. Astronomowie od dawna uwaŜali, Ŝe obiekty pasu asteroid zderzają się ze sobą jednak nigdy wcześniej nie udało się sfotografować takiego wydarzenia. Podobny do komety obiekt sfotografowany przez teleskop Hubble'a - o oznaczeniu katalogowym P/2010 A2 został pierwotnie odkryty przez program LINEAR (program poszukiwania bliskich asteroid - Lincoln Near-Earth Asteroid Research) 6 stycznia. Nowe zdjęcia wykonane przez Hubble'a 25 i 29 stycznia ukazują złoŜoną strukturę w pobliŜu jądra obiektu.

Struktura jest zupełnie inna niŜ gładkie otoczki pyłowe otaczające normalne komety. Włókna są zbudowane z pyłu i Ŝwiru, najpewniej niedawno wyrzuconych przez jądro. Niektóre są ukierunkowywane przez ciśnienie promieniowania Słońca i tworzą proste odcinki. Wśród włókien widać poruszające się razem z nimi zgrubienia, które zapewne powstają z maleńkich, niewidocznych ciał macierzystych David Jewitt

"Struktura jest zupełnie inna niŜ gładkie otoczki pyłowe otaczające normalne komety "- mówi kierujący badaniami David Jewitt z Uniwersytetu Kalifornii w Los Angeles. -" Włókna są zbudowane z pyłu i Ŝwiru, najpewniej niedawno wyrzuconych przez jądro. Niektóre są ukierunkowywane przez ciśnienie promieniowania Słońca i tworzą proste odcinki. Wśród włókien widać poruszające się razem z nimi zgrubienia, które zapewne powstają z maleńkich, niewidocznych ciał macierzystych." Ponadto zdjęcie Hubble'a wskazuje, Ŝe główne jądro P/2010 A2 leŜy na zewnątrz halo pyłowego czegoś takiego nigdy nie obserwowano w przypadku komet. Rozmiar jądra szacuje się na 140 metrów średnicy. Normalne komety dostają się do wnętrza Układu Słonecznego z lodowych rezerwuarów pasa Kuipera i obłoku Oorta.

6 z 72

Gdy zbliŜają się do Słońca, ogrzewają się a lód pod powierzchnią odparowuje wyrzucając materię z jądra pod postacią dŜetów. Jednak P/2010 A2 moŜe mieć inne pochodzenie. Jej orbita leŜy w ciepłej, wewnętrznej części pasa asteroid, gdzie najbliŜsi sąsiedzi to suche skały pozbawione materii, którą moŜna by odparować. To pozwala przypuszczać, Ŝe jej złoŜony ogon szczątków jest wynikiem zderzenia pomiędzy dwoma skalnymi obiektami, a nie wynikiem odparowywania ciała macierzystego. Zderzenia asteroid następują z duŜą siłą, ze średnią względną prędkością ponad 5 km/sek. "JeŜeli nasza interpretacja jest poprawna, dwie małe i wcześniej nieznane asteroidy niedawno zderzyły się wytwarzając pióropusze szczątków, które teraz, pod wpływem ciśnienia światła Słońca utworzyły ogon "- mówi Jewitt. Główne jądro P/2010 A2 to zatem być moŜe pozostałość po takim zderzeniu. "Włóknisty wygląd P/2010 A2 jest całkowicie odmienny od obrazów normalnych komet co wskazywałoby na odmienny mechanizm powstania "- mówi Jewitt. Wyjaśnienie to pasowałoby do braku gazu w widmie uzyskanym przez teleskopy naziemne. Pas asteroid zawiera duŜo dowodów dawnych zderzeń, które rozbijały większe ciała macierzyste. Orbita P/2010 A2 pasuje do rodziny asteroid Flora powstałej w wyniku zderzenia kilkaset milionów lat temu (jeden z fragmentów tego zderzenia


być moŜe odpowiadał za wyginięcie dinozaurów 65 milionów lat temu). Jednak do tej pory nie udało się zaobserwować samego zderzenia. Źródła: HubbleSite: Suspected Asteroid Collision Leaves Odd X-Pattern of Trailing Debris Zdjęcie: NASA, ESA, and D. Jewitt (UCLA) Original press release follows: Suspected Asteroid Collision Leaves Odd X-Pattern of Trailing Debris NASA's Hubble Space Telescope has imaged a mysterious X-shaped debris pattern and trailing streamers of dust that suggest a head-on collision between two asteroids. Astronomers have long thought that the asteroid belt is being ground down through collisions, but such a smashup has never before been seen. The comet-like object imaged by Hubble, called P/2010 A2, was first discovered by the LINEAR (Lincoln Near-Earth Asteroid Research program) sky survey on January 6. New Hubble images taken on January 25 and 29 show a complex X-pattern of filamentary structures near the nucleus. "This is quite different from the smooth dust envelopes of normal comets," says principal investigator David Jewitt of the University of California at Los Angeles. "The filaments are made of dust and gravel, presumably recently

7 z 72

thrown out of the nucleus. Some are swept back by radiation pressure from sunlight to create straight dust streaks. Embedded in the filaments are co-moving blobs of dust that likely originate from tiny unseen parent bodies." Hubble also shows that the main nucleus of P/2010 A2 lies outside its own halo of dust. This has never before been seen in a comet-like object. The nucleus is estimated to be 460 feet (140 meters) in diameter. Normal comets fall into the inner regions of the solar system from icy reservoirs in the Kuiper Belt and Oort Cloud. As comets near the Sun and warm, ices near the surface vaporize and eject material from the solid comet nucleus via jets. But P/2010 A2 may have a different origin. It orbits in the warm, inner regions of the asteroid belt where its nearest neighbors are dry rocky bodies lacking volatile materials. This leaves open the possibility that the complex debris tail is the result of an impact between two bodies rather than ices from a parent body simply turning into vapor. Asteroid collisions are energetic, with an average impact speed over 11,000 miles per hour (5 km/s, or five times faster than a rifle bullet). "If this interpretation is correct, two small and previously unknown asteroids recently collided, creating a shower of debris that is being swept back into

a tail from the collision site by the pressure of sunlight," says Jewitt. The main nucleus of P/2010 A2 would be the surviving remnant of this so-called hypervelocity collision. "The filamentary appearance of P/2010 A2 is different from anything seen in Hubble images of normal comets, consistent with the action of a different process," says Jewitt. An impact origin would also be consistent with the absence of gas in spectra recorded using ground-based telescopes. The asteroid belt itself contains abundant evidence for ancient collisions that have shattered precursor bodies into fragments. The orbit of P/2010 A2 is itself consistent with membership in the Flora asteroid family, produced by collisional shattering a few hundred million years ago. (One fragment of that ancient smashup may have struck Earth 65 million years ago, triggering a mass extinction that wiped out the dinosaurs.) But, until now, no such asteroid-asteroid collision has been caught "in the act." Continued observations with Hubble and an armada of ground-based telescopes may reveal the mechanisms by which natural impacts generate dust to supply the zodiacal cloud, a plane of dust in our solar system. At the time of the Hubble observations, the object was approximately 180 million miles (300 million km) from the Sun and 90 million miles (140 million km) from Earth. The Hubble images were recorded with the new Wide Field Camera 3 (WFC3).


Gwiazdy za kurtyną

Europejskie Obserwatorium Południowe opublikowało wspaniałe zdjęcie ogromnego gwiezdnego Ŝłobka wokół NGC 3603, regionu w którym ciągle rodzą się gwiazdy, wykonane przez teleskop VLT (Very Large Telescope). We wnętrzu tej malowniczej mgławicy leŜy jedna z najjaśniejszych i najbardziej zwartych gromad młodych, masywnych gwiazd w Drodze Mlecznej. Obiekt ten moŜy wykorzystać do lokalnych badań nad analogicznymi aktywnymi obszarami w innych galaktykach. W gromadzie tej znajduje się najmasywniejsza znana gwiazda. NGC 3603 to region tzw. rozbłysku gwiazdowego (ang. starburst) - kosmiczna fabryka, w której z rozległego obłoku molekularnego gwałtownie i w duŜej liczbie rodzą się gwiazdy. PołoŜona 22 000 lat świetlnych jest najbliŜszym tego typu obszarem w naszej galaktyce czyniąc z niej najlepsze lokalne laboratorium do badania procesów intensywnej produkcji gwiazd, powszechnych w innych galaktykach, jednak ze względu na duŜe odległości trudnym do badania. Intensywne światło i wiatr młodych, masywnych gwiazd odpowiada za kształt mgławicy odsłaniając kurtyny obłoków gazu i odkrywając setki młodych słońc. Centralna gromada gwiazd we wnętrzu NGC 3603 zawiera tysiące gwiazd róŜnego rodzaju: większość z nich ma masy mniejsze lub zbliŜone do Słońca, jednak najwspanialsze są bardzo masywne gwiazdy bliskie kresu istnienia. Kilka błękitnych nadolbrzymów stłoczyło się w przestrzeni jednego sześciennego roku świetlnego. Wśród nich są trzy gwiazdy Wolfa-Rayeta - ekstremalnie jasne i masywne gwiazdy wyrzucające w przestrzeń ogromne ilości materii zanim eksplodują jako supernowe. Wykorzystując niedawno przeprowadzone badania z wykorzystaniem instrumentu SINFONI teleskopu VLT astronomowie potwierdzili, Ŝe jedna z nich ma masę 120 razy większą od Słońca, co czyni z niej najmasywniejszą gwiazdę w Drodze Mlecznej. Obłoki NGC 3603

8 z 72

dostarczają nam zdjęcia rodzinnego gwiazd na róŜnych etapach Ŝycia - od takich, które wciąŜ otoczone przez kokony zapadającego się gazu dopiero szykują się zabłysnąć jako gwiazdy, przez młode i dojrzałe gwiazdy po te, których czas dobiego końca. Wszystkie one są w podobnym wieku - mając około miliona lat. Fakt, Ŝe są tak róŜnie rozwinięte wynika z niezwykłego zakresu ich mas. Masywne, jasne gwiazdy szybko wypalają zapas paliwa podczas gdy mniej masywne, chłodniejsze i ciemniejsze świecić będą jeszcze przez miliardy lat. Opublikowane zdjęcie zostało wykonane za pomocą instrumentu FORS zainststalowanego na teleskopie VLT w obserwatorium ESO na Cerro Paranal w Chile. Źródła: ESO: The Stars behind the Curtain Zdjęcie: ESO Lokalizacja: RA: 11h15m09.1s; Dek: -61°16'17”, V +9,1 (obiekt nie jest widoczny na niebie z Polski) Original press release follows: The Stars behind the Curtain ESO is releasing a magnificent VLT image of the giant stellar nursery surrounding NGC 3603, in which stars are continuously being born. Embedded in this scenic nebula is one of the most luminous and most compact clusters of young, massive stars in our Milky Way, which therefore serves as an


excellent “local” analogue of very active star-forming regions in other galaxies. The cluster also hosts the most massive star to be “weighed” so far. NGC 3603 is a starburst region: a cosmic factory where stars form frantically from the nebula’s extended clouds of gas and dust. Located 22 000 light-years away from the Sun, it is the closest region of this kind known in our galaxy, providing astronomers with a local test bed for studying intense star formation processes, very common in other galaxies, but hard to observe in detail because of their great distance from us. The nebula owes its shape to the intense light and winds coming from the young, massive stars which lift the curtains of gas and clouds revealing a multitude of glowing suns. The central cluster of stars inside NGC 3603 harbours thousands of stars of all sorts (eso9946): the majority have masses similar to or less than that of our Sun, but most spectacular are several of the very massive stars that are close to the end of their lives. Several blue supergiant stars crowd into a volume of less than a cubic light-year, along with three so-called Wolf-Rayet stars — extremely bright and massive stars that are ejecting vast amounts of material before finishing off in glorious explosions known as supernovae. Using another

9 z 72

recent set of observations performed with the SINFONI instrument on ESO’s Very Large Telescope (VLT), astronomers have confirmed that one of these stars is about 120 times more massive than our Sun, standing out as the most massive star known so far in the Milky Way [1]. The clouds of NGC 3603 provide us with a family picture of stars in different stages of their life, with gaseous structures that are still growing into stars, newborn stars, adult stars and stars nearing the end of their life. All these stars have roughly the same age, a million years, a blink of an eye compared to our five billion year-old Sun and Solar System. The fact that some of the stars have just started their lives while others are already dying is due to their extraordinary range of masses: high-mass stars, being very bright and hot, burn through their existence much faster than their less massive, fainter and cooler counterparts. The newly released image, obtained with the FORS instrument attached to the VLT at Cerro Paranal, Chile, portrays a wide field around the stellar cluster and reveals the rich texture of the surrounding clouds of gas and dust.


Młode i stare kratery w Sirenum Fossae

Kamera Wysokiej Rozdzielczości (HRSC) na pokładzie sondy Mars Express wykonała zdjęcia kraterów o róŜnym wieku w obszarze południowych wyŜyn Marsa znanym jako Sirenum Fossae. Zdjęcie leŜy na współrzędnych marsa 28°S / 189°E, na północ od krateru Magelhaens. Obejmuje obszar o szerokości 127 i długości 230km, z rozdzielczością rzędu 29 metrów / piksel. Sirenum Fossae rozciąga się na długości ponad 2500 km na południowy zachód od regionu wulkanicznego Tharsis, gdzie leŜy największy wulkan Układu Słonecznego Olympus Mons. Sirenum Fossae to system grabenów (rowów tektonicznych), uformowanych przez napręŜenia w skorupie Marsa powstałe w trakcie wznoszenia się regionu Tharsis. Jeden z takich rowów tektonicznych jest widoczny w postaci równoległych linii biegnących w poprzek zdjęcia poniŜej jego centrum. Na podstawie zliczeń kraterów naukowcy uwaŜają, Ŝe WyŜyny południowe są starsze geologicznie niŜ Północne Niziny. Na tym obszarze znajduje się wiele kraterów o średnicy 50 kilometrów, które zazwyczaj są silnie zerodowane, co wskazuje na to, Ŝe powstały bardzo dawno temu. W dolnej - południowej - części zdjęcia widać krater o średnicy 28 kilometrów, który, gdy porównamy go do innych kraterów na zdjęciu jest wyraźnie młodszy - jego krawędzie i centralne wzniesienie nie uległy erozji. W jego okolicy widocznych jest kilka duŜych kraterów. Na zachód leŜy duŜy krater o średnicy 56 km. Kolejne mają średnicę - na północny wschód - 34 i - południe - 9 kilometrów. Na podstawie ich wyglądu moŜna stosunkowo łatwo ustalić kolejność w jakiej powstały. Największe z nich są równieŜ najstarsze, poniewaŜ zostały częściowo zniszczone przez średnich

rozmiarów krater. Najmłodszy jest krater o średnicy 9km, poniewaŜ zniszczył krawędź krateru o średnicy 28km. W środkowej części zdjęcia widać wyŜyną wykazującą ślady erozji w tym, szeroki system doliny na zachodnim stoku. Największy widoczny w całości krater na zdjęciu leŜy na północy i ma średnicę około 50 kilometrów. Wskazuje to, iŜ mamy do czynienia ze starym geologicznie regionem, bowiem kratery tej średnicy rzadko powstawały w późniejszej historii planety. Źródła: ESA Mars Express: Craters young and old in Sirenum Fossae Zdjęcie: ESA/DLR/FU Berlin (G. Neukum) Original press release follows: Craters young and old in Sirenum Fossae The Mars Express High Resolution Stereo Camera has imaged craters both young and old in this view of the Southern Highlands of Mars. Part of the Sirenum Fossae region in the Southern Highlands, the area in this image is centred at about 28°S / 185°E. The image captures an area to the north of the Magelhaens Crater. It extends some 230 km by 127 km and covers about 29 450 sq km, roughly the size of Belgium. The image resolution is approximately 29 metres per pixel. Sirenum Fossae extends for more than 2500 km

10 z 72


to the southwest of the Tharsis volcanic region, which contains Olympus Mons, the highest volcano in our Solar System. Sirenum Fossae is a system of grabens, formed by stresses placed on the crust during the uprising of the Tharsis region. A graben is visible as two sets of parallel lines running from top to bottom to the left of centre. The Southern Highlands are older than the Northern Lowlands, based on the larger number of impact craters seen to cover the region. Craters of 50 km in diameter are common in this area and have usually suffered from erosion, indicating they were formed during ancient times. There is an impact crater with a diameter of about 28 km to the left of the image. In contrast to other craters in its vicinity, it has experienced less erosion – its crater rim and central peak are still preserved. There are three other craters nearby: to the west is a large crater with a diameter of 56 km, to the northeast one that stretches 34 km across and a smaller crater of only 9 km diameter to the south. On the basis of their appearances, the craters can be placed in age order. The largest two are the oldest because they have been partially destroyed by the mid-sized crater. The smallest is the youngest because it has impacted into the rim of the mid-sized crater. In the central part of the image, a plateau is recognisable and shows evidence of further erosion. In particular, there is a broad valley system on the western slope.

11 z 72


Para kwazarów

Przedstawiony kompozyt ukazuje dwie galaktyki w trakcie zlewania się. Zdjęcie wykonane przez obserwatorium rentgenowskie Chandra ukazuje w kolorze niebieskim parę kwazarów leŜących w odległości około 4,6 miliarda lat świetlnych oddalonych od siebie o około 70 tysięcy lat świetlnych. Te jasne obiekty, posiadające wspólny numer katalogowy SDSS J1254+0846 są zasilane przez materię opadającą na super masywne czarne dziury. Optyczne zdjęcie wykonane przez teleskop Baade-Magellan w Chile, w kolorze Ŝółtym ukazuje ogony pływowe - wyrzucone z dwóch zderzających się galaktyk pod wpływem ich wzajemnych oddziaływań grawitacyjnych - strugi gazu i gwiazd przez gaz i pył. Zdjęcie Kwazary to najjaśniejsze, zwarte obiekty to po raz Wszechświata i choć znamy ich około miliona, to pierwszy niezwykle trudno znaleźć dwa obok siebie ukazuje jasną Paul Green (CfA) parę kwazarów uchwyconych w trakcie zlewania się galaktyk. "Kwazary to najjaśniejsze, zwarte obiekty Wszechświata i choć znamy ich około miliona, to niezwykle trudno znaleźć dwa obok siebie "- mówi Paul Green z Centrum Astrofizyki HarvardSmithsonian (CfA), kierujący badaniami. Para kwazarów po raz pierwszy została zauwaŜona w trakcie cyfrowego przeglądu nieba Sloana (SDSS). Następnie były one obserwowane przez teleskop Magellana w celu ustalenia czy są na tyle blisko siebie, by moŜliwe było dostrzeŜenie efektów wzajemnego oddziaływania galaktyk macierzystych. "Ogony pływowe wyrzucane z galaktyk, które obserwujemy w obrazie optycznym są jednoznacznym dowodem, Ŝe mamy do czynienia z trwającym procesem łączenia się galaktyk "dodaje Green. Wynik ten potwierdza hipotezę, iŜ w trakcie łączenia się galaktyk mogą zostać rozpalone pary kwazarów. Dyski galaktyk widzimy prawie dokładnie z góry co moŜe wyjaśniać Ŝe widmo promieniowania rentgenowskiego Chandry nie wykazuje znaków absorbcji

12 z 72

Źródła: Chandra X-Ray Observatory: SDSS J1254+0846 - Quasar Pair Captured in Galaxy Collision Zdjęcie: X-ray (NASA/CXC/SAO/P. Green et al.), Optical (Carnegie Obs./Magellan/W.Baade Telescope/J.S.Mulchaey et al.) Lokalizacja: RA 12h 54m 54.90s | Dec +08° 46' 52.30" Original press release follows: SDSS J1254+0846: Quasar Pair Captured in Galaxy Collision This composite image shows the effects of two galaxies caught in the act of merging. A Chandra X-ray Observatory image shows a pair of quasars in blue, located about 4.6 billion light years away, but separated on the sky by only about 70 thousand light years. These bright sources, collectively called SDSS J1254+0846, are powered by material falling onto supermassive black holes. An optical image from the Baade-Magellan telescope in Chile, in yellow, shows tidal tails gravitational-stripped streamers of stars and gas -fanning out from the two colliding galaxies. This represents the first time a luminous pair of quasars has been clearly seen in an ongoing galaxy merger. "Quasars are the most luminous compact objects in the Universe, and though about a million of them are now known, it's


incredibly hard work to find two quasars side by side," said Paul Green, from the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, MA, who led the study. This pair of quasars was first detected by the Sloan Digital Sky Survey, a large-scale astronomical survey of galaxies and quasars. They were observed with the Magellan telescope to determine whether the quasars were close enough to show clear signs of interactions between their host galaxies. "The tidal tails fanning out from the galaxies that we see in the optical image are a sure sign, the litmus test of an ongoing galaxy merger," said Green. This result represents strong evidence for the prediction that a pair of quasars would be triggered during a merger. The galaxy disks both appear to be nearly face-on to Earth, which may explain why the X-rays from Chandra show no signs of absorption by intervening gas or dust.

13 z 72


Nowa metoda badania egzoplanet

Astronomowie odkryli nową metodę badania atmosfer planet poza Układem Słonecznym (egzoplanet) za pomocą teleskopów naziemnych. Metoda ta moŜe ułatwić poszukiwania planet podobnych do Ziemi, na których występują związki chemiczne powiązane z Ŝyciem. Wyniki prac zostały opublikowane na łamach Nature.

Fakt, Ŝe wykorzystaliśmy w badaniach stosunkowo nieduŜy teleskop jest ekscytujący bowiem oznacza, Ŝe największe naziemne teleskopy będą w stanie wykorzystując tę technikę tworzyć charakterystykę egzoplanet typu ziemskiego. Mark Swain

Astronomowie opracowali nową techniką aby korzystając z relatywnie nieduŜego podczerwonego teleskopu NASA zidentyfikować cząstki organiczne w atmosferze planety rozmiarów Jowisza oddalonej o 63 lata świetlne. UŜywając nowatorskiej metody kalibracji by usunąc systematyczne błędy obserwacyjne uzyskali pomiary ukazujące szczegóły składu i stanu atmosfery planety - co stanowi historyczne osiągnięcie w obserwacjach za pomocą teleskopów na powierzchni Ziemi. Dr Giovanna Tinetti z University College London (UCL), której badania zostały sfinansowane przez Science and Technology Facilities Council (STFC) mówi: -"Ostatecznym celem jest badanie atmosfery planety zdolnej do podtrzymania Ŝycia. Jeszcze nie dotarliśmy do tego punku, ale moŜliwość wykorzystania w tym celu teleskopów na Ziemi w połączeniu z obserwacjami z przestrzeni kosmicznej przyspieszą badania atmosfer egzoplanet." Kierujący badaniami Mark Swain, astronom z Laboratorium Napędu

14 z 72

Rakietowego (JPL) NASA dodaje: -" Fakt, Ŝe wykorzystaliśmy w badaniach stosunkowo nieduŜy teleskop jest ekscytujący bowiem oznacza, Ŝe największe naziemne teleskopy będą w stanie wykorzystując tę technikę tworzyć charakterystykę egzoplanet typu ziemskiego." Obecnie znanych jest juŜ ponad 400 egzoplanet. Większość to olbrzymy gazowe podobne do Jowisza, jednak część to tzw. super-Ziemie - duŜe skaliste planety. Odkrycie planety bliźniaczej Ziemi - o rozmiarach naszej planety i połoŜonej w podobnej odległości od swojej gwiazdy macierzystej - jeszcze jest kwestią przyszłości. Misja NASA Kepler rozpoczęła niedawno poszukiwania i oczekuje się, Ŝe niedługo dostarczy wyników. 11 sierpnia 2007 roku Swain i jego zespół skierował podczerwony teleskop w stronę gorącego "jowisza" - egzoplanety HD 189733b. Co 2,2 dnia planeta to okrąŜa gwiazdę typu K, nieco chłodniejszą i mniejszą od Słońca. Na planecie tej, korzystając z teleskopów orbitalnych, wykryto wcześniej parę wodną, metan i ditlenek węgla. Korzystając ze spektrografu i nowej metody analizy danych zespół powtórzył obserwacje metanu i ditlenku węgla w jej atmosferze. Kluczem nowej metody jest nowatorska metoda kalibracji pozwalająca wyeliminować systematyczne błędy obserwacyjne powodowane przez niestabilność ziemskiej atmosfery oraz przemieszczanie się teleskopu w trakcie


śledzenia celu.

