bj
    >> Φυσικές Επιστήμες >  >> αστρονομία

Πιασμένοι στην πράξη—Οι αστρονόμοι βλέπουν την καλύτερή τους ματιά σε μια σουπερνόβα που ανατινάζεται

Ο Γεώργιος Δημητριάδης νόμιζε ότι είχε παραπλανήσει τα δεδομένα. Ήταν αργά το βράδυ της Παρασκευής και ο αστρονόμος του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνια, Σάντα Κρουζ, ήταν ο τελευταίος στο γραφείο. Περίμενε με αγωνία το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler της NASA για το κυνήγι πλανητών για να μεταδώσει μια παρτίδα δεδομένων προς τη Γη—όχι επειδή ήθελε να ψάξει τις παρατηρήσεις για σημάδια εξωπλανητών αλλά επειδή έψαχνε για έναν σουπερνόβα.

Βλέπετε, το Kepler σχεδιάστηκε για να κάνει ένα πράγμα εξαιρετικά καλά:Παρακολουθεί τα αστέρια τόσο στενά που μπορεί να πιάσει μικροσκοπικά τρεμοπαίζει στη φωτεινότητα. Αυτό το έκανε ιδανικό για την εύρεση εξωπλανητών (που κρύβουν το φως των αστεριών τους) - καθώς και για μια σειρά άλλων παρατηρήσεων, όπως η καταγραφή της άνοδος και της πτώσης του φωτός που εκπέμπεται κατά τη διάρκεια του θανάτου ενός αστεριού. Έτσι, όταν η αποστολή του Κέπλερ επεκτάθηκε, οι αστρονόμοι αποφάσισαν ότι το τηλεσκόπιο έπρεπε να σαρώσει περισσότερους από 20.000 γαλαξίες για να πιάσει όσο το δυνατόν περισσότερους σουπερνόβα. Και όταν κάποιος εξερράγη σε έναν σπειροειδή γαλαξία που απέχει μόλις 170 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά τον περασμένο Ιανουάριο, ο Δημητριάδης ήξερε ότι θα ήταν η καλύτερη ματιά μέχρι τώρα στις πρώτες στιγμές πίσω από την κοσμική έκρηξη.

Αλλά τα δεδομένα έδωσαν ένα καλύτερο ρεκόρ από αυτό που ήλπιζε. «Νόμιζα ότι είχα κάνει κάτι λάθος – όχι επειδή υπάρχει θόρυβος, αλλά επειδή ήταν τόσο καλός», λέει ο Δημητριάδης, εξηγώντας ότι οι αστρονόμοι συνήθως χάνουν τις πρώτες μέρες ή και εβδομάδες μετά την έκρηξη ενός σουπερνόβα και μετά τον παρακολουθούν μία φορά κάθε βράδυ. Αυτό τους δίνει σχετικά λίγα σημεία δεδομένων. Αλλά εδώ οι αστρονόμοι είχαν εικόνες πριν από την έκρηξη και κάθε 30 λεπτά μετά. «Δεν είχα ξαναδεί κάτι τέτοιο», λέει. Επιπλέον:Η φωτεινότητα του σουπερνόβα αυξήθηκε απότομα εκείνες τις πρώτες στιγμές, δημιουργώντας ένα απροσδόκητο «χτύπημα» στο γράφημα του μεταβαλλόμενου φωτός του με την πάροδο του χρόνου, που ονομάζεται καμπύλη φωτός. Ο Δημητριάδης κύκλωσε αυτό το χτύπημα με κόκκινο χρώμα και τράβηξε ένα βέλος προς το μέρος του με τρία ερωτηματικά πριν στείλει τη φωτεινή καμπύλη στους συνεργάτες του. Έκτοτε ανέλυσαν αυτό το χτύπημα - σε μια προσπάθεια να προσδιορίσουν την κρυφή σκανδάλη της έκρηξης - σε μια νέα εργασία που έγινε δεκτή για δημοσίευση στο The Astrophysical Journal Letters και διατίθεται στο διαδίκτυο.