"- kończy Swain.

"W konsekwencji naszych prac zyskaliśmy ekscytującą moŜliwość iŜ inne, odpowiednio wyposaŜone a jednocześnie niekoniecznie wielkie teleskopy na Ziemi zyskają moŜliwość badania egzoplanet "- mówi John Rayner, naukowiec teleskopu podczerwonego NASA ITF (Infrared Telescope Facility), który zbudował spektrograf SpeX wykorzystany w badaniach. -" Są dni, w trakcie których nie moŜemy za pomocą naszego teleskopu dostrzec Słońca. Fakt, Ŝe w inne dni potrafimy uzyskać widmo egzoplanety odległej o 63 lata świetlne jest niezwykły."

Źródła:

W trakcie obserwacji zespół odkrył nieoczekiwanie intensywną emisję podczerwoną metanu po dziennej stronie HD198733b. MoŜe to wskazywać jakiś proces zachodzący w atmosferze planety związany z oddziaływaniem promieniowania ultrafioletowego gwiazdy macierzystej na górne warstwy atmosfery. "BieŜącym celem tej techniki jest stworzenie pełniejszej charakterystyki atmosfery tej i innych egzoplanet, w tym wykrycie cząstek organicznych czy nawet prekursorów Ŝycia, takich, jakie zapoczątkowały ewolucję Ŝycia na Ziemi "- mówi Swain. -" Jesteśmy gotowi podjąć się tego zadania." Pierwszymi celami będą super-Ziemie. Technika ta, w połączeniu z obserwacjami za pomocą teleskopów NASA Hubble, Spitzer i - w przyszłości - James Webb, -" na nam absolutnie wspaniałą technikę badania super-Ziem

15 z 72

Science & Technology Facilities Council: New technique for detecting Earth-like planets Ilustracja: NASA Original press release follows: New technique for detecting Earth-like planets Astronomers have discovered a new ground-based technique to study the atmospheres of planets outside our Solar System, accelerating our search for Earth-like planets with life-related molecules. Their work is reported today (3rd Feb 2010) in the journal Nature. The scientists developed the new technique by using NASA’s relatively small Earth-based Infrared telescope to identify an organic molecule in the atmosphere of a Jupiter-sized planet nearly 63 light-years away. Using a novel calibration method to remove systematic observation errors, they obtained a measurement revealing details of the exoplanet’s atmospheric composition and conditions, an unprecedented achievement from an Earth-based observatory. Dr Giovanna Tinetti from University College London (UCL), whose work on the project was funded by the Science and Technology Facilities Council (STFC), said, “The final goal is to observe the atmosphere of a planet with the

capability to support life. We’re not there yet, but the possibility to use ground-based telescopes in combination with space-based observatories, will speed up the work of studying exoplanet atmospheres.” Lead author Mark Swain, an astronomer at NASA’s Jet Propulsion Laboratory, added, “The fact that we have used a relatively small, ground-based telescope is exciting because it implies that the largest telescopes on the ground, using this technique, may be able to characterize terrestrial exoplanet targets.” Currently, more than 400 exoplanets are known. Most are gaseous like Jupiter, but some "superEarths" are thought to be large terrestrial, or rocky, worlds. A true Earth-like planet the same size as our planet and distance from its star has yet to be discovered. NASA's Kepler mission is searching from space now, and is expected to find several of these earthly worlds. On Aug. 11, 2007, Swain and his team turned the infrared telescope to the hot, Jupiter-size planet HD 189733b in the constellation Vulpecula. Every 2.2 days, the planet orbits a K-type main sequence star slightly cooler and smaller than our Sun. HD189733b had already yielded breakthrough advances in exoplanet science, including detections of water vapour, methane and carbon dioxide using space telescopes. Using


the new technique, the astronomers successfully detected carbon dioxide and methane in the atmosphere of HD 189733b with a spectrograph, which splits light into its components to reveal the distinctive spectral signatures of different chemicals. Their key work was development of the novel calibration method to remove systematic observation errors caused by the variability of Earth’s atmosphere and instability due to the movement of the telescope system as it tracks its target. “As a consequence of this work, we now have the exciting prospect that other suitably equipped yet relatively small ground-based telescopes should be capable of characterizing exoplanets,” said John Rayner, the NASA Infrared Telescope Facility support scientist who built the SpeX spectrograph used for these measurements. “On some days we can't even see the Sun with the telescope, and the fact that on other days we can now obtain a spectrum of an exoplanet 63 light-years away is astonishing.” In the course of their observations, the team found unexpected bright infrared emission from methane that stands out on the day side of HD198733b. This could indicate some kind of activity in the planet’s atmosphere which could be related to the effect of ultraviolet radiation from the planet’s parent star hitting the

16 z 72

planet’s upper atmosphere, but more detailed study is needed. “An immediate goal for using this technique is to more fully characterize the atmosphere of this and other exoplanets, including detection of organic and possibly prebiotic molecules” like those that preceded the evolution of life on Earth, said Swain. “We’re ready to undertake that task.” Some early targets will be the super-Earths. Used in synergy with observations from NASA’s Hubble, Spitzer and the future James Webb Space Telescope, the new technique “will give us an absolutely brilliant way to characterize superEarths,” Swain said


Sekwencja Hubble'a sześć miliardów lat temu

Obserwacje za pomocą teleskopu kosmicznego Hubble wskazują, Ŝe piękne galaktyki spiralne, które obserwujemy we współczesnym Wszechświecie sześć miliardów lat temu były brzydkimi kaczątkami. JeŜeli badania te zostaną potwierdzone, odkrycie to wykaŜe jak waŜne dla wielu galaktyk były w niedalekiej przeszłości zderzenia i łączenie się z innymi galaktykami. Dostarcza teŜ istotnych wskazówek dla badań naszej własnej Galaktyki.

Oznacza to, Ŝe w ciągu ostatnich sześciu miliardów lat te galaktyki nieregularne przekształciły się stając się normalnymi spiralami. To czyni najnowszą historię Wszechświata znacznie bardziej dynamiczną niŜ do tej pory uwaŜaliśmy Rodney Delgado-Serrano

Wykorzystując dane zebrane przez teleskop kosmiczny NASA/ESA Hubble Space Telescope astronomowie wykonali spis typów i kształtów galaktyk od czasów zanim pojawiło się Słońce, a wraz z nim Ziemia; po współczesność. Wyniki pokazują, Ŝe wbrew przyjętym przekonaniom, ponad połowa dzisiejszych galaktyk spiralnych miała nieregularny kształt zaledwie 6 miliardów lat temu. Badanie kształtów i formacji galaktyk - ich morfologii - jest jednym z najwaŜniejszych tematów astronomii. WaŜnym narzędziem jest tutaj tzw. "sekwencja Hubble'a" zaproponowana w 1926 roku przez Edwina Hubble'a, który w oparciu o ich wygląd podzielił regularne galaktyki na trzy szerokie klasy: galaktyki eliptyczne, soczewkowe i spiralne. Czwarta, osobna klasa, obejmuje galaktyki nieregularne. Zespół europejskich astronomów kierowany przez François Hammer z Obserwatorium Paryskiego po raz pierwszy ukończył spis rodzajów galaktyk w dwóch odrębnych momentach

17 z 72

historii Wszechświata - tworząc tym samym dwie sekwencje Hubble'a - co umoŜliwia prześledzenie ewolucji galaktyk. W przeglądzie tym naukowcy oparli się na próbkach 116 galaktyk lokalnych i 148 galaktyk odległych (w czasie i przestrzeni). Astronomowie wykazali, Ŝe sekwencja Hubble'a sześć miliardów lat temu dramatycznie róŜni się od tego, co obserwujemy współcześnie. "Sześć miliardów lat temu było znacznie więcej galaktyk nieregularnych - co jest wynikiem niezwykle zaskakującym "- mówi Rodney Delgado-Serrano, główny autor artykułu prezentującego wyniki na łamach Astronomy & Astrophysics. -"Oznacza to, Ŝe w ciągu ostatnich sześciu miliardów lat te galaktyki nieregularne przekształciły się stając się normalnymi spiralami. To czyni najnowszą historię Wszechświata znacznie bardziej dynamiczną niŜ do tej pory uwaŜaliśmy." Naukowcy sądzą, Ŝe owe nieregularne galaktyki przekształciły się w spirale w wyniku zderzeń i łączenia się z innymi galaktykami. Choć powszechnie sądzono, Ŝe częstotliwość zderzeń znacznie zmniejszyła się około 8 miliardów lat temu, nowe wyniki wskazują, Ŝe zachodziły one bardzo często równieŜ później - aŜ do około 4 miliardów lat temi. "Naszym celem było odnalezienie scenariusza, który łączyłby współczesny wygląd Wszechświata z morfologią odległych, starszych galaktyk "- mówi Hammer. Wbrew


równie powszechnej wizji powstania galaktyk eliptycznych, zespół Hammera sądzi, Ŝe owe kosmiczne zderzenia dają początek spiralom. W kolejnej publikacji zamieszczonej na łamach Astronomy & Astrophysics rozwijają hipotezę przebudowy galaktyk spiralnych, według której galaktyki nieregularne w wyniku zlewania się z galaktykami bogatymi w gaz odradzają się jako ogromne galaktyki spiralne z dyskami i zgrubieniami centralnymi. Choć nasza Galaktyka jest spiralą wydaje się, Ŝe uniknęła w swej historii dramatycznych zderzeń. Historia jej powstania była raczej spokojna i w astronomicznej, niedawnej przeszłości nie było wielkich kolizji. Co innego nasza najbliŜsza duŜa sąsiadka - Galaktyka Andromedy miała mniej szczęścia i dobrze wpasowuje się w scenariusz przebudowy galaktyk spiralnych. Naukowcy szukają wyjaśnienia tak róŜnych historii tych dwóch bliskich sobie galaktyk. Źródła: R. Delgado-Serrano, et al., 2010, "How was the Hubble Sequence 6 Giga-years ago?", Astronomy & Astrophysics, 509, A78. F. Hammer et al., 2009, "The Hubble Sequence: just a vestige of merger events?", Astronomy & Astrophysics, 507, 1313.

18 z 72

target="_blank">ESA Space Sciences: Where did today’s spiral galaxies come from? Ilustracja: NASA, ESA, Sloan Digital Sky Survey, R. Delgado-Serrano and F. Hammer (Observatoire de Paris) Original press release follows: Where did today’s spiral galaxies come from? Hubble shows that the beautiful spirals galaxies of the modern Universe were the ugly ducklings of six billion years ago. If confirmed, the finding highlights the importance to many galaxies of collisions and mergers in the recent past. It also provides clues for the unique status of our own galaxy, the Milky Way. Using data from the NASA/ESA Hubble Space Telescope, astronomers have created a census of galaxy types and shapes from a time before Earth and the Sun existed, up to the present day. The results show that, contrary to contemporary thought, more than half of the present-day spiral galaxies had peculiar shapes as recently as 6 billion years ago. The study of the shapes and formation of galaxies, known as morphology, is a critical and much-debated topic in astronomy. An important tool for this is the ‘Hubble sequence’ or the ‘Hubble tuning-fork diagram’, a classification scheme invented in 1926 by the same Edwin Hubble in whose honour

the space telescope is named. Hubble’s scheme divides regular galaxies into three broad classes — ellipticals, lenticulars and spirals — based on their visual appearance. A fourth class contains galaxies with an irregular appearance. A team of European astronomers led by François Hammer of the Observatoire de Paris has, for the first time, completed a census of galaxy types at two different points in the Universe’s history — in effect, creating two Hubble sequences — that help explain how galaxies form. In this survey, researchers sampled 116 local galaxies and 148 distant galaxies. “This means that in the last six billion years, these peculiar galaxies must have become normal spirals, giving us a more dramatic picture of the recent Universe than we had before.” The astronomers show that the Hubble sequence six billion years ago was very different from the one that astronomers see today. “Six billion years ago, there were many more peculiar galaxies than now – a very surprising result,” says Rodney DelgadoSerrano, lead author of the related paper recently published in Astronomy & Astrophysics. “This means that in the last six billion years, these peculiar galaxies must have become normal spirals, giving us a more dramatic picture


of the recent Universe than we had before.” The astronomers think that these peculiar galaxies did indeed become spirals through collisions and merging. Although it was commonly believed that galaxy mergers decreased significantly eight billion years ago, the new result implies that mergers were still occurring frequently after that time — up to as recently as four billion years ago. “Our aim was to find a scenario that would connect the current picture of the Universe with the morphologies of distant, older galaxies — to find the right fit for this puzzling view of galaxy evolution,” says Hammer. Also contrary to the widely held opinion that galaxy mergers result in the formation of elliptical galaxies, Hammer and his team support a scenario in which these cosmic clashes result in spiral galaxies. In a parallel paper published in Astronomy & Astrophysics, they delve further into their ‘spiral rebuilding’ hypothesis, which proposes that peculiar galaxies affected by gas-rich mergers are slowly reborn as giant spirals with discs and central bulges. Although our own Galaxy is a spiral galaxy, it seems to have been spared much of the drama; its formation history has been rather quiet and it has avoided violent collisions in astronomically recent times. However, the large Andromeda Galaxy from our neighbourhood has not been so lucky and fits well into the ‘spiral rebuilding’ scenario. Researchers continue to seek explanations for this.

19 z 72


Nowe obserwacje ukazują zmiany na powierzchni Plutona

NASA zaprezentowała najdokładniejszy zbiór zdjęć Plutona jakie do tej pory wykonano. Zdjęcia karłowej planety wykonane przez teleskop kosmiczny NASA Hubble ukazują lodowy, zabarwiony w róŜnych odcieniach miodu świat, na którym wraz ze zmianą pór roku zmienia się barwa i jasność powierzchni. Pluton nabiera z upływem czasu coraz cieplejszej - czerwonej barwy podczas gdy jego oświetlona, północna półkula staje się coraz jaśniejsza. Przyczyną tych zmian jest najprawdopodobniej sublimacja lodu w okolicach oświetlonego bieguna i jego zamarzanie w okolicach przeciwnego bieguna w trakcie gdy planeta wkracza w kolejną fazę trwającego 248 lat cyklu zmian pór roku. Dramatyczna zmiana kolorów zaszła dość szybko, w okresie od 2000 do 2002 roku. Zdjęcia

Obrazy pozwalają astronomom badającym planety lepiej zinterpretować ponad 30 lat obserwacji Plutona za pomocą innych teleskopów. Obserwacje wykonane przez teleskop Hubble'a są kluczem do powiązania róŜnorodnych wartości granicznych i wykazania, jak oddziałują na siebie tworząc kontekst oparty o pogodę i zmiany sezonowe, co otwiera nowe obszary badań. Marc Buie

wykonane przez teleskop Hubble pozostaną najostrzejszymi obrazami Plutona do czasu, kiedy na sześć miesięcy przed przelotem do samotnej małej planety zbliŜy się sonda NASA New Horizons. Zdjęcia te posłuŜą naukowcom do wyboru tej części Plutona, nad którą przeleci sonda w 2015 roku. Choć Pluton jest jednym z ciekawszych obiektów planetarnych jest jednocześnie - ze względu na odległość i małe rozmiary - jednym z najtrudniejszych jeŜeli chodzi o obserwacje szczegółów. Rozdzielczość Hubble'a pozwala dostrzec zmiany terenu o średnicy kilkuset kilometrów, co nadal nie pozwala zrozumieć geologii i topografii powierzchni odległego globu. Jednak zdjęcia te ukazują złoŜony świat, na którym teren moŜe być biały, ciemno pomarańczowy i czarny. Naukowcy sądzą, Ŝe barwy te powstają w wyniku rozpadu metanu pod wpływem

20 z 72

promieniowania ultrafioletowego odległego Słońca, które pozostawia ciemne i czerwone pozostałości bogate w węgiel. Po porównaniu zdjęć wykonanych w 1994 roku z nowymi, wykonanymi w 2002 i 2004 roku, astronomowie dostrzegli dowody na to, Ŝe północny obszar polarny pojaśniał, podczas gdy południowa półkula stała się ciemniejsza. Zmiany te wskazują za złoŜone procesy wpływające na widoczną powierzchnię planety, a nowe dane posłuŜą naukowcom w prowadzonych badaniach. "Obrazy pozwalają astronomom badającym planety lepiej zinterpretować ponad 30 lat obserwacji Plutona za pomocą innych teleskopów "- mówi kierujący badaniami Marc Buie z Southwest Research Institute. -" Obserwacje wykonane przez teleskop Hubble'a są kluczem do powiązania róŜnorodnych wartości granicznych i wykazania, jak oddziałują na siebie tworząc kontekst oparty o pogodę i zmiany sezonowe, co otwiera nowe obszary badań." Zdjęcia wykonane przez teleskop Hubble pokazują Plutona nie jako zwyczajną kulę lodu i skał, ale dynamiczny świat, na którym zachodzą dramatyczne zmiany wraz z kolejnymi porami roku. Ich źródłem są zarówno eliptyczna 248-letnia orbita planety, jak i pochylenie osi (na Ziemi za zmiany te przede wszystkim odpowiada pochylenie osi). Ze względu na kształt orbity pory roku Plutona są bardzo asymetryczne. Wiosna szybko przechodzi


w lato na północnej półkuli poniewaŜ Pluton porusza się szybciej po orbicie gdy jest bliŜej Słońca.

szansy dokładne modele powierzchni Plutona są kluczowe dla zapewnienia, Ŝe zdjęcia nie zostaną prześwietlone lub niedoświetlone.

Obserwacje prowadzone przez teleskopy na Ziemi w latach 1988 i 2002 wykazały, Ŝe w tym czasie masa atmosfery podwoiła się. Przyczynę upatruje się w podgrzaniu i sublimacji zestalonego azotu. Nowe zdjęcia Hubble'a dają astronomom istotne wskazówki na temat wariacji sezonowej Plutona oraz losu jego atmosfery.

Pluton na zdjęciach Hubble'a nadal ma szerokość kilku pikseli. Jednak poprzez technikę składania wielu zdjęć moŜliwe jest zsyntetyzowanie obrazu o wyŜszej rozdzielczości. "Wymagało to czterech lat ciągłej, równoległej pracy 20 komputerów "wyjaśnia Buie, autor specjalnego algorytmu wyostrzającego dane Hubble'a.

Zdjęcia wykonane za pomocą kamery ACD (Advanced Camera for Surveys) są równieŜ bezcenne dla misji New Horizons. Sonda minie planetę tak szybko, Ŝe moŜliwe będzie sfotografowanie tylko jednej półkuli z najwyŜszą moŜliwą rozdzielczością. Szczególne zainteresowanie na zdjęcia HST wzbudziła jasna plama, w której obszarze niezaleŜnie stwierdzono wysoką zawartość szronu tlenku węgla. Będzie to jeden z najwaŜniejszych celów sondy New Horizons. "Miejsce to jest zagadką dla nas wszystkich "- mówi Buie. New Horizons będzie miała równieŜ okazję dokładnie przyjrzeć się granicy pomiędzy jasną plamą a pobliskim obszarem okrytym czarną materią.

Wyniki badań zostaną opublikowane w marcu na łamach Astronomical Journal.

"Zdjęcia wykonane przez teleskop Hubble pozwolą naukowcom misji New Horizons lepiej wyliczyć czasy naświetlania kaŜdego zdjęcia Plutona, co jest bardzo waŜne jeŜeli chcemy uzyskać tak szczegółowe zdjęcia jak to tylko moŜliwe "- mówi Buie. PoniewaŜ sonda nie będzie miała drugiej

21 z 72

Źródła: HubbleSite: New Hubble Maps of Pluto Show Surface Changes Ilustracja: NASA, ESA, and M. Buie (Southwest Research Institute) Original press release follows: New Hubble Maps of Pluto Show Surface Changes NASA today released the most detailed set of images ever taken of the distant dwarf planet Pluto. The images taken by NASA's Hubble Space Telescope show an icy and dark molasses-colored, mottled world that is undergoing seasonal changes in its surface color and brightness. Pluto has become significantly redder, while its illuminated northern hemisphere is getting brighter. These changes are most likely consequences of surface ices

sublimating on the sunlit pole and then refreezing on the other pole as the dwarf planet heads into the next phase of its 248-year-long seasonal cycle. The dramatic change in color apparently took place in a two-year period, from 2000 to 2002. The Hubble images will remain our sharpest view of Pluto until NASA's New Horizons probe is within six months of its Pluto flyby. The Hubble pictures are proving invaluable for picking out the planet's most interesting-looking hemisphere for the New Horizons spacecraft to swoop over when it flies by Pluto in 2015. Though Pluto is arguably one of the public's favorite planetary objects, it is also the hardest of which to get a detailed portrait because the world is small and very far away. Hubble resolves surface variations a few hundred miles across, which are too coarse for understanding surface geology. But in terms of surface color and brightness Hubble reveals a complex-looking and variegated world with white, dark-orange, and charcoal-black terrain. The overall color is believed to be a result of ultraviolet radiation from the distant Sun breaking up methane that is present on Pluto's surface, leaving behind a dark and red carbon-rich residue. When Hubble pictures taken in 1994 are compared with a new set of images taken in 2002 to 2003, astronomers see evidence that


22 z 72

the northern polar region has gotten brighter, while the southern hemisphere has gotten darker. These changes hint at very complex processes affecting the visible surface, and the new data will be used in continued research.

time. This may be due to warming and sublimating nitrogen ice. The new Hubble images from 2002 to 2003 are giving astronomers essential clues about how the seasons on Pluto work and about the fate of its atmosphere.

The images are allowing planetary astronomers to better interpret more than three decades of Pluto observations from other telescopes, says principal investigator Marc Buie of the Southwest Research Institute in Boulder, Colo. "The Hubble observations are the key to tying together these other diverse constraints on Pluto and showing how it all makes sense by providing a context based on weather and seasonal changes, which opens other new lines of investigation."

The images, taken by the Advanced Camera for Surveys, are invaluable to planning the details of the New Horizons flyby in 2015. New Horizons will pass by Pluto so quickly that only one hemisphere will be photographed in the highest possible detail. Particularly noticeable in the Hubble image is a bright spot that has been independently noted to be unusually rich in carbon monoxide frost. It is a prime target for New Horizons. "Everybody is puzzled by this feature," says Buie. New Horizons will get an excellent look at the boundary between this bright feature and a nearby region covered in pitch-black surface material.

The Hubble pictures underscore that Pluto is not simply a ball of ice and rock but a dynamic world that undergoes dramatic atmospheric changes. These are driven by seasonal changes that are as much propelled by the planet's 248-year elliptical orbit as its axial tilt, unlike Earth where the tilt alone drives seasons. The seasons are very asymmetric because of Pluto's elliptical orbit. Spring transitions to polar summer quickly in the northern hemisphere because Pluto is moving faster along its orbit when it is closer to the Sun.

"The Hubble images will also help New Horizons scientists better calculate the exposure time for each Pluto snapshot, which is important for taking the most detailed pictures possible," says Buie. With no chance for re-exposures, accurate models for the surface of Pluto are essential in preventing pictures that are either under- or overexposed.

Ground-based observations, taken in 1988 and 2002, show that the mass of the atmosphere doubled over that

The Hubble images are a few pixels wide. But through a technique called dithering, multiple, slightly offset pictures can be combined through

computer-image processing to synthesize a higherresolution view than could be seen in a single exposure. "This has taken four years and 20 computers operating continuously and simultaneously to accomplish," says Buie, who developed special algorithms to sharpen the Hubble data. The Hubble research results appear in the March 2010 issue of the Astronomical Journal. Buie's science team members are William Grundy of Lowell Observatory in Flagstaff, Ariz., and Eliot Young, Leslie Young, and Alan Stern of Southwest Research Institute in Boulder, Colo. Buie plans to use Hubble's new Wide Field Camera 3 to make further Pluto observations prior to the arrival of New Horizons.


Node-3 i Cupola - europejskie technologie na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej

Wahadłowiec Endeavour wystartował dzisiaj o godzinie 10:14:08 CET z misją dostarczenia do Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) dwóch zaawansowanych modułów: Node-3 (Tanquility) i Cupola, zbudowanych przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA). Ich instalacja zakończy budowę tej części stacji, za którą nie jest odpowiedzialna Rosja. Ponad jedna trzecia przestrzeni ISS składać się będzie z elementów zaprojektowanych i zbudowanych w Europie. Node-3 stanowi część umowy

Jestem dumny widząc europejską technologię w sercu największego projektu pokojowej międzynarodowej współpracy jaki kiedykolwiek powstał.

kiedykolwiek umieszczono na orbicie, zostanie zamontowana na Node-3 i będzie skierowana w stronę Ziemi. Stanowić będzie unikalny punkt obserwacyjny Ziemi i znajdą się tutaj instrumenty których zadaniem będzie badanie zjawisk atmosferycznych wpływających na zmiany klimatu.

Simonetta Di Pippo

barterowej z NASA dotyczącej umieszczenia na orbicie modułu badawczego Columbus, na podstawie której ESA dostarcza dwa z modułów połączeniowych ISS (Node-2 i Node-3), oraz zaawansowany osprzęt laboratoryjny i jego obsługę w zamian za umieszczenie przez NASA na orbicie laboratorium Columbus w lutym 2008 roku. Node-3 został zaprojektowany przez Thales Alenia Space (TASI) z Włoch w oparciu o doświadczenie zdobyte przez Włoską Agencję Kosmiczną przy pracy nad Node-2 oraz wielozadaniowym modułem logistycznym MPLM, które są wykorzystywane do przyjmowania zaopatrzenia na ISS. Oba moduły Node zostały zbudowane przez TASI. Cupola jest częścią osobnej umowy barterowej z NASA obejmującej wyniesienie oraz dostarczenie z powrotem na ziemie pięć ładunków ESA. Cupola równieŜ została wykonana w Europie, a jej głównym wykonawcą była TASI. Node-3 zapewni astronautom i sprzętowi dodatkową przestrzeń, natomiast Cupola największy i zarazem najbardziej złoŜony zespół okien obserwacyjnych jaki

23 z 72

Źródła: ESA News: Node-3 and Cupola: European technology to complete the ISS Ilustracja: ESA Original press release follows: Node-3 and Cupola: European technology to complete the ISS Space Shuttle Endeavour was launched at 10:14:08 CET today and is heading for the International Space Station carrying two sophisticated European modules: Node-3 (Tranquility) and Cupola. Their installation will mark the completion of the non-Russian part of the ISS, with more than a third of the pressurised Station elements designed and built in Europe. Node-3 is part of the Columbus laboratory launch barter agreement with NASA, whereby ESA supplies two of the connecting nodes (Nodes-2 and-3) for the ISS plus additional advancedtechnology laboratory equipment and services in return for NASA launching Europe’s Columbus lab to the ISS in February 2008. Thales Alenia Space Italy developed Node-3 based on


the experience acquired by it and the Italian Space Agency ASI in designing and building Node-2 and the Multipurpose Logistics Modules (MPLM), which are used to transport cargo to the ISS. Nodes-2 and -3 were built by European industry led by prime contractor Thales Alenia Space Italy. Cupola is covered by a separate launch barter agreement in exchange for the launch and return of five ESA payloads by NASA and was also built by European industry, with Thales Alenia Space Italy as prime contractor. Node-3 will provide more space for equipment and the astronauts. The Cupola observation module, the largest and most complex window assembly ever launched into space, will find its home on the Earth-facing port of Node-3. It will provide a unique vantage point for observing Earth and for instruments devoted to studying atmospheric phenomena affecting climate change. “I am proud to see European technology at the heart of the largest peaceful international cooperation project ever undertaken. We now have responsibility at least as large as what we have accomplished,” said Simonetta Di Pippo, ESA Director of Human Spaceflight. “Responsibility to continue and enhance utilisation of this unique laboratory for the benefit of humankind and to build on the know-how that we have acquired to support European

24 z 72

industry’s competitiveness and Europe’s role in future space exploration undertakings.” Better regenerative and life-support systems for the ISS Node-3 differs significantly from the others. It is state-of-the-art, the most complex pressurised element of the ISS, offering many more capabilities than originally planned. It will accommodate sophisticated crew and life-support equipment, some relocated from the US Destiny laboratory module, leaving more room there for science racks. Node-3 will be the heart of the Station’s life support, removing carbon dioxide, generating oxygen and recycling water. It will house an additional toilet and exercise equipment for the crew of up to six. Cupola will be used by the crew to operate the Station’s robot arm, monitor dockings of the Automated Transfer Vehicle (ATV) and other incoming craft, help out during spacewalks and make scientific observations. It also has an important function as a panoramic relaxation area: one of the most enjoyable experiences aboard the Station is looking down at Earth or up at the stars. The ISS set to be operated for 10 more years With only five Shuttle flights left to complete ISS assembly, this launch is an important milestone, not just for the Station and international cooperation but also for

Europe. Node 3 and Cupola mark the end of Europe’s ISS development programme. Indeed, this mission continues the efforts that began more than two years ago, when Node-2 was launched to the ISS as the first ESA-built permanent pressurised element, and continued on 11 February 2008 with the attachment of Europe’s Columbus laboratory. Since then, Europe has been harvesting scientific results and gaining operational experience thanks to this permanent outpost in space. This experience provides a solid grounding for Europe’s essential role in the future of human spaceflight. With extensive experience in international cooperation, a vibrant scientific community eager to seize these research opportunities and a space industry that has demonstrated its capability to develop and operate state-of-the-art spacecraft, Europe is well prepared to embark on future missions. Europe has also started the development of its new transportation system, allowing for a full mission cycle from launch to landing: the Advanced Re-entry Vehicle. The next ESA astronaut on the ISS will be Roberto Vittori, as a member of the STS-134 crew targeted for a launch on 29 July. The flight will deliver a major scientific instrument, the Alpha Magnetic Spectrometer, which may help astronomers understand the origin of the universe by searching for antimatter and dark matter and measuring cosmic rays. After that, ESA astronaut Paolo Nespoli’s six-month mission to the ISS will begin in November 2010. He will serve as flight engineer on Expeditions 26 and 27.


Mapa najbliŜszych okolic

Francusko-amerykański zespół astronomów publikuje na łamach Astronomy & Astrophysics (A&A) nową, trójwymiarową mapę międzygwiezdnego gazu w otoczeniu Słońca. Mapa została stworzona na podstawie pomiarów absorpcji światła w stronę ponad 1800 gwiazd. Ponadto zespół scharakteryzował właściwości gazu wzdłuŜ kaŜdego wektora obserwacji. W tym tygodniu na łamach A&A zostanie opublikowana nowa, przestrzenna mapa gazu międzygwiezdnego w promieniu 300 parseków od Słońca. Zrozumienie właściwości medium międzygwiezdnego, obejmujące jego przestrzenne rozmieszczenie, dynamikę, oraz cechy fizyczne i chemiczne pozwolą astronomom lepiej zrozumieć wzajemne oddziaływania ewoluujących gwiazd i transfer materii pomiędzy nimi a otaczającą przestrzenią. Sąsiedztwo Słońca badano juŜ wcześniej w róŜnych pasmach widma, jednak pełen jego obraz daleki jest wciąŜ od bycia kompletnym i poznanym. Zespół kierowany przez Barry Y. Welsh oraz R. Lallement i J.-L. Vergely prezentuje nowe, wysokiej rozdzielczości widmowej, pomiary linii wapnia K (CaII) oraz dubletu sodu. Linii tych od dawna uŜywa się w badaniach medium międzygwiezdnego. Linie CaII K w widmie δ Oriona pierwszy raz obserwował w 1904 roku J. Hartmann. Była to jednocześnie pierwsza detekcja gazu w przestrzeni międzygwiezdnej. W 1919 po raz pierwszy zaobserwowano dublet sodowy NaI w widmach δ Oriona i β Skorpiona. Linie te uzupełniają się: CaII K jest czuła na częściowo zjonizowany gaz, podczas gdy dublet sodowy wskazuje obszary zimnego, neutralnego gazu. Zespół połączył nowe dane - w większości zebrane przez ESO - z wcześniej dostępnymi. Artykuł stanowi katalog pomiarów absorpcji w kierunku

1857 gwiazd w odległości do 800 parseków od Słońca. Ilustracja ukazuje mapę gęstości gazu uzyskaną dzięki obserwacji dubletu NaI w odległości 300 parseków. Biały obszar wokół centrum (Słońca) odpowiada obszarowi bardzo niskiej gęstości znanemu jako Pustka Lokalna (ang. Local Cavity). Ma promień około 80 parseków w większości kierunków i otacza ją silnie pofragmentowana ściana gęstego neutralnego gazu. Przerwy w tej ścianie określa się mianem tuneli międzygwiezdnych i odpowiadają one rozrzedzonym połączeniom do innych otaczających nas międzygwiezdnych pustek. Nigdy wcześniej nie wykonywano mapy dystrybucji CaII - nowe dane pokazują, Ŝe Pustka Lokalna zawiera wiele włóknistych struktur częściowo zjonizowanego gazu, które zdają się powstawać w małych międzygwiezdnych komórkach podobnych do plastra miodu. Teorie opisujące medium międzygwiezdne wskazują na konieczność istnienia duŜych pustek utworzonych poprzez połączone oddziaływanie supernowych oraz wypływów gazu z młodych gromad gwiazd. Historia Pustki Lokalnej, we wnętrzu której znajduje się Słońce, jest nadal zagadką - część naukowców sądzi, Ŝe powstała około 15 milionów lat temu w wyniku serii wybuchów supernowych, z ostatnim takim wydarzeniem mającym miejsce około 3 milionów lat temu. Źródła: B. Y. Welsh et al. "New 3D gas density maps of NaI

25 z 72


and CaII interstellar absorption within 300 pc", Astronomy & Astrophysics, 2010, vol. 510, A54 Astronomy & Astrophysics: A new 3D map of the interstellar gas within 300 parsecs from the Sun Ilustracja: Astronomy & Astrophysics Original press release follows: A new 3D map of the interstellar gas within 300 parsecs from the Sun Astronomy & Astrophysics is publishing new 3D maps of the interstellar gas in the local area around our Sun. A French-American team of astronomers presents new absorption measurements towards more than 1800 stars. They were able to characterize the properties of the interstellar gas within each sight line. This week, Astronomy & Astrophysics publishes new 3D maps of the interstellar gas situated in an area 300 parsecs around the Sun. A FrenchAmerican team of astronomers presents new measurements of the absorption by the interstellar gas in the Sun's local area. Knowledge of the interstellar medium properties, including the spatial distribution, dynamics, and the chemical and physical characteristics, allow astronomers to better understand the interplay between the evolution of stars and their exchange of matter with the ambient interstellar

26 z 72

medium. The local area around our Sun has been studied with many surveys at various wavelengths, but the whole picture is still far from being either complete or fully understood. The team, led by Barry Y. Welsh and his colleagues R. Lallement and J.-L. Vergely, presents new, high spectral resolution measurements of the calcium (CaII) K line (at 3933 A) and the sodium doublet (at 5889 and 5895 A). These absorption lines have long been used to study the interstellar medium. The CaII K lines were first observed in 1904 by German astronomer J. Hartmann, in the spectrum of the star ? Orionis. This first detection of interstellar gas set the stage for the early studies of interstellar medium. The sodium (NaI) doublet was later discovered in 1919 toward ? Orionis and ß Scorpii. The CaII K line and the NaI doublet are complementary: the first one is sensitive to partially ionized gas, and the second one traces cold and neutral interstellar gas. The team combined their new data (mostly recorded at the European Southern Observatory in Chile) with previously published results. The new paper represents a catalog of absorption measurements towards 1857 stars located 800 parsecs from the Sun. Figure 1 shows the NaI map of the interstellar gas density within 300 parsecs. The white area surrounding the Sun (i.e., at the center

of the map) corresponds to a very low-density area of neutral gas, known as the Local Cavity. It is about 80 parsecs in radius in most directions and is surrounded by a highly fragmented “wall” of dense neutral gas. The various gaps in the wall are termed “interstellar tunnels” and represent rarefied pathways into other surrounding interstellar cavities. Maps of the distribution of CaII have never been made before, and they reveal that the Local Cavity contains numerous filamentary structures of partially ionized gas that appear to form in a honeycomb-like pattern of small interstellar cells. Theories of the general interstellar medium require that large rarefied cavities exist, having been formed by the combined action of energetic supernova events and the outflowing winds of clusters of hot and young stars. The history of our Local Cavity, within which the Sun resides, is still speculative, but many believe that it was created about 15 million years ago by a series of supernova outbursts, with the last re-heating happening about 3 million years ago.


VISTA pokazuje nowe oblicze M42

Wielka Mgławica Oriona odkrywa wiele ze swych skrywanych sekretów na nowym, dramatycznym zdjęciu wykonanym przez nowy teleskop przeglądowy ESO VISTA. Ogromne pole widzenia teleskopu pozwala ukazać w pełni splendor całej mgławicy, a dzięki obrazowaniu w podczerwieni zajrzeć jednocześnie wgłąb przesłoniętych przez pył obszarów mgławicy ukazując niezwykłe zachowanie skrywających się tam młodych gwiazd. VISTA - Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy - to najnowszy teleskop w obserwatorium ESO Paranal. Jest największym na świecie teleskop przeglądowym zbudowanym do mapowania nieba w paśmie podczerwonym. DuŜe mające 4,1 metra średnicy - zwierciadło, szerokie pole widzenia i niezwykle czułe sensory czynią z VISTY unikalny instrument badawczy. Przedstawione zdjęcie Oriona wspaniale ilustruje niezwykłe moŜliwości nowego teleskopu. Mgławica Oriona to ogromny gwiezdny Ŝłobek leŜący w odległości około 1350 lat świetlnych od Ziemi. Choć mgławica ta jest oferuje wspaniałe widoki przez zwyczajne teleskopu to to, co moŜna ujrzeć w paśmie widzialnym jest jedynie niewielką częścią obłoku molekularnego, z którego rodzą się gwiazdy. Większość tego co dzieje się w tym rejonie skrywa się głęboko w obłokach pyłu i aby moŜliwe było badanie procesów zachodzących w obłoku konieczne jest stosowanie detektorów czułych na dłuŜsze fale, takie, które potrafią przeniknąć przez pył. VISTA wykonała zdjęcie M42 w paśmie mniej więcej dwukrotnie dłuŜszym niŜ to, które jest w stanie zarejestrować ludzkie oko. Podobnie jak na wielu zdjęciach mgławicy wykonanych w paśmie optycznym, nowe, szerokie ujęcie VISTA, ukazuje w centrum podobny do ptaka kształt mgławicy w centrum, otoczony niezwykle fascynującymi strukturami. W

27 z 72

samym sercu mgławicy leŜą cztery jasne gwiazdy tworzące Trapez, grupę bardzo gorących gwiazd intensywnie promieniujących w paśmie ultrafioletowym tak ogromne ilości promieniowania, Ŝe nie tylko oczyszczają swe otoczenie z gazu, ale równieŜ powodują, iŜ sam gaz zaczyna świecić. Co istotne obserwacje w paśmie podczerwonym pozwalają teleskopowi VISTA ujawnić wiele innych młodych gwiazd w centralnym regionie, których nie moŜna dostrzec w paśmie widzialnym. Spoglądając na obszar powyŜej środka zdjęcia widzimy ciekawą czerwoną strukturę, całkowicie niewidoczną na zdjęciach innych niŜ te wykonane w podczerwieni. Zatopione we włóknach są bardzo młode, nadal rosnące gwiazdy, które widzimy wciąŜ otoczone przez kokony gazu, którym się poŜywiają. Te młode gwiazdy wyrzucają strugi gazu z prędkościami rzędu 700 000 km/godzinę i wiele z widocznych czerwonych struktur wskazuje miejsca, w których strugi te zderzają się z otaczającym gazem powodując emisję światła z wzbudzonych atomów. RównieŜ poniŜej mgławicy widać kilka słabych, czerwonych struktur wskazujących, Ŝe równieŜ tam, choć w mniejszym tempie, powstają gwiazdy. Obszary te szczególnie interesują astronomów badających narodziny i młodość gwiazd. Źródła: ESO: VISTA exposes high-speed antics of


young stars Zdjęcie: ESO/J. Emerson/VISTA. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit Original press release follows: VISTA exposes high-speed antics of young stars The Orion Nebula reveals many of its hidden secrets in a dramatic image taken by ESO’s new VISTA survey telescope. The telescope’s huge field of view can show the full splendour of the whole nebula and VISTA’s infrared vision also allows it to peer deeply into dusty regions that are normally hidden and expose the curious behaviour of the very active young stars buried there. VISTA — the Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy — is the latest addition to ESO’s Paranal Observatory (eso0949). It is the largest survey telescope in the world and is dedicated to mapping the sky at infrared wavelengths. The large (4.1-metre) mirror, wide field of view and very sensitive detectors make VISTA a unique instrument. This dramatic new image of the Orion Nebula illustrates VISTA’s remarkable powers. The Orion Nebula [1] is a vast stellar nursery lying about 1350 light-years from Earth. Although the nebula is spectacular when seen through an ordinary telescope, what can be seen using visible light is only a small part of a cloud of gas in which stars

are forming. Most of the action is deeply embedded in dust clouds and to see what is really happening astronomers need to use telescopes with detectors sensitive to the longer wavelength radiation that can penetrate the dust. VISTA has imaged the Orion Nebula at wavelengths about twice as long as can be detected by the human eye. As in the many visible light pictures of this object, the new wide field VISTA image shows the familiar bat-like form of the nebula in the centre of the picture as well as the fascinating surrounding area. At the very heart of this region lie the four bright stars forming the Trapezium, a group of very hot young stars pumping out fierce ultraviolet radiation that is clearing the surrounding region and making the gas glow. However, observing in the infrared allows VISTA to reveal many other young stars in this central region that cannot be seen in visible light. Looking to the region above the centre of the picture, curious red features appear that are completely invisible except in the infrared. Many of these are very young stars that are still growing and are seen through the dusty clouds from which they form. These youthful stars eject streams of gas with typical speeds of 700 000 km/hour and many of the red features highlight the places where these gas streams collide with the surrounding gas, causing emission from excited molecules and atoms in the gas. There are also a few faint, red features below the Orion Nebula in the image, showing that stars form there too, but with much less vigour. These strange features are of great interest to astronomers studying the birth and youth of stars. This new image shows the power of the VISTA telescope to image wide areas of sky quickly and deeply in the near-infrared part of the spectrum. The telescope is just starting to survey the sky and astronomers are anticipating a rich harvest of science from this unique ESO facility.

28 z 72


Rozwiązując zagadkę spinu czarnych dziur

Czarne dziury - obszary, poŜerające energię i materię - są rozproszone wewnątrz kaŜdej galaktyki. Choć samych czarnych dziur nie moŜemy dojrzeć, naukowcy są w stanie określić ich połoŜenie, rozmiar i inne cechy korzystając z teleskopów czułych na promieniowanie wytwarzane przez materię opadającą w ich kierunku. Oprócz kolekcji gwiezdnych czarnych dziur - o masach kilka, czy kilkanaście razy większych od masy Słońca, w sercu kaŜdej galaktyki skrywa się super masywna czarna dziura o masie od miliona do miliarda razy większej od masy naszej gwiazdy. Około 10% tych gigantów wyrzuca dŜety - strugi plazmy prostopadle do dysku akrecyjnego. Ogromne ilości energii, głównie kinetycznej, przekazywane przez czarne dziury otaczającej je przestrzeni nie pozostają obojętne i wpływając na to jak powstają inne ciała odkrywają kluczową rolę w ewolucji gromad galaktyk - największych struktur Wszechświata. "Czarna Czarna dziura w centrum gromady galaktyk dziura w wpływa na wszystko co dzieje się w całej centrum gromadzie. Bez dŜetów gromady galaktyk gromady wyglądałyby zupełnie inaczej galaktyk wpływa Dan Evans na wszystko co dzieje się w całej gromadzie "- mówi Dan Evans z Instytutu Astrofizyki i Badań Kosmicznych Kavli MIT, badający super masywne czarne dziury i ich dŜety. PoniewaŜ dŜet ogrzewa gaz w gromadzie spowalnia, a czasami wręcz uniemoŜliwia powstawanie gwiazd, które rodzą się w wyniku kondensacji i zapadania się zimnych obłoków molekularnych. W ten sposób dŜet wpływa na wzrost galaktyk. "Bez dŜetów gromady galaktyk wyglądałyby zupełnie inaczej "- dodaje Evans. Mechanizm powstawania dŜetów jest jedną z najwaŜniejszych dotychczas nierozwiązanych zagadek astrofizyki poza galaktycznej. Prace Evansa zbliŜają naukowców do odnalezienia odpowiedzi. Od dwóch lat naukowiec porównuje dziesiątki galaktyk, których centralne czarne dziury wytwarzają potęŜne dŜety (galaktyki te określa się mianem AGN - galaktyk o aktywnych jądrach), z galaktykami, które nie generują dŜetów. Wszystkie badane czarne dziury - zarówno te posiadające dŜety jak i te bez nich - otaczają dyski

29 z 72

akrecyjne - materia opadająca ruchem wirowym w kierunku horyzontu zdarzeń. Analizując światło odbite przez dysk akrecyjny czarnej dziury AGN, Evans doszedł do wniosku, Ŝe dŜety powstają tuŜ ponad czarnymi dziurami wirującymi w kierunku przeciwnym do kierunku wirowania dysku. Wcześniej Evans wraz ze współpracownikami przedstawił hipotezę, Ŝe efekty grawitacyjne wywołane przez spin czarnej dziury mogą odpowiadać za to, które z nich mają dŜety. Obecnie naukowiec dostarczył danych obserwacyjnych udowadniających prawdziwość hipotezy - artykuł prezentujący wyniki ukazał się na łamach Astrophysical Journal 10 lutego. Choć naukowcy wiedzą, Ŝe masa czarnej dziury jest powiązana z galaktyką, w której jądrze rezyduje jak do tej pory nie wiedzieli nic na temat jej drugiego podstawowego parametru - spinu. W opublikowanych artykule Evans dowodzi Ŝe spin jest w istocie kluczowy dla zrozumienia dynamiki galaktyki macierzystej, bowiem odpowiada za wytwarzanie dŜetów, które regulują wzrost tejŜe galaktyki i przez to wpływają na ewolucję Wszechświata. "To pierwszy przekonujący przykład galaktyki tego typu widzianej pod kontem, umoŜliwiającym uzyskanie solidnych wyników "- mówi Patrick Ogle z Caltech, badający AGN. Ogle podkreśla, Ŝe teoria Evansa dotycząca wstecznej rotacji naleŜy obecnie do najlepiej wyjaśniających mechanizm wytwarzania


dŜetów. Choć od około pięciu lat Evans podejrzewał, Ŝe u wstecznie wirujących czarnych dziur z dŜetami brakuje wewnętrznej części dysku akrecyjnego dopiero w zeszłym roku postępy w metodach obliczeniowych umoŜliwiły mu analizę danych zebranych przez obserwatorium Suzaku na przełomie 2007 i 2008 roku. Dane te dostarczyły dowodów słuszności hipotezy. Dzięki nim, wraz ze współpracownikami z CfA oraz Uniwersytetów Yale, Keele i Herfordshire, moŜliwe było przeprowadzenie analizy widma super masywnej czarnej dziury i jej dŜetu zlokalizowanych 800 milionów lat świetlnych w aktywnej galaktyce 3C 33. Astrofizycy potrafią dostrzec ślady emisji rentgenowskiej z wewnętrznych obszarów dysku, leŜących w pobliŜu horyzontu zdarzeń, w efekcie świecenia ogrzanego do niezwykle wysokiej temperatury pierścienia nazywanego koroną, leŜącego powyŜej dysku i emitującego promieniowanie moŜliwe do rejestracji przez Suzaku. Poza promieniowaniem docierającym bezpośrednio z korony, jego część trafia z korony do dysku akrecyjnego i odbija się od niego tworząc w widmie charakterystyczny wzór nazywany wybrzuszeniem odbicia Comptona. Zespół Evans nigdy nie wykrył w widmie rentgenowskim 3C 33 wybrzuszenia Comptona co według naukowców stanowi waŜny dowód iŜ dysk akrecyjny czarnych dziur emitujących dŜety jest przycięty - nie sięga tak blisko

30 z 72

centrum czarnej dziury jak dyski wokół czarnych dziur nie emitujących dŜetów. Brak wewnętrznej części dysku oznacza, iŜ nie ma materii, która odbijałaby promieniowanie dlatego w widmie widoczna jest tylko bezpośrednia rentgenowska emisja korony.

target="_blank">MIT News: Unraveling black hole spin Zdjęcie: ESO/WFI (Optical); MPIfR/ESO /APEX/A.Weiss et al. (Submillimetre); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (X-ray)

Naukowcy sądzą, Ŝe ów brak moŜe wynikać właśnie z wstecznego kierunku rotacji czarnej dziury, która wypycha wewnętrzną część materii jako efekt grawitacyjnego oddziaływania mas albo efektów ogólnej teorii względności. Brak ów tworzy przerwę pomiędzy dyskiem a czarną dziurą prowadząc do nakładania się pól magnetycznych, które dostarczają energii napędzającej dŜet.

Original press release follows: Unraveling black hole spin

Choc Ogle sądzie iŜ teoria wstecznej rotacji dobrze wyjaśnia obserwacje Evansa, jednak podkreśla, Ŝe daleko jeszcze do jej potwierdzenia. Co więcej koniecznych jest więcej obserwacji zgodnych z teorią, aby przekonać środowisko naukowe. W sierpniu 2011 roku planowane jest umieszczenie na orbicie obserwatorium NASA NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) - które będzie od 10 do 50 razy bardziej czułe w obszarze widma Comptona. Pozwoli ono astronomom na badanie większej liczby super masywnych czarnych dziur i, jak mówi Evans, -" całkowicie zrewolucjonizuje sposób w jaki patrzymy na rentgenowskie widma AGN." Źródła:

Retrograde spin of supermassive black holes may create jets that control galaxy evolution Scattered throughout every galaxy are black holes, regions that gobble up matter and energy. Although we can’t see black holes, scientists can infer their size, location and other properties by using sensitive telescopes to detect the heat they generate. This heat, which we see as X-rays, is produced as material spirals around a black hole faster and faster until it reaches a point of no return — the “event horizon” — from which nothing, not even light, can escape. In addition to a galaxy’s collection of black holes, which includes black holes up to 10 times the sun’s mass, there is a supermassive black hole embedded in the heart of each galaxy that is roughly one million to one billion times the mass of the sun. About 10 percent of these giant black holes feature jets of plasma, or highly ionized gas, that extend perpendicularly from each side of the event horizon. By spewing huge amounts of mostly kinetic


energy, or energy created by motion, from the black holes into the universe, the jets affect how stars and other bodies form, and play a crucial role in the evolution of clusters of galaxies, the largest structures in the universe. “This black hole in the center of the cluster is affecting everything else in that cluster,” said Dan Evans, a postdoctoral researcher at MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research (MKI), who studies supermassive black holes and their jets. Because a jet gently heats the gas it carries throughout a galaxy cluster, it can slow and even prevent stars, which are created by the condensation and collapse of cool molecular gas, from forming, thereby affecting the growth of galaxies, Evans explained. “Without these jets, clusters of galaxies would look very different.” How these jets form remains one of the most important unsolved mysteries in extragalactic astrophysics. Now Evans may be one step closer to unlocking that mystery. The importance of spin For two years, Evans has been comparing several dozen galaxies whose black holes host powerful jets (these galaxies are known as radio-loud active galactic nuclei, or AGN) to those galaxies with supermassive black holes that do not eject jets. All black holes — those with and without

31 z 72

jets — feature accretion disks, the clumps of dust and gas rotating just outside the event horizon. By examining the light reflected in the accretion disk of an AGN black hole, he concluded that jets may form right outside black holes that have a retrograde spin — or which spin in the opposite direction from their accretion disk. Although Evans and a colleague recently hypothesized that the gravitational effects of black hole spin may have something to do with why some have jets, Evans now has observational results to support the theory in a paper published in the Feb. 10 issue of the Astrophysical Journal. While researchers know that the mass of a black hole is intimately linked to the galaxy in which it is located, they have, until now, known little about the role of its second fundamental property — spin. With this paper, Evans asserts that spin is crucial to understanding the dynamics of a black hole’s host galaxy because it may actually create the jet that regulates the growth of that galaxy and the universe. “It’s the first convincing galaxy of this type seen at this angle where the result is pretty robust,” said Patrick Ogle, an assistant research scientist at the California Institute of Technology, who studies AGN. Ogle believes Evans’s theory regarding retrograde

spin is among the best explanations he has heard for why some AGN contain a super-massive black hole with a jet and others don’t. Although Evans has suspected for nearly five years that retrograde black holes with jets are missing the innermost portion of their accretion disk, it wasn’t until last year that computational advances meant that he could analyze data collected between late 2007 and early 2008 by the Suzaku observatory, a Japanese satellite launched in 2005 with collaboration from NASA, to provide an example to support the theory. With these data, Evans and colleagues from the Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Yale University, Keele University and the University of Hertfordshire in the United Kingdom analyzed the spectra of a supermassive black hole with a jet located about 800 million light years away in an AGN named 3C 33. Astrophysicists can see the signatures of X-ray emission from the inner regions of the accretion disk, which is located close to the edge of a black hole, as a result of a super hot atmospheric ring called a corona that lies above the disk and emits light that an observatory like Suzaku can detect. In addition to this direct light, a fraction of light passes down from the corona onto the black hole’s accretion disk and is reflected from the disk’s


surface, resulting in a spectral signature pattern called the Compton reflection hump, also detected by Suzaku. But Evans’ team never found a Compton reflection hump in the X-ray emission given off by 3C 33, a finding the researchers believe provides crucial evidence that the accretion disk for a black hole with a jet is truncated, meaning it doesn’t extend as close to the center of the black hole with a jet as it does for a black hole that does not have a jet. The absence of this innermost portion of the disk means that nothing can reflect the light from the corona, which explains why observers only see a direct spectrum of X-ray light. The researchers believe the absence may result from retrograde spin, which pushes out the orbit of the innermost portion of accretion material as a result of general relativity, or the gravitational pull between masses. This absence creates a gap between the disk and the center of the black hole that leads to the piling of magnetic fields that provide the force to fuel a jet. While Ogle believes that the retrograde spin theory is a good explanation for Evans’s observations, he said it is far from being confirmed, and that it will take more examples with consistent results to convince the astrophysical community. The field of research will expand considerably in August 2011 with the planned launch of NASA’s Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR) satellite, which is 10 to 50 times more sensitive to spectra and the Compton reflection hump than current technology. NuSTAR will help researchers conduct a “giant census” of supermassive black holes that “will absolutely revolutionize the way we look at X-ray spectra of AGN,” Evans explained. He plans to spend another two years comparing black holes with and without jets, hoping to learn more about the properties of AGN. His goal over the next decade is to determine how the spin of a supermassive black hole evolves over time.

32 z 72


Podwójna zorza na Saturnie

Naukowcy obserwujący niebo za pomocą teleskopu kosmicznego NASA/ESA Hubble Space Telescope (HST) skorzystali z rzadkiej okazji, gdy pierścienie Saturna są niewidoczne (teleskop znalazł się w ich płaszczyźnie) tworząc niezwykły film, na którym widać oba bieguny gazowego olbrzyma. Saturn znajduje się w tym połoŜeniu raz na 15 lat - to wyjątkowo korzystne połoŜenie umoŜliwiło badania prawie dokładnie symetrycznych zórz polarnych planety Saturn potrzebuje niecałych 30 lat aby okrąŜyć Słońce. W tym czasie tylko dwa razy moŜliwe jest jednoczesne fotografowanie obu biegunów. Od początku misji w 1990 roku teleskop Hubble'a wielokrotnie fotografował Saturna pod róŜnymi kontami, lecz dopiero 2009 rok pozwolił na wykonanie fotografii w płaszczyźnie pierścieni, z widocznymi jednocześnie obydwoma biegunami. W tym samym czasie Saturn zbliŜał się do równonocy, dzięki czemu oba bieguny były tak samo oświetlone. Najnowsze obserwacje to nie pojedyncze zdjęcia, lecz składają się na film, który umoŜliwił astronomom monitorowanie obydwu biegunów przez dłuŜszy okres czasu. Film, obejmujący okres od stycznia do marca 2009 roku, umoŜliwia astronomom badanie zórz polarnych w okolicy obu biegunów jednocześnie. A biorąc pod uwagę jak rzadko mamy do czynienia z takim połoŜeniem planety film ten na długo pozostanie najlepszą dokumentacją równonocy na Saturnie. Choć na pierwszy rzut oka moŜe wydawać się, Ŝe zorze wokół obu biegunów są symetryczne szczegółowa analiza nowych danych ukazała astronomom subtelne róŜnice pomiędzy zorzą wokół bieguna północnego, a tą wokół bieguna południowego. Północny owal zórz jest nieco mniejszy i bardziej intensywny niŜ południowy co wskazuje, Ŝe pole magnetyczne planety nie jest równomiernie rozłoŜone - jest silniejsze a jednocześnie

mniej jednorodne wokół bieguna północnego. W efekcie naładowane cząstki są tam przyspieszane do większych prędkości zanim zderzą się z atmosferą powodując widoczne jako zorze świecenie. Wyniki te potwierdzają wcześniejsze obserwacje wykonane przez sondę Cassini. Źródła: The European Homepage for the NASA/ESA Hubble Space Telescope: Saturn's aurorae offer stunning double show Zdjęcie: NASA, ESA and Jonathan Nichols (University of Leicester) Original press release follows: Saturn's aurorae offer stunning double show Researchers using the NASA/ESA Hubble Space Telescope recently took advantage of a rare opportunity to record Saturn when its rings are edge-on, resulting in a unique movie featuring both of the giant planet's poles. Saturn is only in this position every 15 years and this favourable orientation has allowed a sustained study of Saturn’s almost symmetric northern and southern lights. An enormous and grand ringed planet, Saturn is certainly one of the most intriguing bodies orbiting the Sun. Hubble has now taken a fresh look at the fluttering aurorae that light up both of Saturn's poles. It takes Saturn almost thirty years to orbit the Sun, with the

33 z 72


opportunity to image both of its poles occurring only twice in that period. Hubble has been snapping pictures of the planet at different angles since the beginning of the mission in 1990, but 2009 brought a unique chance for Hubble to image Saturn with the rings edge-on and both poles in view. At the same time Saturn was approaching its equinox so both poles were equally illuminated by the Sun's rays [1].

field, a series of invisible "traffic lanes" exist between the two poles along which the electrically charged particles are confined as they oscillate between the poles. The magnetic field is stronger at the poles and the particles tend to concentrate there, where they interact with atoms in the upper layers of the atmosphere, creating aurorae, the familiar glow that the inhabitants of the Earth’s polar regions know as the northern and southern lights.

These recent observations go well beyond just a still image and have allowed researchers to monitor the behaviour of both Saturn's poles in the same shot over a sustained period of time. The movie they created from the data, collected over several days during January and March 2009, has aided astronomers studying both Saturn's northern and southern aurorae. Given the rarity of such an event, this new footage will likely be the last and best equinox movie that Hubble captures of our planetary neighbour.

At first glance the light show of Saturn's aurorae appears symmetric at the two poles. However, analysing the new data in greater detail, astronomers have discovered some subtle differences between the northern and southern aurorae, which reveal important information about Saturn's magnetic field. The northern auroral oval is slightly smaller and more intense than the southern one, implying that Saturn's magnetic field is not equally distributed across the planet; it is slightly uneven and stronger in the north than the south. As a result, the electrically charged particles in the north are accelerated to higher energies as they are fired toward the atmosphere than those in the south. This confirms a previous result obtained by the space probe Cassini, in orbit around the ringed planet since 2004.

Despite its remoteness, the Sun's influence is still felt by Saturn. The Sun constantly emits particles that reach all the planets of the Solar System as the solar wind. When this electrically charged stream gets close to a planet with a magnetic field, like Saturn or the Earth, the field traps the particles, bouncing them back and forth between its two poles. A natural consequence of the shape of the planet's magnetic

34 z 72


Nowe filtry teleskopu Gemini

Dramatyczne nowe zdjęcie wykonane przez teleskop Gemini North ilustruje dynamiczne, a czasami wręcz gwałtowne procesy towarzyszące narodzinom gwiazd. Zdjęcie demonstruje takŜe moŜliwości nowych filtrów, z jakich od teraz mogą korzystać astronomowie wykorzystujący w badaniach wielo-obiektowy spektrofraf Gemini GMOS (Gemini Multi-Object Spectrograph) Podobna do klepsydry, dwubiegowa mgławica Sharpless 2-106 to gwiezdny Ŝłobek zbudowany ze świecącego gazu oraz pyłu, od którego odbija się światło. Materia ta okrywa masywny zawiązek gwiazdowy formujący niezwykły kształt mgławicyza pomocą wiatru o prędkości ponad 200 km / sek. Badania wskazują, Ŝe w obłoku powstaje wiele obiektów o masach mniejszych, co być moŜe kiedyś doprowadzi do narodzin od 50 do 150 gwiazd w tym rejonie. Mgławica Sh2-106 leŜy w obrębie konstelacji łabędzia w odległości około w 2000 lat świetlnych. Ma około 2 lat świetlnych długości i pół roku świetlnego średnicy. Podejrzewa się, Ŝe gwiazda centralna ma masę około 15 razy większą od masy Słońca. Początek jej narodzin miał miejsce nie więcej niŜ 100 000 lat temu. W niedalekiej przyszłości jej światło przebije się przez zasłonę obłoku molekularnego i gwiazda rozpocznie krótkie, intensywne Ŝycie masywnej gwiazdy. Nowe filtry dostarczają cennych informacji dzięki temu, iŜ przepuszczają światło jedynie w dokładnie wybranych pasmach odpowiadających emisji wzbudzonego wodoru, helu, tlenu i siarki - gazów, wzbudzanych przez promieniowanie młodych, gorących gwiazd. Filtry są takŜe wykorzystywane do badania mgławic planetarnych oraz wzbudzonego gazu w innych galaktykach. Na potrzeby prezentowane zdjęcia cztery kolory zostały połączone w następujących

35 z 72

sposób: He II - fioletowy, S II - niebieski, O III zielony i H-α - czerwony. KaŜda z ekspozycji trwała 900 sekund. Źródła: Subaru Telescope: The Many Colors of Star Birth Zdjęcie: Gemini Observatory/AURA PołoŜenie: RA 20h27m; Dec +37° w konstelacji Łabędzia Original press release follows: The Many Colors of Star Birth A dramatic new image from the Gemini North telescope illustrates the dynamic and sometimes violent process of star birth. It also demonstrates the capabilities of new filters available to researchers using the Gemini Multi-Object Spectrograph (GMOS). Known as Sharpless 2-106 (Sh2-106), the hourglass-shaped (bipolar) nebula in the new Gemini image is a stellar nursery made up of glowing gas and light-scattering dust. The material shrouds a natal high-mass star thought to be mostly responsible for the hourglass shape of the nebula due to high-speed winds (more than 200 kilometers/second) which eject material from the forming star deep within (see the recent Gemini press release on the birth of a massive star which exhibits evidence of similar processes). Research also indicates that many sub-stellar objects are forming within the cloud and may someday


result in a cluster of 50 to 150 stars in this region. The nebula is located about 2,000 light-years away in the direction of the constellation Cygnus. Its physical dimensions are about 2 light-years long by 1/2 light-year across. It is thought that its central star could be up to 15 times the mass of our Sun. The star’s formation likely began no more than 100,000 years ago and eventually its light will break free of the enveloping cloud as it begins the relatively short life of a massive star. The new filters provide valuable insights by transmitting very specific colors of visible light emitted by excited hydrogen, helium, oxygen, and sulfur as radiation from hot young birthing stars energize clouds of gas and dust. The filters are also used to study planetary nebulae and excited gas in other galaxies. For this image four colors were combined as follows: Violet – helium II filter; Blue – sulfur II filter; Green – oxygen III filter; and Red – hydrogen-alpha filter. Each filter was integrated for a total of 900 seconds. The seeing was 0.4 arcsecond RMS. The rotation of the image is 125o CCW from north up, east to the left and the field of view is 3.87 arcminutes on each side. The original calibrated, science-grade data for this image is available to the astronomical community on the Gemini Science Archive. The image was obtained using the Gemini Multi-Object Spectrograph on the Gemini North telescope. An identical instrument and filter set is available at the Gemini South telescope in Chile for parallel capabilities on the southern sky. Filters on GMOS (described and characterized for Gemini users).

36 z 72


Spotkanie z Gwiazdą Śmierci

Na stronie Laboratorium Obróbki Obrazu misji NASA Cassini (CICLOPS) opublikowano nowe zdjęcia przedstawiające księŜyce Saturna - Mimasa i Calypso. Na zdjęciach tych Mimas przypomina Gwiazdę Śmierci z Gwiezdnych Wojen. <> Zdjęcie zostało wykonane przez zielony filtr w świetle widzialnym za pomocą kamery o wąskim kącie z odległości około 70 000 kilometrów od Mimasa. Rozdzielczość to 418m / piksel. Na stronie CICLOPS ukazano równieŜ kolejne zdjęcia wykonane z coraz to mniejszej odległości - najbliŜsze z 16 000 kilometrów z rozdzielczością 96 m / piksel. Zdjęcia zostały wykonane 13 lutego 2010. Źródła: CICLOPS: Mimas and Calypso Rev 126 Flyby Raw Preview Zdjęcie: NASA/JPL/Space Science Institute Original press release follows: Mimas and Calypso Rev 126 Flyby Raw Preview This raw, unprocessed image of Mimas was taken by Cassini on Feb. 13, 2010. The image was taken in visible green light with the Cassini spacecraft narrow-angle camera on Feb. 13, 2010. The view was obtained at a distance of approximately 70,000 kilometers (43,000 miles) from Mimas. Image scale is 418 meters (1,372 feet) per pixel. The Cassini Equinox Mission is a joint United States and European endeavor. The Jet Propulsion Laboratory, a division of the California Institute of Technology in Pasadena, manages the mission for NASA's Science Mission Directorate, Washington, D.C. The Cassini orbiter was designed, developed and assembled at JPL. The imaging team consists of scientists from the US, England, France, and Germany. The imaging operations center and team lead (Dr. C. Porco) are based at the Space Science Institute in Boulder, Colo.

37 z 72


Sondując początki Układu Słonecznego

Nowa analiza meteorytu Murchison, który upadł w Australii 28 września 1969 roku wykazała, Ŝe skała ta zawiera zdumiewające bogactwo wcześniej nieznanych związków organicznych. W artykule opublikowanym na łamach Proceedings of the National Academy of Sciences naukowcy z Instytutu Chemii Ekologicznej w Neutherbergu w Niemczech wskazują, Ŝe meteoryt, który ma ponad 4,65 miliarda lat i jest prawdopodobnie starszy niŜ Słońce, zawiera dowody, Ŝe młody Układ Słoneczny był znacznie bogatszy chemicznie niŜ Ziemia, a sam meteoryt moŜe dostarczyć wskazówek na to, skąd na Ziemi wzięło się Ŝycie. <> Philippe Schmitt-Kopplin wraz ze współpracownikami zbadał próbkę tego meteorytu węglistego typu CM za pomocą spektroskopii strukturalnej wysokiej rozdzielczości i odkrył ślady ponad 14 000 róŜnych związków chemicznych w tym 70 aminokwasów. Schmitt-Kopplin dodaje, Ŝe biorąc pod uwagę, iŜ związki organiczne o tym samym składzie mogą mieć bardzo róŜną budowę przestrzenną, w meteorycie moŜe znajdować się kilka milionów rodzajów związków organicznych. Źródła: Universe Today Zdjęcie: Island Meteorites

38 z 72


Otwarcie sezonu Phobosa

Sonda Mars Express rozpoczęła dzisiaj serię bliskich przelotów obok Phobosa - większego z księŜyców Marsa. NajwaŜniejszy moment kampanii nastąpi 3 marca kiedy sonda zbliŜy się do powierzchni małego księŜyca na odległość zaledwie 50km ustanawiając tym samym rekord zbliŜenia do tego obiektu. Zebrane dane być moŜe pomogą w wyjaśnieniu pochodzenia tego tajemniczego obiektu. Pierwsze PoniewaŜ Mars Express znajduje się na zbliŜenie eliptycznej, biegunowej orbicie o maksymalnym miało oddaleniu od Marsa wynoszącym około 10 000 miejsce km regularnie mijamy Phobosa. To daje nam o 5:52 doskonałą szansę na dodatkowe badania UT kiedy Olivier Witasse Mars Express zbliŜył się do Phobosa na odległość 991 km. Przeloty na róŜnych wysokościach będą trwały do 26 marca, kiedy księŜyc oddali się poza zasięg sondy. Wszystkie jednak dają moŜliwość przeprowadzenia dodatkowych badań naukowych za pomocą sondy Mars Express, pojazdu który został zaprojektowany do badania planety poniŜej a nie jej księŜyców. "PoniewaŜ Mars Express znajduje się na eliptycznej, biegunowej orbicie o maksymalnym oddaleniu od Marsa wynoszącym około 10 000 km regularnie mijamy Phobosa. To daje nam doskonałą szansę na dodatkowe badania "- mówi Olivier Witasse pracujący w zespole naukowym misji. W 2009 roku zespół kierujący misją zdecydował się skorygować orbitę satelity tak by uniknąć scenariusza, w którym najbliŜsze przejścia sondy nad powierzchnią Marsa miałyby miejsce po stronie nocnej. Zespół kontroli lotu przedstawił kilka moŜliwych rozwiązań w tym jedno, które prowadziło

39 z 72

do przejścia sondy zaledwie w odległości 50 km od Phobosa. "BliŜej nie pozwolili nam podlecieć "- dodaje Witasse. Naukowcy wiąŜą duŜe nadzieje z bliskim przelotem poniewaŜ daje niepowtarzalną okazję by po raz pierwszy stworzyć dokładne mapy jego pola grawitacyjnego. Z tej odległości Mars Express powinien wyczuć róŜnice w sile oddziaływania grawitacyjnego Phobosa a to pozwoli naukowcom wyciągnąć wnioski na temat jego wewnętrznej budowy. Wcześniejsze przeloty Mars Express obok księŜyca pozwoliły najdokładniej jak do tej pory wyznaczyć jego masę oraz objętość. Obliczenia gęstości zaskoczyły naukowców, bowiem wynik wskazywał, iŜ częściowo księŜyc ten powinien być pusty. Jednym z celów nowych przelotów jest weryfikacja owych wstępnych wyników. Naukowcy zamierzają wykorzystać radar MARSIS by spróbować zajrzeć pod powierzchnię księŜyca szukając wskazówek na temat jego wewnętrznej budowy. "JeŜeli dowiemy się czegoś na temat budowy Phobosa być moŜe dowiemy się równieŜ jak powstał "- mówi Witasse. Pochodzenie Phobosa pozostaje zagadką. Za najbardziej prawdopodobne uwaŜa się obecnie trzy scenariusze - w pierwszym księŜyc ten jest przechwyconą asteroidą. Według drugiej teorii Mars i Phobos powstały w tym samym czasie i miejscu. Trzecia proponuje, Ŝe księŜyc ten powstał z materii wyrzuconej z powierzchni Marsa w wyniku


zderzenia z duŜym meteorytem.

Scientist.

Źródła:

Back in 2009, the mission team decided that the orbit of Mars Express needed to be adjusted to prevent the closest approach of the spacecraft drifting onto the planet’s nightside. The flight control team at the European Space Operations Centre in Darmstadt, Germany, presented a number of possible scenarios, including one that would take the spacecraft to just 50 km above Phobos. “That was the closest they would let us fly to Phobos,” says Witasse.

ESA News: Phobos flyby season starts again Zdjęcie: ESA/ DLR/ FU Berlin (G. Neukum) Original press release follows: Phobos flyby season starts again Today Mars Express began a series of flybys of Phobos, the largest moon of Mars. The campaign will reach its crescendo on 3 March, when the spacecraft will set a new record for the closest pass to Phobos, skimming the surface at just 50 km. The data collected could help untangle the origin of this mysterious moon. The latest Phobos flyby campaign began today at 06:52 CET (05:52 UT), when Mars Express drew to within 991 km of Phobos’ airless surface. The flybys will continue at varying altitudes until 26 March when Phobos moves out of range. They offer prime chances for doing additional science with Mars Express, a spacecraft that was designed to study the red planet below rather than the grey moon alongside. “Because Mars Express is in an elliptical and polar orbit with a maximum distance from Mars of about 10 000 km, we regularly pass Phobos. This represents an excellent opportunity to perform extra science,” says Olivier Witasse, Mars Express Project

40 z 72

Precise gravity measurements Heavy emphasis is being placed upon the closest flyby because it is an unprecedented opportunity to map Phobos’ gravity field. At that range, Mars Express should feel differences in the pull from Phobos depending which part of the moon is closest at the time. This will allow scientists to infer the moon’s internal structure. Previous Mars Express flybys have already provided the most accurate mass yet for Phobos, and the High Resolution Stereo Camera (HRSC) has provided the volume. When calculating the density, this gives a surprising figure because it seems that parts of Phobos may be hollow. The science team aim to verify this preliminary conclusion. In particular, the MARSIS radar will operate in a special sequence to try to see inside the moon, looking for structures or some clue

to the internal composition. “If we know more about how Phobos is built, we might know more about how it formed,” says Witasse. The origin of Phobos is a mystery. Three scenarios are possible. The first is that the moon is a captured asteroid. The second is that it formed in situ as Mars formed below it. The third is that Phobos formed later than Mars, out of debris flung into Martian orbit when a large meteorite struck the red planet. All the instruments will be used during the campaign, including HRSC. Although no imaging will be possible during the first five flybys, including the closest one, because Mars Express approaches from the nightside, high-resolution pictures will be possible from 7 March onwards. One task for HRSC is to image the proposed landing sites for the Russian mission Phobos-Grunt. “It is always busy,” says Witasse about running the science mission. “The Phobos flybys make it even more exciting.” Real time updates of the flyby campaign can be followed at the Mars Express blog.


Coraz bliŜej źródła promieniowania kosmicznego

Nowe zdjęcia dostarczone przez kosmiczny teleskop badający promieniowanie gamma - NASA Fermi Gamma-ray Space Telescope - ukazują miejsca we wnętrzu pozostałości po supernowych emitujące promieniowanie miliard razy potęŜniejsze niŜ to, niesione przez fotony światła widzialnego. Zdjęcia te przybliŜają astrofizyków do zrozumienia mechanizmów powstawania cząstek o najwyŜszych energiach we Wszechświecie - promieni kosmicznych.

Starsze mgławice planetarne są wyjątkowo jasne w zakresie promieniowania gamma o energiach GeV, ale stosunkowo słabsze w zakresie wyŜszych energii. Młodsze zachowują się inaczej Yasunobu Uchiyama

Promienie kosmiczne to przede wszystkim protony poruszające się z prędkościami bliskimi prędkości światła. Kierunek ich wędrówki ulega zmienie pod wpływem pól magnetycznych co utrudnia odkrycie miejsca ich powstania. "Odkrycie źródeł promieni kosmicznych jest jednym z kluczowych celów misji Fermi "- mówi Stefan Funk, astrofizyk Instytutu Astrofizyki Cząstek i Kosmologii Kavli (KIPAC). Kiedy promienie kosmiczne zdarzają się z cząstkami gazu międzygwiezdnego następuje emisja promieniowania gamma. "Fermi pozwala nam porównać emisję pozostałości o róŜnym wieku powstałych w róŜnych otoczeniu "- dodaje Funk. Wyniki badań zostały zaprezentowane na spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Fizyków w Waszyngtonie. Teleskop Large Area Telescope (LAT) obserwatorium Fermi stworzyło mapy dystrybucji promieni gamma o energii miliarda eV (GeV) pochodzące z trzech pozostałości po supernowych o pośrednim wieku - W51C, W44 i IC 443, dla których nigdy wcześniej nie obserwowano w tym zakresie

41 z 72

energii. KaŜda z nich powstała podczas eksplozji masywnej gwiazdy od 4 000 do 30 000 lat temu. Dodatkowo LAT zbadał promieniowanie GeV pozostałości Cas A mającej zaledwie 330 lat. Obserwacje prowadzone z Ziemi, za pomocą obserwatoriów zaprojektowanych do wykrywania cząstek o energiach tysiące razy większych niŜ LAT juŜ wcześniej wykrywały promieniowanie gamma z obszaru Cas A. "Starsze mgławice planetarne są wyjątkowo jasne w zakresie promieniowania gamma o energiach GeV, ale stosunkowo słabsze w zakresie wyŜszych energii. Młodsze zachowują się inaczej "- wyjaśnia Yasunobu Uchiyama z Narodowego Laboratorium Akceleratorów (SLAC) na Uniwersytecie Stanford. -" Być moŜe promienie kosmiczne o najwyŜszych energiach zdąŜyły juŜ opuścić starsze mgławice i Fermi dostrzega promieniowanie uwięzionych cząstek o niŜszych energiach." W 1949 roku Enrico Fermi, fizyk, którego nazwisko nosi obserwatorium, zaproponował, Ŝe promienie kosmiczne o najwyŜszych energiach są przyspieszane w polach magnetycznych obłoków molekularnych. Później astronomowie wskazali Ŝe pozostałości po supernowych są najbardziej prawdopodobnymi miejscami dla tego mechanizmu. Młode pozostałości po supernowych zdają się być wyposaŜone w silniejsze pola magnetyczne i największą emisję promieni kosmicznych o bardzo wysokich energiach. Silniejsze pola są w stanie


utrzymać cząstki o najwyŜszych energiach we wnętrzu fali uderzeniowej eksplozji wystarczająco długo by nadać im obserwowane energie. Obserwacje teleskopu Fermi wskazują, Ŝe promieniowanie gamma GeV dociera z obszarów, w których rozszerzająca się pozostałość oddziałuje z zimnymi, gęstymi obłokami molekularnymi. "Sądzimy, Ŝe protony przyspieszone we wnętrzu mgławicy planetarnej zderzają się z atomami gazu powodując emisję promieniowania gamma "mówi Funk. Albo to szybko poruszające się elektrony emitują promienie gamma gdy przelatują obok jąder atomów "jednak na razie nie jesteśmy w stanie wskazać konkretnego mechanizmu, choć mamy nadzieję, Ŝe dalsze obserwacje za pomocą teleskopu Fermi pozwolą nam ustalić, który z mechanizmów jest odpowiedzialny za emisję." NiezaleŜnie od mechanizmu obserwacje te potwierdzają teorię iŜ pozostałości po supernowych stają się ogromnymi kosmicznymi akceleratorami cząstek. "Fermi zdaje się potwierdzać odwaŜną tezę zaproponowaną 60 lat temu przez naukowca, którego nazwisko przyjął "- kończy Roger Blanford z KIPAC. Źródła: NASA Fermi Gamma-ray Space Telescope: NASA's Fermi Closes on Source of Cosmic Rays Zdjęcie: NASA/DOE/Fermi LAT Collaboration, CXC/SAO/JPL-Caltech /Steward/O.

42 z 72

Krause et al., and NRAO/AUI Original press release follows: NASA's Fermi Closes on Source of Cosmic Rays New images from NASA's Fermi Gamma-ray Space Telescope show where supernova remnants emit radiation a billion times more energetic than visible light. The images bring astronomers a step closer to understanding the source of some of the universe's most energetic particles -- cosmic rays. Cosmic rays consist mainly of protons that move through space at nearly the speed of light. In their journey across the galaxy, the particles are deflected by magnetic fields. This scrambles their paths and masks their origins. "Understanding the sources of cosmic rays is one of Fermi's key goals," said Stefan Funk, an astrophysicist at the Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology (KIPAC), jointly located at SLAC National Accelerator Laboratory and Stanford University, Calif. When cosmic rays collide with interstellar gas, they produce gamma rays. "Fermi now allows us to compare emission from remnants of different ages and in different environments," Funk added. He presented the findings Monday at the American Physical Society meeting in Washington, D.C. Fermi's Large Area Telescope (LAT) mapped billion-electron-volt (GeV)

gamma-rays from three middle-aged supernova remnants -- known as W51C, W44 and IC 443 -that were never before resolved at these energies. (The energy of visible light is between 2 and 3 electron volts.) Each remnant is the expanding debris of a massive star that blew up between 4,000 and 30,000 years ago. In addition, Fermi's LAT also spied GeV gamma rays from Cassiopeia A (Cas A), a supernova remnant only 330 years old. Ground-based observatories, which detect gamma rays thousands of times more energetic than the LAT was designed to see, have previously detected Cas A. "Older remnants are extremely bright in GeV gamma rays, but relatively faint at higher energies. Younger remnants show a different behavior," explained Yasunobu Uchiyama, a Panofsky Fellow at SLAC. "Perhaps the highest-energy cosmic rays have left older remnants, and Fermi sees emission from trapped particles at lower energies." In 1949, the Fermi telescope's namesake, physicist Enrico Fermi, suggested that the highest-energy cosmic rays were accelerated in the magnetic fields of gas clouds. In the decades that followed, astronomers showed that supernova remnants are the galaxy's best candidate sites for this process. Young supernova remnants seem to possess both stronger magnetic fields and the highest-energy cosmic rays. Stronger fields


can keep the highest-energy particles in the remnant's shock wave long enough to speed them to the energies observed. The Fermi observations show GeV gamma rays coming from places where the remnants are known to be interacting with cold, dense gas clouds. "We think that protons accelerated in the remnant are colliding with gas atoms, causing the gamma-ray emission," Funk said. An alternative explanation is that fast-moving electrons emit gamma rays as they fly past the nuclei of gas atoms. "For now, we can't distinguish between these possibilities, but we expect that further observations with Fermi will help us to do so," he added. Either way, these observations validate the notion that supernova remnants act as enormous accelerators for cosmic particles. "How fitting it is that Fermi seems to be confirming the bold idea advanced over 60 years ago by the scientist after whom it was named," noted Roger Blandford, director of KIPAC.

43 z 72


Galaktyczne dinozaury

Wyobraź sobie, Ŝe we własnym ogrodzie znajdujesz Ŝywego dinozaura... Coś takiego przytrafiło się właśnie astronomom, którzy znaleźli astronomiczny odpowiednik prehistorycznego gada w naszym najbliŜszym, galaktycznym otoczeniu - grupę małych, prehistorycznych galaktyk, którym 10 miliardów lat zajęło zgromadzenie się koło siebie, a które w - kosmicznie - niedalekiej przyszłości połączą się tworząc duŜą galaktykę eliptyczną. Takie spotkania pomiędzy galaktykami karłowymi do tej pory obserwowano w odległościach miliardów lat świetlnych (czyli miały miejsce miliardy lat temu). Jednak te galaktyki, naleŜące do Kompaktowej Grupy Hicksona numer 31, leŜą stosunkowo blisko - w odległości 166 milionów lat świetlnych. Nowe zdjęcia kwartetu galaktyk wykonane przez teleskop kosmiczny NASA Hubble pozwalają z bliska przyjrzeć się okresowi, w którym formował się Wszechświat - czasom, gdy zderzenia małych galaktyk prowadzące do powstania większych odbywały się znacznie częściej. Dodatkowych danych w podczerwieni dostarczył teleskop kosmiczny NASA Spitzer, a w ultrafiolecie sondy Galaxy Evolution Explorer i Swift. Obserwacje te pozwoliły astronomom precyzyjnie wyznaczyć tempo produkcji gwiazd w systemie galaktyk. Źródła: Jet Propulsion Laboratory: Jurassic Space: Telescopes Probe Ancient Galaxies Near Us Zdjęcie: NASA, ESA, S. Gallagher (The University of Western Ontario), and J. English (University of Manitoba) PołoŜenie: R.A. 05h 01m 38s.75; Dek. -04° 15' 34".10 Original press release follows: Jurassic Space: Telescopes Probe Ancient Galaxies Near Us Imagine finding a living dinosaur

44 z 72

in your backyard. Astronomers have found the astronomical equivalent of prehistoric life in our intergalactic backyard: a group of small, ancient galaxies that has waited 10 billion years to come together. These "late bloomers" are on their way to building a large elliptical galaxy. Such encounters between dwarf galaxies are normally seen billions of light-years away and therefore occurred billions of years ago. But these galaxies, members of Hickson Compact Group 31, are relatively nearby, only 166 million light-years away. New images of this foursome by NASA's Hubble Space Telescope offer a window into the formative years of the universe, when the buildup of large galaxies from smaller building blocks was common. The analysis was bolstered by infrared data from NASA's Spitzer Space Telescope and ultraviolet observations from NASA's Galaxy Evolution Explorer and Swift satellite. Those data helped the astronomers measure the total amount of star formation in the system.


Dlaczego w młodym Wszechświecie rodziło się więcej gwiazd

Astronomowie Uniwersytetu Arizona (UA) pomogli w rozwiązaniu jednej z zagadek dotyczących narodzin gwiazd w galaktykach - wyniki ich badań zostały opublikowane na łamach Nature. "Od ponad dekady

Typowe galaktyki młodego Wszechświata zawierały od 3 do 10 razy więcej gazu molekularnego niŜ obserwujemy to dzisiaj Michael Cooper

wiadomo, Ŝe wczesny Wszechświat - trzy do pięciu miliardów lat po Wielkim Wybuchu, czyli dziewięć do 11 miliardów lat temu - galaktyki produkowały gwiazdy w znacznie większym tempie niŜ obecnie "- mówi Michael Cooper, z Obserwatorium Steward UA. "Nie wiedzieliśmy natomiast, czy wynikało to z faktu, Ŝe z jakiejś przyczyny procesy formowania gwiazd w tym czasie były bardziej wydajne, czy teŜ było po prostu więcej surowca - gazu i pyłu "dodaje Benjamin Weiner, współautor publikacji, takŜe pracujący w Obserwatorium Steward UA. W porównaniu do przeciętnej, współczesnej galaktyki produkującej gwiazdy w tempie około 10 mas Słońca rocznie, tempo formacji gwiazd w tych samych galaktykach, tylko młodszych, było dziesięciokrotnie wyŜsze. Do tej pory, poszukując odpowiedzi na to pytanie, astronomie zwracali teleskopy w stronę rzadki, bardzo jasnych odległych obiektów z prostej przyczyny - dostępne instrumenty nie pozwalały badać bardziej typowych, ale ciemniejszych galaktyk. Skupiane się na jasnych obiektach prowadziło jednak

45 z 72

do wątpliwości, czy są one reprezentatywne dla większości galaktyk Wszechświata. Cooper wraz ze swoim zespołem wykorzystał nowe, czulsze instrumenty i bardziej dopracowane metody przeszukiwania nieba by zbadać kilkanaście normalnych galaktyk. "Nasze wyniki są bardziej reprezentatywne dla typowych galaktyk, bo na takich właśnie, przeciętnych obiektach skupiliśmy swe badania "- mówi Cooper. -"Po raz pierwszy zyskaliśmy pełniejszy obraz tego jak galaktyki produkują gwiazdy." Nowe gwiazdy powstają z ogromnych obłoków zimnego gazu i pyłu, z którego zbudowane są duŜe fragmenty galaktyk. PoniewaŜ surowiec potrzebny do budowy gwiazd trudno wykryć a dane dotyczące jego rozmieszczenia są niekompletne i trudne do zdobycia do tej pory naukowcy nie wiedzieli, który ze scenariuszy jest prawdziwy. Czy typowe galaktyki nadal mają wystarczające zapasy surowca do produkcji gwiazd ale - z jakiegoś powodu - ich wydajność spadła wraz z upływem czasu. Czy teŜ współczesne galaktyki produkują mniej gwiazd poniewaŜ zuŜyły większość surowca w przeszłości. Aby znaleźć odpowiedź astronomowie musieli spoglądać nie tylko daleko w kosmos, ale równieŜ w odległą przeszłość. Zespół Coopera wykorzystał dane z wcześniejszych badań, w których dokonali przeglądu około 50 000 galaktyk by wybrać reprezentatywną próbkę typowej średniej populacji


galaktyk. Następnie badali je wykorzystując rozmaite teleskopy i radioteleskopy: teleskopy kosmiczne Hubble i Spitzer, oraz radioteleskopy we Francji i w Kalifornii. "Obserwując te galaktyki w paśmie podczerwonym i radiowym mogliśmy uwidocznić ich obłoki molekularne "- wyjaśnia Cooper. Weiner dodaje: -" Odkryliśmy iŜ galaktyki takie jak przodkowie Drogi Mlecznej miały znacznie większe zapasy gazu niŜ współczesna Droga Mleczna. Zatem produkowały gwiazdy za pomocą tych samych mechanizmów, ale znacznie więcej, poniewaŜ surowca było więcej." Naukowcy uzyskali równieŜ obrazy ukazują zasięg występowania materii słuŜącej do produkcji gwiazd w galaktykach. Na przykład na zdjęciu typowej galaktyki EGS 1305123, obserwowanej gdy Wszechświat miał dopiero 5,5 miliarda lat, naukowcy wykryli po raz pierwszy masywny, widujący dysk o średnicy około 60 000 lat świetlnych. Dysk ten, zbudowany z zimnego gazu i pyłu, ma rozmiar i strukturę podobną do typowej galaktyki takiej jak nasza. Daje to nam pojęcie jak Droga Mleczna mogła wyglądać 8,5 miliarda lat temu. "Wykazaliśmy, Ŝe typowe galaktyki młodego Wszechświata zawierały od 3 do 10 razy więcej gazu molekularnego niŜ obserwujemy to dzisiaj "mówi Cooper. -" co stanowi silny dowód iŜ spowolnienie tempa produkcji gwiazd wynika z ubytku surowca w porównaniu do czasów młodości galaktyk,

a nie ze zmiany wydajności procesów prowadzących do narodzin gwiazd." Źródła: University of Arizona News: Why Today’s Galaxies Don't Make as Many Stars as They Used To Zdjęcie: M. Cooper/University of Arizona Original press release follows: Why Today’s Galaxies Don't Make as Many Stars as They Used To

In its efforts to find an answer, the scientific community has tended to turn telescopes toward few, rare, very bright objects, mostly because the instruments available did not allow for the study of less extreme, more typical galaxies. By focusing on the rare, bright objects, the results obtained cast doubts as to whether they are true for the majority of galaxies populating the universe.

University of Arizona astronomers have helped solve a mystery surrounding the birth of stars in galaxies that has long puzzled scientists. Their results are published in the Feb. 11 issue of Nature.

"It is a little bit like studying only individuals who are seven feet tall instead of looking at those who fall in a more common range of body height," said Cooper.

"We have known for more than a decade that in the early universe – three to five billion years after the Big Bang or nine to eleven billion years before today – galaxies churned out new stars at a much faster rate than they do now," said Michael Cooper, a postdoctoral Spitzer fellow at the UA's Steward Observatory.

He and his coworkers took advantage of more sensitive instruments and refined surveying methods to hone in on more than a dozen ‘normal' galaxies. "Our study is the first to look at the ‘five-foot eight' kinds of galaxies, if you will," Cooper said. "Our results therefore are more representative of the typical galaxy out there. For the first time, we are getting a much more complete picture of how galaxies make stars."

"What we haven't known is whether this was because they somehow formed stars more efficiently or because more raw material – molecular gas and dust – was available," said his colleague Benjamin Weiner, an assistant astronomer at Steward Observatory and one of the co-authors on the paper. Compared to the average galaxy today, which produces

46 z 72

stars at rates equaling about 10 times the mass of our sun per year, the rate of star formation in those same galaxies appears to have been up to 10 times higher when they were younger.

New stars form from vast swaths of cold gas and dust that make up large parts of a galaxy. Because the star-forming raw material is not easily


detected and data on its distribution are sparse and difficult to obtain, researchers until now had trouble knowing which of the following two scenarios is true: Do typical galaxies still hold sufficient quantities of the ingredients required for star formation, but for some reason their efficiency of making stars has slowed down over cosmic time? Or, do present-day galaxies form fewer stars than they did in the past simply because they have used up most of their gas and dust supplies in the process? To answer such questions, astronomers have to look not only far out into space, but also far back in time. To do that, they take advantage of a phenomenon known as the Doppler effect. The Doppler effect is apparent to a motorist waiting at a traffic light when the sound of an oncoming ambulance changes to a slightly lower pitch as it passes through the intersection. This happens because the ambulance truck's speed adds to the speed of the sound waves produced by its siren. As the vehicle passes and moves away, the sound waves take slightly longer to reach the observer's ears. Because the universe is expanding, galaxies behave a bit like cosmic ambulance trucks: As they move farther away from an observer based here on earth, the light they emit shifts to a slightly lower frequency toward the red in the light spectrum.

use this red shift to determine the speed with which a galaxy is receding from earth, allowing them to calculate its distance. In the vastness of the universe, distance equals time: The light we see from a galaxy that is, say, five billion light years away, has been traveling through space for five billion years before it hit the lens of our telescope. Therefore, the galaxy we observe today actually represents that galaxy five billion years in the past. Cooper and his colleagues used data from an earlier study, in which they had surveyed about 50,000 galaxies, to pick a sample representing an â&#x20AC;&#x2DC;average' population of galaxies. They then pointed various telescopes, among them the Hubble and the Spitzer space telescopes and radio telescope arrays in France and California, toward their study objects. "By observing those galaxies in the infrared spectrum and measuring their radio frequency emissions, we were able to make their cold gas clouds visible," explained Cooper. "What we found now is that galaxies like the ancestors of the Milky Way had a much greater supply of gas than the Milky Way does today," said Weiner. "Thus, they have been making stars according to the same laws of physics, but more of them in a given time because they had a greater supply of material." The research

Astronomers

47 z 72

team also obtained images revealing the extent of the star-forming material that permeates galaxies. In one image of a typical galaxy named EGS 1305123, seen as it was a mere 5.5 billion years after the Big Bang, the scientist's observations for the first time show a massive, rotating disc measuring about 60,000 light years across. The disc, made up of cold gas and dust, is similar in size and structure to that in a typical galaxy, such as our own, the Milky Way, and gives an impression of what it would have looked like at the time, eight and a half billion years ago. "From our study, we now know that typical galaxies in the early universe contained three to ten times more molecular gas than today," said Cooper, "a strong indication that the rate of star formation has slowed because those galaxies have less raw material available compared to when they were younger, and not because there was some change in efficiency with which they make new stars." Cooper and Weiner have led the U.S. portion of this large undertaking, which is headed by scientists from the Max-Planck-Institute for Extraterrestrial Physics in Garching, Germany. The paper, "High molecular gas fractions in normal massive star-forming galaxies in the young universe," is published in the Feb. 11 issue of Nature.


Udało się odnaleźć prymitywne gwiazdy poza Drogą Mleczną

Po latach skutecznego ukrywania się astronomom w końcu udało się odnaleźć najprymitywniejsze gwiazdy poza Drogą Mleczną. Nowe obserwacje, w których wykorzystano teleskop VLT Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), pozwoliły rozwiązać istotną astrofizyczną zagadkę dotyczącą najstarszych gwiazd w naszym galaktycznym sąsiedztwie, istotną dla zrozumienia pierwszych gwiazd Wszechświata. "W pewnym sensie

Wśród ekstremalnie ubogich gwiazd odkrytych w tych galaktykach karłowych trzy mają oo 3000 do 10 000 razy mniej cięŜkich pierwiastków niŜ Słońce. Jest wśród nich rekordzistka w kategorii najprymitywniejszych gwiazd odkrytych na zewnątrz Drogi Mlecznej Martin Tafelmeyer

odkryliśmy błąd w metodach badawczych jakie wykorzystywano do tej pory "- mówi Else Starkenburg, główna autorka publikacji prezentującej wyniki na łamach Astronomy and Astrophysics. -" Nasza ulepszona metoda umoŜliwia odnajdywanie prymitywnych gwiazd skrytych wśród pozostałych, normalnych gwiazd." UwaŜa się, Ŝe prymitywne gwiazdy powstały z materii, która pojawiła się wkrótce po Wielkim Wybuchu, 13,7 miliarda lat temu. Zazwyczaj zawierają mniej niŜ 1/1000 cięŜszych od wodoru i helu pierwiastków w porównaniu do Słońca i dlatego klasyfikowane są jako "ekstremalnie niskometaliczne gwiazdy". NaleŜą do pierwszej generacji gwiazd, są ekstremalnie rzadki i głównie obserwowane w obrębie Drogi Mlecznej. Kosmolodzy sądzą, Ŝe duŜe galaktyki, takie jak Droga Mleczna, powstały z połączenia się mniejszych galaktyk. Populacja prymitywnych gwiazd powinna zatem być obecna juŜ w galaktykach

48 z 72

karłowych, z których powstała Droga Mleczna a podobne populacje takich gwiazd powinny być obecne równieŜ w innych galaktykach karłowych. " Do tej pory dowody ich istnienia były niezwykle rzadki "- mówi Giuseppina Battaglia, współautorka publikacji. -"Badania przeprowadzone w ostatnich latach za kaŜdym razem wykazywały, Ŝe większość starych populacji gwiazd w Drodze Mlecznej była odmienna od tych w galaktykach karłowych, co było niezgodne z większością modeli kosmologicznych." Skład pierwiastków mierzy się na podstawie widm gwiazd. Zespół Dwarf galaxies Abundances and Radial-velocities Team wykorzystał spektrograf FLAMES zainstalowany na teleskopie ESO VLT by zebrać widma ponad 2000 olbrzymich gwiazd w czterech galaktykach karłowych sąsiadujących z Drogą Mleczną - karłami Fornax, Sculptor, Sextans i Carina. PoniewaŜ obiekty te są przeciętnie oddalone od nas o 300 000 lat świetlnych (trzy razy dalej niŜ wynosi średnica Drogi Mlecznej) moŜna było zmierzyć jedynie bardzo wyraźne cechy widma. Zespół odkrył, Ŝe Ŝadne z zebranych widm nie pasowało do poszukiwanej klasy widm. Zespół astronomów kierowany przez Starkenburg, po dokładnym porównaniu widm z modelami komputerowymi, pozwolił zrozumieć istotę problemu - widm normalnych nisko-metalicznych gwiazd jedynie subtelnie róŜni się od tych, w których zawartość metali jest


ekstremalnie niska, dlatego teŜ wcześniejsze metody badawcze nie potrafiły zidentyfikować najprymitywniejszych gwiazd. Astronomowie dodatkowo potwierdzili prawie doskonale prymitywną klasyfikację kilku ekstremalnie ubogich w metale gwiazd wykorzystując znacznie bardziej dokładne widma uzyskane za pomocą instrumentu UVES na teleskopie VLT. "W porównaniu do mało precyzyjnych widm jakie mieliśmy wcześniej wygląda to tak, jakbyśmy obserwowali je teraz przez mikroskop "- mówi członek zespołu, Vanessa Hill. -"Niestety tą metodą moŜna zbadać jedynie niewielką liczbę gwiazd bowiem wymaga ona znacznej ilości czasu obserwacyjnego." "Wśród ekstremalnie ubogich gwiazd odkrytych w tych galaktykach karłowych trzy mają oo 3000 do 10 000 razy mniej cięŜkich pierwiastków niŜ Słońce. Jest wśród nich rekordzistka w kategorii najprymitywniejszych gwiazd odkrytych na zewnątrz Drogi Mlecznej "- dodaje członek zespołu, Martin Tafelmeyer. "Nasze badania nie tylko pozwoliły odkryć bardzo ciekawe, pierwsze gwiazdy tyw tych galaktykach, ale dostarczyły nowej, potęŜnej metodologii odkrywania kolejnychh takich gwiazd. "podsumowuje Starkenburg. -" Od teraz nie będą mogły się ukrywać!" Źródła: E. Starkenburg et al., “The NIR Ca II

49 z 72

triplet at low metallicity”, Astronomy and Astrophysics European Southern Observatory: No Place to Hide: Missing Primitive Stars Outside Milky Way Uncovered Zdjęcie: ESO/Digitized Sky Survey 2 Original press release follows: No Place to Hide: Missing Primitive Stars Outside Milky Way Uncovered After years of successful concealment, the most primitive stars outside our Milky Way galaxy have finally been unmasked. New observations using ESO’s Very Large Telescope have been used to solve an important astrophysical puzzle concerning the oldest stars in our galactic neighbourhood — which is crucial for our understanding of the earliest stars in the Universe. “We have, in effect, found a flaw in the forensic methods used until now,” says Else Starkenburg, lead author of the paper reporting the study. “Our improved approach allows us to uncover the primitive stars hidden among all the other, more common stars.” Primitive stars are thought to have formed from material forged shortly after the Big Bang, 13.7 billion years ago. They typically have less than one thousandth the amount of chemical elements heavier than hydrogen and helium found in the

Sun and are called “extremely metal-poor stars” [1]. They belong to one of the first generations of stars in the nearby Universe. Such stars are extremely rare and mainly observed in the Milky Way. Cosmologists think that larger galaxies like the Milky Way formed from the merger of smaller galaxies. Our Milky Way’s population of extremely metal-poor or “primitive” stars should already have been present in the dwarf galaxies from which it formed, and similar populations should be present in other dwarf galaxies. “So far, evidence for them has been scarce,” says co-author Giuseppina Battaglia. “Large surveys conducted in the last few years kept showing that the most ancient populations of stars in the Milky Way and dwarf galaxies did not match, which was not at all expected from cosmological models.” Element abundances are measured from spectra, which provide the chemical fingerprints of stars [2]. The Dwarf galaxies Abundances and Radialvelocities Team [3] used the FLAMES instrument on ESO’s Very Large Telescope to measure the spectra of over 2000 individual giant stars in four of our galactic neighbours, the Fornax, Sculptor, Sextans and Carina dwarf galaxies. Since the dwarf galaxies are typically 300 000 light years away — which is about three times


the size of our Milky Way — only strong features in the spectrum could be measured, like a vague, smeared fingerprint. The team found that none of their large collection of spectral fingerprints actually seemed to belong to the class of stars they were after, the rare, extremely metal-poor stars found in the Milky Way. The team of astronomers around Starkenburg has now shed new light on the problem through careful comparison of spectra to computer-based models. They found that only subtle differences distinguish the chemical fingerprint of a normal metal-poor star from that of an extremely metal-poor star, explaining why previous methods did not succeed in making the identification. The astronomers also confirmed the almost pristine status of several extremely metal-poor stars thanks to much more detailed spectra obtained with the UVES instrument on ESO’s Very Large Telescope. “Compared to the vague fingerprints we had before, this would be as if we looked at the fingerprint through a microscope,” explains team member Vanessa Hill. “Unfortunately, just a small number of stars can be observed this way because it is very time consuming.” “Among the new extremely metal-poor stars discovered in these dwarf galaxies, three have a relative amount of heavy chemical elements between only 1/3000 and 1/10 000 of what is observed in our Sun, including the current record holder of the most primitive star found outside the Milky Way,” says team member Martin Tafelmeyer. “Not only has our work revealed some of the very interesting, first stars in these galaxies, but it also provides a new, powerful technique to uncover more such stars,” concludes Starkenburg. “From now on there is no place left to hide!”

50 z 72


Pole magnetyczne steruje mechanizmami narodzin masywnych gwiazd

Zespół astronomów kierowany przez dr. Wouter Vlemmings z Uniwersytetu Bonn wykorzystał sieć radioteleskopów MERLIN kierowaną z Obserwatorium w Jodrell Bank wy wykazać jak waŜną rolę w narodzinach masywnych gwiazd odgrywają pola magnetyczne. Wcześniej udowodniono ich istotną rolę podczas formowania mniej masywnych gwiazd takich jak Słońce. Nowe badania wskazują, Ŝe mechanizmy prowadzące do powstania zarówno masywnych gwiazd jak i tych o stosunkowo małych masach, mogą być bardziej do siebie podobne niŜ dotychczas sądzono. Wyniki badań zostały opublikowane na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Gwiazdy o masach ponad

JeŜeli proces narodzin masywnych gwiazd jest podobny do ich lŜejszych odpowiedników powinniśmy być w stanie wykryć silne pola magnetyczne niezbędne do wytworzenia dŜetów i stabilizacji powiązanych z nimi dysków dr Wouter Vlemmings

ośmiokrotnie przekraczających masę Słońca są krytycznie waŜne dla powstawania innych gwiazd, planet jak równieŜ Ŝycia. Choć gwiazdy takie są rzadkie stanowią dominujący mechanizm ewolucji materii międzygwiezdnej w galaktyce i odpowiadają za produkcję cięŜkich pierwiastków takich jak Ŝelazo. Jednak zagadka jak gwiazdy te powstają okazała się niezwykle trudna do rozwiązania. Tematem intensywnie dyskutowanym w szczególności była rola pól magnetycznych. Znaczna część naukowców uwaŜała, Ŝe dominującymi mechanizmami są promieniowanie i turbulencje co oznaczałoby iŜ procesy ich narodzin znacznie róŜniłyby się od gwiazd mniej masywnych, takich jak Słońce. "Choć wcześniej obserwowano pola magnetyczne w obłokach molekularnego wodoru, z których powstają gwiazdy do tej pory brakowało obserwacji w pobliŜu masywnych gwiazd "- mówi Vlemmings. -" JeŜeli proces narodzin masywnych gwiazd jest podobny do ich lŜejszych odpowiedników

51 z 72

powinniśmy być w stanie wykryć silne pola magnetyczne niezbędne do wytworzenia dŜetów i stabilizacji powiązanych z nimi dysków." Zespołowi Woutera Vlemmingsa po raz pierwszy udało się zaobserwować przestrzenną strukturę pola magnetycznego wokół dysku masywnej protogwiazdy Cefeusz A HW2. LeŜąc w odległości 2 300 lat świetlnych od Ziemi, Cefeusz A jest jednym z najbliŜszych nam obszarów powstawania masywnych gwiazd, i juŜ wcześniejsze obserwacje pozwoliły wykryć dysk gazu opadającego na HW2. W nowych obserwacjach astronomowie odkryli Ŝe pole magnetyczne jest zaskakująco regularne i silne, co wskazuje, Ŝe to ono właśnie kontroluje sposób w jaki materia przemieszcza się w obrębie dysku karmiąc rosnący zarodek gwiazdy. "Nasza nowa metoda badawcza umoŜliwiła nam po raz pierwszy pomiar przestrzennej struktury pola magnetycznego wokół masywnej protogwiazdy. Dostrzegliśmy, iŜ struktura ta jest zaskakująco podobna do tej, która - jak sądzimy - otacza znacznie mniejsze gwiazdy "- dodaje Huib Jan van Langevelde, dyrektor Joint Institute for Very Long Baseline Interferometry in Europe (JIVE). Aby określić budowę pola magnetycznego naukowcy wykorzystali zespół radioteleskopów MERLIN badając fale radiowe o długości około 5cm, które są wzmacniane przez cząstki metanolu. Cząstki te - najprostszy alkohol - znajdują


się w obszarach w otoczeniu masywnego dysku wokół HW2, którego średnica jest około 10 razy większa od średnicy Układu Słonecznego. Obszary te określa się mianem maserów, poniewaŜ wzmacniają promieniowanie mikrofalowe podobnie jak lasery wzmacniają światło widzialne. ChociaŜ nawet silne pole magnetyczne nadrukowuje się bardzo słabo na sygnał masera to wzmocnienie jest na tyle silne by moŜliwe było obecnie badanie jego efektów. Źródła: W.H.T. Vlemmings, G. Surcis, K.J.E. Torstensson, H.J. van Langevelde, “Magnetic field regulated infall on the disc around the massive protostar Cepheus A HW2”, MNRAS Royal Astronomical Society: Massive stars' magnetically controlled diets Ilustracja: Tobias Maercker Original press release follows: Massive stars' magnetically controlled diets A team of astronomers, led by Dr. Wouter Vlemmings at Bonn University, has used the MERLIN radio telescope network centred on the Jodrell Bank Observatory to show that magnetic fields play an important role during the birth of massive stars. Magnetic fields are already known

52 z 72

to strongly influence the formation of lower-mass stars like our Sun. This new study reveals that the way in which high-mass and low-mass stars form may be more similar than previously suspected. The scientists report their work in the journal Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Massive stars, more than 8 times the mass of the Sun, are crucial to the formation of other stars, planets and even life. Though rare, they dominate the content and evolution of the interstellar material in the Galaxy and are responsible for the production of heavy elements such as iron. However, the question of how massive stars are formed has proved extremely difficult to answer. The role of magnetic fields in particular has been a topic of great debate. Many scientists thought that radiation and turbulence would be the more dominant factors, and hence their formation process would be significantly different from that of less massive stars such as our Sun. "While magnetic fields have been observed in the clouds of molecular hydrogen from which stars form, observations close to massive stars have up to now been in short supply," says Vlemmings. “If the formation of massive stars is similar to their lighter counterparts, we should be able to detect the strong magnetic fields needed to both produce the jets and stabilize the

disks associated with them.” For the first time, Wouter Vlemmings and his collaborators have managed to observe the 3-dimensional magnetic field structure around the disk of the massive newly forming star (or protostar) Cepheus A HW2. At a distance of 2300 light years from the Sun, Cepheus A is one of the nearest regions where massive stars form and earlier observations of this region revealed the presence of a disk from which the gas falls on to HW2. In their new observations, the astronomers have found that the magnetic field is surprisingly regular and strong, implying that it is controlling how the matter is transferred through the disk to feed the growing embryonic star. "Our new technique allows us for the first time to measure the 3D structure of the magnetic field around a massive protostar. We can see that its structure is surprisingly similar to how we think the field looks when much smaller stars form," adds co-author Huib Jan van Langevelde, director of the Joint Institute for Very Long BaseIine Interferometry in Europe (JIVE). To determine the magnetic field structure, the researchers used the MERLIN telescope array to observe radio waves (with a wavelength of approximately 5 cm) that are amplified by methanol molecules. These methanol molecules, the simplest of the alcohol compounds, are


found in regions surrounding the massive disk around HW2, which extend over a region 10 times the size of our Solar System. Such regions are called masers, because they amplify microwave radiation in the same way a laser amplifies light radiation. Even though a strong magnetic field produces only a very weak signature in the signal from the methanol molecules, this amplification is strong enough to make the new work possible. These new observations will be a cornerstone of one of the first major scientific legacy projects to be carried out with the new e-MERLIN radio telescope network. e-MERLIN is a major upgrade to the MERLIN network that made it 10 times more sensitive. The legacy project, of which Dr. Vlemmings is one of the lead scientists, will use the unique capabilities of the upgraded network to reveal both the magnetic field and the immediate surroundings of many massive protostars of different ages.

53 z 72


XMM-Newton bada ciemną materię w odległych galaktykach

obserwacje ciemnych i odległych grup galaktyk wykonane za pomocą obserwatorium XMM-Newton Europejskiej Agencji Kosmicznej zostały wykorzystane do badania ewolucji ciemnej materii. Wyniki badań międzynarodowego zespołu naukowców z Instytutu Fizyki Pozaziemskiej Maxa Plancka (MPE), Marsylskiego Laboratorium Astrofizyki of Astrophysics (LAM) oraz Narodowego Laboratorium Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) zostały opublikowane na łamach The Astrophysical Journal. Ciemna materia jest

Dzięki bezprecedensowym katalogom dostarczonym przez XMM-Newton byliśmy w stanie poszerzyć pomiary masy o znacznie mniejsze struktury, które istniały znacznie wcześniej w historii Wszechświata Alexie Leauthaud

tajemniczym, niewidzialnym składnikiem Wszechświata - jej obecność ujawnia się jedynie poprzez oddziaływania grawitacyjne. Zrozumienie czym jest jest jednym z najwaŜniejszych wyzwań współczesnej kosmologii. Jedną z metod poszukiwania wyjaśnienia tej zagadki jest analiza zaleŜności pomiędzy masą a jasnością gromad galaktyk, których jasność w paśmie rentgenowskim (odpowiadająca masie normalnej - barionowej materii) jest analizowana w porównaniu do ich całkowitej masy (obejmującej dodatkowo ciemną materię) wyznaczaną za pomocą pomiarów soczewkowania grawitacyjnego. Do tej pory stosunek ten być znany dla niedalekich gromad. Nowe wyniki rozszerzają wiedzę o tych powiązaniach dla obiektów znacznie dalszych i jednocześnie mniejszych. Aby wyznaczyć powiązanie pomiędzy promieniowaniem rentgenowskim a ciemną materią zespół wykorzystał największą dostępną próbkę wybranych na bazie emisji rentgenowskich grup i gromad galaktyk zebraną przez obserwatorium

54 z 72

rentgenowskie ESA XMM-Newton. Grupy i gromady galaktyk moŜna odnaleźć wykorzystując w tym celu ich rozmytą emisję rentgenowską w skalach poniŜej minuty kątowej. XMM-Newton ma duŜe efektywne pole, dzięki czemu jest jedynym teleskopem rentgenowskim mogącym wykryć słabe sygnały z odległych gromad i grup galaktyk. "MoŜliwości teleskopu XMM-Newton jeŜeli chodzi o dostarczanie duŜych katalogów galaktyk w głębokich polach są niezwykłe "- mówi Alexis Finoguenov z MPE. PoniewaŜ promieniowanie rentgenowskie jest najskuteczniejszą metodą odnajdywania i opisywania gromad większość dotychczasowych badań była ograniczona do stosunkowo bliskich gromad i grup galaktyk. "Dzięki bezprecedensowym katalogom dostarczonym przez XMM-Newton byliśmy w stanie poszerzyć pomiary masy o znacznie mniejsze struktury, które istniały znacznie wcześniej w historii Wszechświata "- mówi Alexie Leauthaud z Berkeley Lab. Wcześniejsza zapowiedź i omówienie artykułu moŜna znaleźć w archiwum wiadomości astronomicznych. Źródła: Leauthaud, A., Finoguenov, A., Kneib, J.-P., et al., A Weak Lensing Study of X-Ray Groups in the COSMOS Survey: Form and Evolution of the Mass-Luminosity Relation, The Astrophysical Journal, Vol. 709, Number 1, 2010 January 20


target="_blank">ESA Science & Technology: XMM-Newton traces dark matter in faint, distant galaxy groups ZdjÄ&#x2122;cie: ESA Original press release follows: XMM-Newton traces dark matter in faint, distant galaxy groups Observations of faint and distant galaxy groups made with the European Space Agency's XMM-Newton observatory have been used to probe the evolution of dark matter. The results of the study are reported in the 20 January issue of The Astrophysical Journal. Dark matter is a mysterious, invisible constituent of the Universe which only reveals itself through its gravitational influence. Understanding its nature is one of the key open questions in modern cosmology. In one of the approaches used to address this question astronomers use the relationship between mass and luminosity that has been found for clusters of galaxies which links their X-ray emissions, an indication of the mass of the ordinary (baryonic) matter alone, and their total masses (baryonic plus dark matter) as determined by gravitational lensing. To date the relationship could only be established for nearby clusters. New work by an international collaboration, including the Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics

55 z 72

(MPE), the Laboratory of Astrophysics of Marseilles (LAM), and Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), has made major progress in extending the relationship to more distant and smaller structures than was previously possible. To establish the link between X-ray emission and underlying dark matter, the team used one of the largest samples of X-ray-selected groups and clusters of galaxies, produced by the ESA's X-ray observatory, XMM-Newton. Groups and clusters of galaxies can be effectively found using their extended X-ray emission on sub-arcminute scales. As a result of its large effective area, XMM-Newton is the only X-ray telescope that can detect the faint level of emission from distant groups and clusters of galaxies. "The ability of XMM-Newton to provide large catalogues of galaxy groups in deep fields is astonishing," said Alexis Finoguenov of the MPE and the University of Maryland, a co-author of the Astrophysical Journal (ApJ) paper. Since X-rays are the best way to find and characterise clusters, most follow-up studies have until now been limited to relatively nearby groups and clusters of galaxies. "Given the unprecedented catalogues provided by XMM-Newton, we have been able to extend measurements of mass to much smaller structures, which existed much earlier in the history

of the Universe," says Alexie Leauthaud of Berkeley Lab's Physics Division, the first author of the ApJ study. Mass as a lens Gravitational lensing occurs because mass curves the space around it, bending the paths along which rays of light travel: the more mass (and the closer it is to the centre of mass), the more space bends, and the more the image of a distant object is displaced and distorted. Thus measuring distortion, or 'shear', is key to measuring the mass of the lensing object. In the case of weak gravitational lensing (as used in this study) the shear is too subtle to be seen directly, but faint additional distortions in a collection of distant galaxies can be calculated statistically, and the average shear due to the lensing of some massive object in front of them can be computed. However, in order to calculate the lens's mass from average shear, one needs to know its centre. "The problem with high-redshift (i.e. very distant) clusters is that it is difficult to determine exactly which galaxy lies at the centre of the cluster," says Leauthaud. "That's where X-rays help. The X-ray luminosity from a galaxy cluster can be used to find its centre very accurately." Knowing the centres of mass from the analysis of X-ray emission, Leauthaud and colleagues could then use weak lensing to estimate


the total mass of the distant groups and clusters with greater accuracy than ever before. The final step was to determine the X-ray luminosity of each galaxy cluster and plot it against the mass determined from the weak lensing, with the resulting mass-luminosity relation for the new collection of groups and clusters extending previous studies to lower masses and higher redshifts. Within calculable uncertainty, the relation follows the same straight slope from nearby galaxy clusters to distant ones; a simple consistent scaling factor relates the total mass (baryonic plus dark) of a group or cluster to its X-ray brightness, the latter measuring the baryonic mass alone. "By confirming the mass-luminosity relation and extending it to high redshifts, we have taken a small step in the right direction toward using weak lensing as a powerful tool to measure the evolution of structure," says Jean-Paul Kneib a co-author of the ApJ paper from LAM and France's National Center for Scientific Research (CNRS). In the beginning The origin of galaxies can be traced back to slight differences in the density of the hot, early Universe; traces of these differences can still be seen as minute temperature differences in the cosmic microwave background (CMB). "The variations we observe in the ancient microwave sky represent

56 z 72

the imprints that developed over time into the cosmic dark-matter scaffolding for the galaxies we see today," says George Smoot, director of the Berkeley Center for Cosmological Physics (BCCP), a professor of physics at the University of California at Berkeley, and a member of Berkeley Lab's Physics Division. Smoot shared the 2006 Nobel Prize in Physics for measuring anisotropies in the CMB and is one of the authors of the ApJ paper. "It is very exciting that we can actually measure with gravitational lensing how the dark matter has collapsed and evolved since the beginning." One goal in studying the evolution of structure is to understand dark matter itself, and how it interacts with the ordinary matter we can see. Another goal is to learn more about dark energy, the mysterious phenomenon that is pushing matter apart and causing the Universe to expand at an accelerating rate. Many questions remain unanswered: Is dark energy constant, or is it dynamic? Or is it merely an illusion caused by a limitation in Einsteinâ&#x20AC;&#x2122;s General Theory of Relativity? The tools provided by the extended mass-luminosity relationship will do much to answer these questions about the opposing roles of gravity and dark energy in shaping the Universe, now and in the future.


Kopernik chemikiem... nie, ale za to pierwiastkiem

19 lutego 2010 Międzynarodowa Unia Chemii Czystej i Stosowanej (IUPAC - International Union of Pure and Applied Chemistry) - instytucja zajmująca się m.in. standaryzacją nazewnictwa stosowanego przez chemików na całym świecie oficjalnie zatwierdziła nazwę odkrytego w 1996 roku pierwiastka o liczbie atomowej 112, dotychczas znanym jako Ununbium Uub. Nowa nazwa nadana pierwiastkowi to Copernicium - Cn. <> Copernicium - pierwiastek radioaktywny naleŜący do grupy metali przejściowych - po raz pierwszy uzyskano w laboratorium GSI w Darmstad. Ponownie udało się go otrzymać temu samemu zespołowi w 2002 roku, przy czym w obu tych eksperymentach otrzymywano pojedynczy atom o trwałości około 1 sekundy. W kolejnych eksperymentach róŜnych zespołów udało się zaobserwować izotopy Copernicium o trwałości od kilku do trzydziestu sekund (285Cn). Naukowcy sądzą, Ŝe pierwiastek ten moŜe mieć izomer o trwałości prawie 9 minut. W sumie to tej pory udało się naukowcom stworzyć 75 atomów "naszego" pierwiastka. Źródła: Wikipedia: Copernicium Zdjęcie: GSI

57 z 72


Obcy w Galaktyce

Według zespołu astronomów z Uniwersytetu Technicznego w Swinburne co czwarta gromada kulista w Drodze Mlecznej pochodzi z innej, niŜ nasza, galaktyki. W artykule, który został przyjęty do publikacji na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society prof. Duncan Forbes wykazuje, Ŝe znaczna część gromad kulistych w Drodze Mlecznej to w rzeczywistości najeźdźcy, którzy urodzili się w innych galaktykach i dopiero później wyemigrowały do naszej Galaktyki. "Okazuje Okazuje się, Ŝe wiele gwiazd i gromad się, Ŝe kulistych, które widzimy na naszym nocnym wiele niebie to nie tubylcy, ale obcy z innych galaktyk. gwiazd i Do naszej Galaktyki przybyli w ciągu ostatnich gromad kilku miliardów lat. kulistych, prof. Duncan Forbes które widzimy na naszym nocnym niebie to nie tubylcy, ale obcy z innych galaktyk "- mówi prof. Swinburne. -" Do naszej Galaktyki przybyli w ciągu ostatnich kilku miliardów lat." JuŜ wcześniej część astronomów podejrzewała, Ŝe niektóre gromady kuliste - gęste zbiorowiska zawierające od 10 000 do kilku milionów gwiazd powstały poza galaktyką, jednak do tej pory nie udało się ich jednoznacznie zidentyfikować. Wykorzystując dane zebrane przez teleskop kosmiczny Hubble prof Forbes wraz z kanadyjskim prof. Terry Bridgesem zbadali gromady kuliste Drogi Mlecznej tworząc największy jak do tej pory, i najwyŜszej jakości, katalog zawierający spis wieku i cech chemicznych gromad. "Wykorzystując tę bazę danych byliśmy w stanie zidentyfikować kluczowe wskazówki dla wielu gromad, które dostarczają dowodów ich poza galaktycznego pochodzenia "- mówi prof. Forbes. -" Wykazaliśmy, Ŝe te obce gromady stanowią około 1/4

58 z 72

gromad Drogi Mlecznej. To oznacza dziesiątki milionów gwiazd, które dołączyły do Galaktyki powiększając ją - i to z samych gromad kulistych." Badania naukowców wskazują równieŜ, Ŝe najprawdopodobniej Droga Mleczna wchłonęła więcej galaktyk karłowych niŜ dotychczas sądzono. "Odkryliśmy iŜ wiele z obcych gromad kulistych pierwotnie istniało w galaktykach karłowych miniaturowych galaktykach zawierających do 100 milionów gwiazd leŜących na obrzeŜach Drogi Mlecznej. Nasze badania wskazują, Ŝe w obrębie Drogi Mlecznej jest więcej pozostałości po przyłączonych galaktykach karłowych niŜ do tej pory sądzono. Wcześniej astronomom udało się potwierdzić obecność dwóch takich galaktyk wewnątrz Drogi Mlecznej. Nasze badania pokazują, Ŝe do odkrycia pozostaje kolejnych sześć." Źródła: Royal Astronomical Society: Alien invaders pack the Milky Way Zdjęcie: NASA / The Hubble Heritage Team / STScI / AURA Original press release follows: Alien invaders pack the Milky Way Around a quarter of the star clusters in our Milky Way galaxy are invaders from other galaxies, according to a team of scientists from Swinburne University of Technology in Australia.


In a paper accepted for publication in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Swinburne astronomer Professor Duncan Forbes has shown that many of our galaxy’s globular star clusters are actually foreigners having been born elsewhere and then migrated to our Milky Way. “It turns out that many of the stars and globular star clusters we see when we look into the night sky are not natives, but aliens from other galaxies,” said Forbes. “They have made their way into our galaxy over the last few billion years.” Previously astronomers had suspected that some globular star clusters, which each contain between 10000 and several million stars were foreign to our galaxy, but it was difficult to positively identify which ones. Using Hubble Space Telescope data, Forbes, along with his Canadian colleague Professor Terry Bridges, examined globular star clusters within the Milky Way galaxy. They then compiled the largest ever high-quality database to record the age and chemical properties of each of these clusters. “Using this database we were able to identify key signatures in many of the globular star clusters that gave us tell-tale clues as to their external origin,” Forbes said. “We determined that these foreign-born globular star clusters

59 z 72

actually make up about one quarter of our Milky Way globular star cluster system. That implies tens of millions of accreted stars – those that have joined and grown our galaxy – from globular star clusters alone.” The researchers’ work also suggests that the Milky Way may have swallowed up more dwarf galaxies than was previously thought. “We found that many of the foreign clusters originally existed within dwarf galaxies - that is ‘mini’ galaxies of up to 100 million stars that sit within our larger Milky Way. “Our work shows that there are more of these accreted dwarf galaxies in our Milky Way than was thought. Astronomers had been able to confirm the existence of two accreted dwarf galaxies in our Milky Way – but our research suggests that there might be as many as six yet to be discovered. "Although the dwarf galaxies are broken-up and their stars assimilated into the Milky Way, the globular star clusters of the dwarf galaxy remain intact and survive the accretion process." “This will have to be explored further, but it is a very exciting prospect that will help us to better understand the history of our own galaxy.” Forbes’ research was carried out in Canada as part of an Australian Research Council International Fellowship.


DŜety Enceladusa z bliska

Nowe zdjęcia Enceladusa, lodowego księŜyca Saturna, wykonane przez sondę NASA Cassini i opublikowane na stronach misji ukazują las nowy dŜetów wystrzelający z ogromnych pęknięć przecinających południowy obszar okołobiegunowy. Wykonane pomiary utworzyły takŜe najbardziej szczegółową mapę temperatury jednej ze szczelin. Wśród nowych zdjęć

Z kaŜdym przelotem sondy dowiadujemy się więcej na temat jego ekstremalnej aktywności i tego, jakie mechanizmy rządzą tym dziwnym księŜycem Bob Pappalardo

dostarczonych przez zespoły sytemów kamer obrazujących oraz spektrometru podczerwonego jest najlepszy jak do tej pory trójwymiarowy obraz szczeliny - które roboczo nazwano pasami tygrysa z której wyrzucane są strugi lodowych cząstek, pary wodnej i substancji organicznych. Dodatkowo zespoły wykonały zdjęcia obszarów Enceladusa, które wcześniej znane były jedynie pobieŜnie - w tym południowych obszarów z zbliŜonymi do okręgów wzorami tektonicznymi. "Enceladus wciąŜ nas zaskakuje "- mówi Bob Pappalardo, naukowiec misji Cassini z JPL. -" Z kaŜdym przelotem sondy dowiadujemy się więcej na temat jego ekstremalnej aktywności i tego, jakie mechanizmy rządzą tym dziwnym księŜycem." Przelot z 21 listopada 2009 roku to ostatnie spojrzenie na południowy biegun Enceladusa zanim pogrąŜy się on w trwającej 15 lat nocy polarnej. Wykonane zdjęcia zdjęcia są najdokładniejszymi z dotychczas przeprowadzonych obserwacji. Naukowcy zamierzali wykorzystać ten przelot do odszukania nowych i mniejszych dŜetów niewidocznych

60 z 72

na wcześniejszych zdjęciach. W jednej z mozaik astronomowie doliczyli się ponad 30 gejzerów, w tym ponad 20 wcześniej nie obserwowanych. Przynajmniej jeden z duŜych dŜetów widocznych wcześniej wyraźnie osłabł. "Ostatni z przelotów potwierdza nasze podejrzenia "- mówi Carolyn Porco, kierująca zespołem obrazującym misji w Instytucie Nauk Kosmicznych w Boulder. -" Siła indywidualnych dŜetów zmienia się wraz z upływem czasu. Jednocześnie wiele gejzerów, zarówno duŜych jak i małych wybucha wzdłuŜ szczelin." Nowa mapa, na której połączone dane termiczne ze zdjęciami w świetle widzialnym 40 kilometrowego fragmentu największego z tygrysich pasów Baghdad Sulcus - ilustruje w wysokiej rozdzielczości zaleŜność między geologicznie młodymi pęknięciami powierzchni i podwyŜszonymi temperaturami południowego obszaru podbiegunowego Enceladusa. Szerokie pasy ciepła wykryte wcześniej przez spektrometr podczerwony teraz zostały wyraźnie ograniczone to wąskiego, intensywnego regionu o szerokości poniŜej kilometra leŜącego wzdłuŜ szczeliny. Pomiary wykazały, Ŝe maksymalne temperatury wzdłuŜ Baghdad Sulcus przekraczają 180 K, a być moŜe nawet 200 K. Prawdopodobnie są wynikiem ogrzewania ścian szczelin przez unoszącą się, ciepłą parę wodną, która napędza dŜety lodu wodnego widoczne na zdjęciach sondy Cassini.


Naukowcy zamierzają sprawdzić tę teorię badając jak dokładnie gorące obszary są skorelowane z źródłami dŜetów.

follows: Cassini Finds Plethora of Plumes, Hotspots at Enceladus

"Choć w ziemskich standardach szczeliny są bardzo zimne, to w porównaniu z wynoszącą średnio 50 K temperaturą otaczającej powierzchni stanowią oazy ciepła "- mówi John Spencer z zespołu spektrometru podczerwonego. -" Ogromne ilości ciepła wypływające poprzez tygrysie pasy być moŜe wystarcza do stopienia lodu pod powierzchnią. To właśnie takie wyniki czynią z Enceladusa jednym z najciekawszych miejsc w Układzie Słonecznym."

Newly released images from last November's swoop over Saturn's icy moon Enceladus by NASA's Cassini spacecraft reveal a forest of new jets spraying from prominent fractures crossing the south polar region and yield the most detailed temperature map to date of one fracture.

Niektórzy naukowcy misji Cassini uwaŜają, Ŝe im wyŜsza temperatura na powierzchni, tym większa szansa, Ŝe źródłem dŜetów są płynne regiony pod powierzchnią. "JeŜeli to prawda, to czyni z Enceladusa obiekt bogaty w substancje organiczne w płynnym środowisku pod powierzchnią i najłatwiej dostępne pozaziemskie miejsce w wodą w stanie ciekłym "- mówi Porco. Przelot z 21 listopada był ósmym z kolei zbliŜeniem sondy do Enceladusa, w czasie którego Cassini przeleciał w odległości 1600 km od powierzchni księŜyca. Źródła: Jet Propulsion Laboratory: Cassini Finds Plethora of Plumes, Hotspots at Enceladus Zdjęcie: NASA/JPL/GSFC/SWRI/SSI Original press release

61 z 72

The new images from the imaging science subsystem and the composite infrared spectrometer teams also include the best 3-D image ever obtained of a "tiger stripe," a fissure that sprays icy particles, water vapor and organic compounds. There are also views of regions not well-mapped previously on Enceladus, including a southern area with crudely circular tectonic patterns. The images and additional information are online at http://www.nasa.gov/cassini and http://saturn.jpl.nasa.gov. "Enceladus continues to astound," said Bob Pappalardo, Cassini project scientist at NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Calif. "With each Cassini flyby, we learn more about its extreme activity and what makes this strange moon tick." For Cassini's visible-light cameras, the Nov. 21, 2009 flyby provided the last look at Enceladus' south polar surface before that region of the moon goes into 15 years of darkness, and includes the most detailed look yet at the

jets. Scientists planned to use this flyby to look for new or smaller jets not visible in previous images. In one mosaic, scientists count more than 30 individual geysers, including more than 20 that had not been seen before. At least one jet spouting prominently in previous images now appears less powerful. "This last flyby confirms what we suspected," said Carolyn Porco, imaging team lead based at the Space Science Institute in Boulder, Colo. "The vigor of individual jets can vary with time, and many jets, large and small, erupt all along the tiger stripes." A new map that combines heat data with visible-light images shows a 40-kilometer (25-mile) segment of the longest tiger stripe, known as Baghdad Sulcus. The map illustrates the correlation, at the highest resolution yet seen, between the geologically youthful surface fractures and the anomalously warm temperatures that have been recorded in the south polar region. The broad swaths of heat previously detected by the infrared spectrometer appear to be confined to a narrow, intense region no more than a kilometer (half a mile) wide along the fracture. In these measurements, peak temperatures along Baghdad Sulcus exceed 180 Kelvin (minus 135 degrees Fahrenheit), and may be higher than 200 Kelvin (minus 100 degrees Fahrenheit). These warm temperatures probably


result from heating of the fracture flanks by the warm, upwelling water vapor that propels the ice-particle jets seen by Cassini's cameras. Cassini scientists will be testing this idea by investigating how well the hot spots correspond with the jet sources. "The fractures are chilly by Earth standards, but they're a cozy oasis compared to the numbing 50 Kelvin (-370 Fahrenheit) of their surroundings," said John Spencer, a composite infrared spectrometer team member based at Southwest Research Institute in Boulder, Colo. "The huge amount of heat pouring out of the tiger stripe fractures may be enough to melt the ice underground. Results like this make Enceladus one of the most exciting places we've found in the solar system." Some of Cassini's scientists infer that the warmer the temperatures are at the surface, the greater the likelihood that jets erupt from liquid. "And if true, this makes Enceladus' organic-rich, liquid sub-surface environment the most accessible extraterrestrial watery zone known in the solar system," Porco said. The Nov. 21 flyby was the eighth targeted encounter with Enceladus. It took the spacecraft to within about 1,600 kilometers (1,000 miles) of the moon's surface, at around 82 degrees south latitude. The Cassini-Huygens mission is a cooperative project of NASA, the European Space Agency and the Italian Space Agency. JPL, a division of the California Institute of Technology in Pasadena, manages the mission for NASA's Science Mission Directorate, Washington, D.C. The Cassini orbiter and its two onboard cameras were designed, developed and assembled at JPL. The imaging operations center is based at the Space Science Institute in Boulder, Colo. The composite infrared spectrometer team is based at NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md., where the instrument was built.

62 z 72


Światło, Wiatr i Ogień

Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) zaprezentowało nowe, wspaniałe zdjęcie NGC 346 - najjaśniejszego obszaru narodzin gwiazd w sąsiedniej galaktyce - Małym Obłoku Magellana. NGC 346 dzieli od nas 210 000 lat świetlnych, a obiekt ten leŜy w obrębie konstelacji Tukan, niewidocznej z Polski. Światło, wiatr i gorąco masywnych gwiazd rozwiały świecący gaz wewnątrz oraz wokół tej otwartej gromady gwiazd tworząc otaczającą, włóknistą strukturę przypominającą pajęczynę. NGC 346 podobnie jak inne astronomiczne obrazy nie jest ukończona i zmienia się wraz z upływem stuleci. Gdy z materii w tym obszarze uformują się by wreszcie zapłonąć nowe gwiazdy rozproszą pozostały pył i gaz rzeźbiąc w nim i zmieniając wygląd tego świetlistego obiektu. NGC 346 ma średnicę około 200 lat świetlnych zajmując przestrzeń około pięćdziesięciu razy większą niŜ ta, która dzieli Słońce od najbliŜszej gwiazdy. Astronomowie klasyfikują ją jako gromadę otwartą - wskazując w ten sposób, Ŝe ta grupa gwiazd powstała razem z tego samego, zapadającego się, obłoku molekularnego. Związana z tymi gwiazdami mgławica naleŜy do mgławic emisyjnych, czyli tych, w których gaz świeci w wyniku ogrzania do wysokich temperatur przez gwiazdy. Wiele gwiazd w NGC 346 to młodziki w skali kosmicznej - urodziły się zaledwie kilka milionów lat temu. Silny wiatr masywnej gwiazdy zainicjował tę ostatnią rundę narodzin kompresując ogromne ilości gazu i pyłu w pierwszym kroku niezbędnym do utworzenia gwiazd. Dalej obłok zapadał się pod własnym cięŜarem aŜ do momentu, gdy jego wybrane obszary zagęściły się na tyle by zapłonąć jako jasne, napędzane reakcją termojądrową piece - gwiazdy. Gwiazdy te oświetlają pozostały po okresie narodzin pył i gaz. NGX 346 leŜy w Małym Obłoku Magellana, galaktyce karłowej oddalonej od Ziemi około 210 000 lat świetlnych, na rubieŜach Drogi Mlecznej. Podobnie jak siostrzany DuŜy Obłok Magellana równieŜ Mały jest widoczny gołym okiem z południowej półkuli. Oba obiekty są intensywnie badane, poniewaŜ są najbliŜszymi pozagalaktycznym laboratoriami. Zdjęcie zostało

63 z 72

wykonane za pomocą instrumentu WFI (Wide Field Imager) zamontowanego na MPG/ESO 2,2-metrowym teleskopie w Obserwatorium La Silla w Chile. Źródła: European Southern Observatory: Light, Wind and Fire - Beautiful Image of a Cosmic Sculpture Zdjęcie: ESO Original press release follows: Light, Wind and Fire - Beautiful Image of a Cosmic Sculpture Today ESO has released a dramatic new image of NGC 346, the brightest star-forming region in our neighbouring galaxy, the Small Magellanic Cloud, 210 000 light-years away towards the constellation of Tucana (the Toucan). The light, wind and heat given off by massive stars have dispersed the glowing gas within and around this star cluster, forming a surrounding wispy nebular structure that looks like a cobweb. NGC 346, like other beautiful astronomical scenes, is a work in progress, and changes as the aeons pass. As yet more stars form from loose matter in the area, they will ignite, scattering leftover dust and gas, carving out great ripples and altering the face of this lustrous object. NGC 346 spans approximately 200 light-years, a region of space about fifty times the distance between the Sun and its nearest stellar neighbours.


Astronomers classify NGC 346 as an open cluster of stars, indicating that this stellar brood all originated from the same collapsed cloud of matter. The associated nebula containing this clutch of bright stars is known as an emission nebula, meaning that gas within it has been heated up by stars until the gas emits its own light, just like the neon gas used in electric store signs. Many stars in NGC 346 are relatively young in cosmic terms with their births dating back only a few million years or so (eso0834). Powerful winds thrown off by a massive star set off this recent round of star birth by compressing large amounts of matter, the first critical step towards igniting new stars. This cloud of material then collapses under its own gravity, until some regions become dense and hot enough to roar forth as a brilliantly shining, nuclear fusion-powered furnace â&#x20AC;&#x201D; a star, illuminating the residual debris of gas and dust. In sufficiently congested regions like NGC 346, with high levels of recent star birth, the result is a glorious, glowing vista for our telescopes to capture. NGC 346 is in the Small Magellanic Cloud, a dwarf galaxy some 210 000 light-years away from Earth and in close proximity to our home, the much larger Milky Way Galaxy. Like its sister the Large Magellanic Cloud, the Small Magellanic Cloud is visible with the unaided eye from the southern hemisphere and has served as an extragalactic laboratory for astronomers studying the dynamics of star formation. This particular image was obtained using the Wide Field Imager (WFI) instrument at the MPG/ESO 2.2-metre telescope at the La Silla Observatory in Chile. Images like this help astronomers chronicle star birth and evolution, while offering glimpses of how stellar development influences the appearance of the cosmic environment over time.

64 z 72


Pierwsze pomiary wieku materii kometarnej

Choć komety uwaŜa się za jedne z najstarszych i najprymitywniejszych obiektów w Układzie Słonecznym wyniki nowych badań przeprowadzonych na próbkach komety Wild 2 pobranych przez misję NASA Stardust wskazują, Ŝe materia z wnętrza Układu Słonecznego została przemieszczona do obszaru, w którym powstają komety co najmniej 1,7 miliona lat po tym, jak powstały najstarsze obiekty Układu Słonecznego. Badania przeprowadzone przez naukowców Narodowego Laboratorium Lawrence Livermore dostarczają pierwszych wartości granicznych wieku materii kometarnej pochodzącej ze znanej komety. Wyniki badań zostały opublikowane na łamach Science Express. Misja NASA Stardust do komety Wild 2

Znaleziona w komecie Wild 2 materia pochodząca z wewnętrznego obszaru Układu Słonecznego wskazuje na wagę jaką w młodej mgławicy słonecznej odegrał radialnych transport materii na duŜych odległościach. Odkrycia te stawiają tez istotne pytania dotyczące czasu powstawania komet oraz zaleŜności między kometą Wild 2 a innymi prymitywnymi obiektami mgławicy słonecznej. Jennifer Matzel

rozpoczęła się w 1999 roku. Jej załoŜenia opierały się na przyjętej powszechnie tezie, Ŝe komety przechowują niezmienione pozostałości materii, z której powstał Układ Słoneczny. W roku 2006 Stardust powróciła dostarczając na Ziemię pierwszych próbek tej materii. Choć uwaŜano, Ŝe misja dostarczy unikalnego obrazu wczesnego Układu Słonecznego dostarczając mieszanki kondensatów, amorficznych ziaren medium międzygwiezdnego i prawdziwego pyłu gwiezdnego (krystalicznych ziaren pochodzących z odległych gwiazd) pierwsze wyniki stworzyły odmienny, od oczekiwanego, obraz. Zamiast oczekiwanej, materia komety składała się z minerałów powstających w wysokich temperaturach - w tym bogatych w wapń i glin inkluzji znanych jako CAI, najstarszych obiektów jakie powstały w Układzie

Słonecznym. Obiekty te powstały w wewnętrznej części mgławicy słonecznej i są często spotykane w meteorytach. Obecność CAI w komecie Wild 2 wskazuje, Ŝe proces powstawania Układu Słonecznego obejmował radialne mieszanie materii w odległościach znacznie większych niŜ do tej pory sądzili naukowcy. "Znaleziona w komecie Wild 2 materia pochodząca z wewnętrznego obszaru Układu Słonecznego wskazuje na wagę jaką w młodej mgławicy słonecznej odegrał radialnych transport materii na duŜych odległościach "- mówi kierująca badaniami Jennifer Matzel z Instytutu Geofizyki i Nauk Planetarnych LLNL. -" Odkrycia te stawiają tez istotne pytania dotyczące czasu powstawania komet oraz zaleŜności między kometą Wild 2 a innymi prymitywnymi obiektami mgławicy słonecznej." Źródła: Lawrence Livermore National Laboratory: First measurement of the age of cometary material Zdjęcie: Lawrence Livermore National Laboratory Original press release follows: First measurement of the age of cometary material Though comets are thought to be some of the oldest, most primitive bodies in the solar system, new research on comet Wild 2 indicates that inner solar system material

65 z 72


was transported to the comet-forming region at least 1.7 million years after the formation of the oldest solar system solids. The research by Lawrence Livermore National Laboratory scientists and colleagues provides the first constraint on the age of cometary material from a known comet. The findings are published in the Feb. 25 edition of Science Express. The NASA Stardust mission to comet Wild 2, which launched in 1999, was designed around the premise that comets preserve pristine remnants of materials that helped form the solar system. In 2006, Stardust returned with the first samples from a comet. Though the mission was expected to provide a unique glimpse into the early solar system by returning a mix of solar system condensates, amorphous grains from the interstellar medium and true stardust (crystalline grains originating in distant stars), the initial results painted a different picture. Instead, the comet materials consisted of high-temperature materials including calcium-aluminum rich inclusions (CAIs), the oldest objects formed in the solar nebula. These objects form in the inner regions of the solar nebula and are common in meteorites. The presence of CAIs in comet Wild 2 indicates that the formation of the solar system included mixing over radial distances much greater than has been recognized

66 z 72

by scientists in the past. “The inner solar system material in Wild 2 underscores the importance of radial transport of material over large distances in the early solar nebula,” said lead author Jennifer Matzel of the Laboratory‘s Institute of Geophysics and Planetary Science and the Glenn T. Seaborg Institute. “These findings also raise key questions regarding the timescale of the formation of comets and the relationship between Wild 2 and other primitive solar nebula objects.” Analysis showed that the inner solar system materials formed 1.7 million years after the onset of CAI formation. Other LLNL team members include Hope Ishii, Ian Hutcheon, John Bradley, Peter Weber and Nick Teslich. Colleagues include scientists from the University of Washington, University of California, Los Angeles and the Smithsonian Institution. Founded in 1952, Lawrence Livermore National Laboratory (www.llnl.gov) is a national security laboratory that develops science and engineering technology and provides innovative solutions to our nation's most important challenges. Lawrence Livermore National Laboratory is managed by Lawrence Livermore National Security, LLC for the U.S. Department of Energy's National Nuclear Security Administration.


Bardziej obcy Obcy

Istnienie Ŝycia poza Ziemią gdzieś w naszym Wszechświecie pozostaje wciąŜ zagadką - choć doceniając jego ogrom i bogactwo coraz mniej jest sceptyków. Co więcej, niektórzy naukowcy - w tym fizycy renomowanej uczelni Massachusetts Institute of Technology (MIT) - stawiają nowe pytanie - czy Ŝycie moŜe istnieć we Wszechświecie znacząco róŜnym od naszego ? związków organicznych "- mówi Jenkins. Wzechświat to eksperyment, który jest wielokrotnie powtarzany, za kaŜdym razem ze zbiorem nieco odmiennych - a czasem dramatycznie odmiennych - praw fizyki prof. Robert Jaffe

Udzielenie jednoznacznej odpowiedzi jest zapewne niemoŜliwe, bowiem obecnie nie istnieją metody badania innych wszechświatów. Jednak kosmolodzy rozwaŜają moŜliwość istnienia wielu wszechświatów, w których w kaŜdym istniałyby własne, odmienne prawa fizyki. Fizycy MIT wykazali, Ŝe przynajmniej w teorii mogą istnieć wszechświaty przyjazne istnieniu Ŝycia, nawet, jeŜeli prawa fizyki w nich obowiązujące są bardzo odmienne od tych, które rządzą naszym Wszechświatem. W artykule, który trafił na okładkę Scientific American prof. fizyki Robert Jaffe wraz z współpracownikami Alejandro Jenkinsem i Itamarem Kimchem wykazują, Ŝe równieŜ w bardzo odmiennych od naszego wszechświatach mogą powstawać pierwiastki podobne od węgla, wodoru i tlenu - co oznacza, Ŝe mogłyby w nich powstać formy Ŝycia podobne do nas. Nawet gdy dramatycznie zmieni się masy cząstek elementarnych Ŝycie moŜe znaleść sposób na to, by powstać. "MoŜna zmieniać je w znacznym stopniu i nie prowadzi to do wykluczenia moŜliwości powstania

67 z 72

Nowoczesne teorie kosmologiczne wskazują, Ŝe nasz Wszechświat moŜe być jednym z wielu, stanowiąc razem z pozostałymi tzw. wieloświat (mulitverse). Alna Guth, fizyk z MIT sugeruje nawet, Ŝe nowe wszechświaty (tzw. wszechświaty równoległe lub kieszonkowe) powstają w sposób ciągły, jednak nie moŜna ich dostrzec z wnętrza naszego Wszechświata. W tym podejściu "natura otrzymuje wiele szans wszechświat to eksperyment, który jest wielokrotnie powtarzany, za kaŜdym razem ze zbiorem nieco odmiennych - a czasem dramatycznie odmiennych - praw fizyki "- mówi Jaffe. Część z tych wszechświatów zapada się natychmiast po powstaniu, w innych siły pomiędzy cząstkami elementarnymi są zbyt słabe by moŜliwe było powstanie atomów. Jednak w odpowiednich warunkach materia zagęszcza się prowadząc do powstania galaktyk, planet - jeŜeli w takim wszechświecie powstaną odpowiednie pierwiastki, moŜe w nich powstać inteligentne Ŝycie (czego jesteśmy tak jakby dowodem). Część fizyków uwaŜa, Ŝe jedynie w tych wszechświatach, w których panują idealne - to znaczy dokładnie takie jak w naszym Wszechświecie - warunki moŜe powstać Ŝycie, a jeŜeli prawa fizyki róŜnią się choć trochę niemoŜliwe będzie powstanie inteligentnych form Ŝywych. W takim wypadku istniejące w naszym Wszechświecie prawa fizyki moŜna


wyjaśniać antropicznie - w tym sensie, Ŝe są takie, jakie są, poniewaŜ gdyby były inne nie byłoby nikogo, kto by je docenił. Jaffe i jego współpracownicy sądzą, Ŝe proponowane wyjaśnienie antropiczne powinno poddać się dokładniejszej analizie. Dlatego właśnie zdecydowali się zbadać, czy we wszechświatach rządzone odmiennymi prawami fizyki mogłoby powstać Ŝycie. Na pytanie to niezwykle trudno znaleźć ogólną odpowiedź zatem w pierwszym rzędzie postanowili zbadać te alternatywne wszechświaty, w których siły jądrowe i elektromagnetyczne są na tyle podobne, Ŝe mogą istnieć atomy. Choć moŜna sobie próbować wyobrazić dziwaczne formy Ŝycia w innych wszechświatach, zespół Jaffe zdecydował się dodatkowo skupić na formach Ŝycia opartych na węglu. Zdefiniowali zatem jako "przyjazne Ŝyciu" te wszechświaty, w których mogłyby istnieć stabilne odpowiedniki wodoru, węgla i tlenu. "JeŜeli niemoŜliwe jest istnienie stabilnej chemii wodoru - nie powstaną węglowodory czy złoŜone węglowodany - i nie powstanie Ŝycie "- mówi Jaffe. -" To samo dotyczy węgla i tlenu. Wszystko poza nimi to juŜ szczegóły." Postanowili zbadać, co stanie się z tymi pierwiastkami jeŜeli zmienią masy kwarków. Kwarki to sześć typów cząstek elementarnych, z których zbudowane są protony, neutrony i elektrony. Zespół MIT skupił się nad kwarkami "górnym",

68 z 72

"dolnym" i "dziwnym" - najczęstszymi i najlŜejszymi, które łącząc się tworzą protony i neutrony (oraz pokrewne cząstki zwane hiperonami). W naszym Wszechświecie kwark dolny jest około dwa razy cięŜszy niŜ górny, czego efektem jest to, Ŝe neutrony są około 0,1% cięŜsze od protonów. Zespół Jaffe modelował rodzinę Wszechświatów, w których dolne kwarki są lŜejsze od górnych - a protony nawet do 1% cięŜsze niŜ neutrony. W scenariuszu tym wodór nie byłby stabilny, ale juŜ jego cięŜsze izotopy - deuter i tryt - owszem. RównieŜ izotop węgla - C-14 - byłby stabilny, jak równieŜ niektóre formy tlenu, co oznacza Ŝe chemiczne reakcje niezbędne do funkcjonowania Ŝycia byłyby w takich wszechświatach moŜliwe. Zespół wskazał równieŜ kilka innych "przyjaznych Ŝyciu" alternatyw - w tym rodzinę wszechświatów, w którym górny i dziwny kwark mają tę samą masę, podczas gdy dolny jest znacznie lŜejszy (w naszym Wszechświecie dziwny kwark jest znacznie cięŜszy od górnego). W takich wszechświatach jądra atomowe zbudowane byłyby z neutronów oraz hyperonów Sigma-, które zastąpiłyby protony. Wyniki zostały opublikowane w zeszłym roku na łamach Physical Review D. Jaffe i jego współpracownicy skupili się na kwarkach, poniewaŜ wiadomo wystarczająco duŜo na temat ich wzajemnych oddziaływań, by moŜliwe było przewidzenie co stanie

się, gdy zmieni się ich masy. Jednak "jakakolwiek próba podejścia do problemy w szerszym kontekście będzie niezwykle trudna "- mówi Jaffe, poniewaŜ moŜliwość przewidzenia przez fizykę konsekwencji zmian innych jej praw i stałych jest mocno ograniczona. Grupa naukowców z Narodowego Laboratorium Lawrence Berkeley (LBNL) prowadziła podobne badania sprawdzając, czy "przyjazne" wszechświaty mogą powstać gdy zabraknie jednej z czterech podstawowych sił naszego Wszechświata - oddziaływanie słabe, które pozwala zajść reakcjom w wyniku neutrony przekształcają się w protony i na odwrót. Naukowcy wykazali, Ŝe moŜliwe jest takie skorygowanie pozostałych trzech oddziaływań by skompensować jego brak - umoŜliwiając powstanie stabilnych pierwiastków. Zarówno badania LBNL jak i MIT wyróŜnia spośród innych prac to, Ŝe analizowały więcej niŜ jedną stałą. "Zazwyczaj ludzie zmieniają jedną stałą i patrzą na wyniki, co znacznie róŜni się od sytuacji gdy analizuje wiele stałych "- mówi prof. Mark Wise z Caltech. Zmiana jednej stałej zazwyczaj prowadzi do powstania nieprzyjaznych wszechświatów, co moŜe prowadzić do błędnych wniosków, Ŝe niemoŜliwe jest istnienie alternatywnych, "przyjaznych Ŝyciu", wszechświatów. Jednym z parametrów fizycznych, który zdaje się być bardzo dokładnie dobrany jest stała kosmologiczna opisując ciśnienie pustej


przestrzeni odpowiedzialne za to, czy wszechświat się rozszerza czy zapada. JeŜeli stała ta jest dodatnia, wszechświat rozszerza się, jeŜeli ujemna - zapada. W naszym Wszechświecie stała ta jest dodatnia ale bardzo mała - jej większa wartość doprowadziłaby do tak szybkiego rozszerzania się Wszechświata, Ŝe niemoŜliwe byłoby powstanie galaktyk. Jednak prod Wise i jego zespół wykazali, Ŝe teoretycznie moŜliwe jest, by zmiany w róŜnicach gęstości pierwotnej materii kosmologicznej skompensowały przynajmniej niewielkie zmiany wartości stałej kosmologicznej. Na koniec, jak na razie nie ma moŜliwości sprawdzenia jakie inne wszechświaty istnieją i czy istnieje w nich Ŝycie. Jednak to zapewne nie powstrzyma fizyków przed badaniem moŜliwości, a po drodze dowiadywaniem się więcej na temat mechanizmów rządzących naszym Wszechświatem. Źródła: MIT: Life beyond our universe Ilustracja: MIT

answer is impossible, since we have no way of directly studying other universes. But cosmologists speculate that a multitude of other universes exist, each with its own laws of physics. Recently physicists at MIT have shown that in theory, alternate universes could be quite congenial to life, even if their physical laws are very different from our own. In work recently featured in a cover story in Scientific American, MIT physics professor Robert Jaffe, former MIT postdoc, Alejandro Jenkins, and recent MIT graduate Itamar Kimchi showed that universes quite different from ours still have elements similar to carbon, hydrogen, and oxygen, and could therefore evolve life forms quite similar to us. Even when the masses of the elementary particles are dramatically altered, life may find a way. “You could change them by significant amounts without eliminating the possibility of organic chemistry in the universe,” says Jenkins. Pocket universes

Original press release follows: Life beyond our universe Whether life exists elsewhere in our universe is a longstanding mystery. But for some scientists, there’s another interesting question: could there be life in a universe significantly different from our own? A definitive

69 z 72

Modern cosmology theory holds that our universe may be just one in a vast collection of universes known as the multiverse. MIT physicist Alan Guth has suggested that new universes (known as “pocket universes”) are constantly being created, but they cannot be seen from our universe. In this view, “nature gets a lot of tries — the

universe is an experiment that’s repeated over and over again, each time with slightly different physical laws, or even vastly different physical laws,” says Jaffe. Some of these universes would collapse instants after forming; in others, the forces between particles would be so weak they could not give rise to atoms or molecules. However, if conditions were suitable, matter would coalesce into galaxies and planets, and if the right elements were present in those worlds, intelligent life could evolve. Some physicists have theorized that only universes in which the laws of physics are “just so” could support life, and that if things were even a little bit different from our world, intelligent life would be impossible. In that case, our physical laws might be explained “anthropically,” meaning that they are as they are because if they were otherwise, no one would be around to notice them. Jaffe and his collaborators felt that this proposed anthropic explanation should be subjected to more careful scrutiny, and decided to explore whether universes with different physical laws could support life. This is a daunting question to answer in general, so as a start they decided to specialize to universes with nuclear and electromagnetic forces similar enough to ours that atoms exist.


Although bizarre life forms might exist in universes different from ours, Jaffe and his collaborators decided to focus on life based on carbon chemistry. They defined as “congenial to life” those universes in which stable forms of hydrogen, carbon and oxygen would exist.

heavier than neutrons. In this scenario, hydrogen would no longer be stable, but its slightly heavier isotopes deuterium or tritium could be. An isotope of carbon known as carbon-14 would also be stable, as would a form of oxygen, so the organic reactions necessary for life would be possible.

“If you don’t have a stable entity with the chemistry of hydrogen, you’re not going to have hydrocarbons, or complex carbohydrates, and you’re not going to have life,” says Jaffe. “The same goes for carbon and oxygen. Beyond those three we felt the rest is detail."

The team found a few other congenial universes, including a family where the up and strange quarks have roughly the same mass (in our universe, strange quarks are much heavier and can only be produced in high-energy collisions), while the down quark would be much lighter. In such a universe, atomic nuclei would be made of neutrons and a hyperon called the “sigma minus,” which would replace protons. They published their findings in the journal Physical Review D last year.

They set out to see what might happen to those elements if they altered the masses of elementary particles called quarks. There are six types of quarks, which are the building blocks of protons, neutrons and electrons. The MIT team focused on “up”, “down” and “strange” quarks, the most common and lightest quarks, which join together to form protons and neutrons and closely related particles called “hyperons.” In our universe, the down quark is about twice as heavy as the up quark, resulting in neutrons that are 0.1 percent heavier than protons. Jaffe and his colleagues modeled one family of universes in which the down quark was lighter than the up quark, and protons were up to a percent

Fundamental forces Jaffe and his collaborators focused on quarks because they know enough about quark interactions to predict what will happen when their masses change. However, “any attempt to address the problem in a broader context is going to be very difficult,” says Jaffe, because physicists are limited in their ability to predict the consequences of changing most other physical laws and constants. A group of researchers at Lawrence Berkeley National Laboratory has done related studies examining whether congenial universes

could arise even while lacking one of the four fundamental forces of our universe — the weak nuclear force, which enables the reactions that turn neutrons into protons, and vice versa. The researchers showed that tweaking the other three fundamental forces could compensate for the missing weak nuclear force and still allow stable elements to be formed. That study and the MIT work are different from most other studies in this area in that they examined more than one constant. “Usually people vary one constant and look at the results, which is different than if you vary multiple constants,” says Mark Wise, professor of physics at Caltech, who was not involved in the research. Varying only one constant usually produces an inhospitable universe, which can lead to the erroneous conclusion that any other congenial universes are impossible. One physical parameter that does appear to be extremely finely tuned is the cosmological constant — a measure of the pressure exerted by empty space, which causes the universe to expand or contract. When the constant is positive, space expands, when negative, the universe collapses on itself. In our universe, the cosmological constant is positive but very small — any larger value would cause the universe to expand too rapidly for galaxies to form. However, Wise and his colleagues have shown that it is theoretically possible that changes in primordial cosmological density perturbations could compensate at least for small changes to the value of the cosmological constant. In the end, there is no way to know for sure what other universes are out there, or what life they may hold. But that will likely not stop physicists from exploring the possibilities, and in the process learning more about our own universe.

70 z 72


71 z 72


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 Ilustracja na okładce - źródło podane w artykule pt Spotkanie z Gwiazdą Śmierci Wszystkie prawa zastrzeŜone.

72 z 72

Astronomia 02/2010  

Przegląd Wiadomości Astronomicznych / Astronomy News Digest

Read more
Read more
Similar to
Popular now
Just for you