Το αντικείμενο, που ονομάζεται SN 2018oh, ανήκει σε μια κατηγορία που ονομάζεται σουπερνόβα τύπου Ia. Αυτές οι εκρήξεις εκρήγνυνται με την ίδια περίπου φωτεινότητα και επομένως μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως κοσμικοί φάροι για τη μέτρηση της απεραντοσύνης του σύμπαντος. (Επειδή οι αστρονόμοι γνωρίζουν πόσο φωτεινά είναι αυτά τα αντικείμενα στην πραγματικότητα και πόσο φωτεινά εμφανίζονται στη Γη, μπορούν να υπολογίσουν την απόσταση από τη μακρινή έκρηξη). Για το λόγο αυτό αναφέρονται συνήθως ως τυπικά κεριά. Και επειδή είναι τόσο τυπικά, οι αστρονόμοι έχουν από καιρό υποθέσει ότι είναι σαν πυροτεχνήματα χτισμένα σε μια κοσμική γραμμή συναρμολόγησης - το καθένα κατασκευασμένο με τον ίδιο τρόπο όπως το επόμενο. Αλλά υπάρχει ένα σημαντικό πρόβλημα:Παρόλο που το καθένα πυροδοτείται από το θάνατο ενός λευκού νάνου - ένα καμένο, περίπου στο μέγεθος της Γης απομεινάρι ενός αστεριού που μοιάζει με ήλιο - αυτά τα αντικείμενα είναι πολύ σταθερά για να εκραγούν μόνα τους. Αντίθετα, πρέπει να υπάρχει ένας κρυφός δολοφόνος. Και οι αστρονόμοι έχουν διαφωνήσει επί μακρόν για το αν αυτός ο δολοφόνος είναι ένας δεύτερος λευκός νάνος ή ένα γιγάντιο αστέρι. Εάν είναι ένας λευκός νάνος, τότε τα δύο αστέρια θα σπειροειδοποιηθούν το ένα προς το άλλο και θα συγκρουστούν σε μια βίαιη έκρηξη. Εάν είναι ένα μεγαλύτερο αστέρι, τότε ο λευκός νάνος θα κλέψει υλικό από αυτόν τον σύντροφο μέχρι να μην μπορεί πλέον να υποστηρίξει το επιπλέον βάρος του και τελικά να φυσήξει τον εαυτό του σε σκάλες.

Ποιος δολοφόνος είναι ο αληθινός ένοχος; Αυτό ήταν ένα μυστήριο εδώ και 50 χρόνια, αλλά το SN 2018oh απλώς μπορεί να αποκαλύψει μια σημαντική ένδειξη από τη σκηνή του κοσμικού εγκλήματος. Στο δεύτερο σενάριο το αστέρι σύντροφος δεν στριφογυρίζει προς τα μέσα, αλλά μάλλον επιβιώνει αφήνοντας πίσω του ένα ίχνος αποδεικτικών στοιχείων. Το 2010, ο Daniel Kasen, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϋ, και συν-συγγραφέας της εφημερίδας, προέβλεψε ότι σε αυτό το σενάριο το νέφος των συντριμμιών από το σουπερνόβα θα τρέξει στο επιζώντα συνοδό αστέρι - μια διαδικασία που θερμαίνει το συντρίμμια και κάνει τα συντρίμμια να λαμπρύνουν—δημιουργώντας έτσι ένα χτύπημα στην καμπύλη πρώιμου φωτός. Και ακριβώς όπως το πιο καυτό μέρος μιας φλόγας είναι μπλε, αυτό το χτύπημα θα πρέπει ομοίως να είναι μπλε. Οι αστρονόμοι έχουν ψάξει εδώ και καιρό για αυτήν την υπογραφή και έχουν εντοπίσει ακόμη και μια χούφτα σουπερνόβα όπου τα ανώμαλα σημεία δεδομένων θα μπορούσαν να δείχνουν προς αυτό το άπιαστο μπλε χτύπημα - αλλά κανένα δεν ήταν τόσο προφανές όσο αυτό. Ο Δημητριάδης και οι συνεργάτες του υποστηρίζουν ότι αυτή είναι η καλύτερη απόδειξη για ένα τεράστιο αστέρι συντροφιάς.

Αλλά άλλοι, όπως ο Benjamin Shappee, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο της Χαβάης στο Mānoa, διαφωνούν. Σε μια δεύτερη εργασία που υποβλήθηκε επίσης στο ApJ Letters και διαθέσιμο στο διαδίκτυο, ο Shappee και οι συνάδελφοί του διαφωνούν για το πρώτο σενάριο - αυτό όπου δύο λευκοί νάνοι κινούνται ο ένας προς τον άλλο για να θέσουν σε κίνηση τον σουπερνόβα. Εδώ, δεν υπάρχει κανένας επιζών σύντροφος σταρ. Πώς εξηγεί λοιπόν ο Shappee το πρώιμο χτύπημα; Η ομάδα του υποστηρίζει ότι προκαλείται από μια σταγόνα ραδιενεργού υλικού στην επιφάνεια ενός από τους λευκούς νάνους που λάμπει πριν από τη μέγιστη φωτεινότητα του σουπερνόβα - εξηγώντας έτσι την πρώιμη χτύπημα φωτός. Και δεν είναι τόσο τρελή ιδέα:Παρόλο που υπάρχουν πολλά διαφορετικά μοντέλα που περιγράφουν το επικίνδυνο ταγκό μεταξύ λευκών νάνων, ένα δημοφιλές μοντέλο προβλέπει μια τέτοια κούκλα ραδιενεργών ουσιών στον φλοιό του αστεριού.

Και οι δύο ομάδες συμφωνούν ότι υπάρχουν χτυπήματα υπέρ και κατά κάθε σεναρίου - παραδεχόμενοι ότι χρειάζονται καλύτερα θεωρητικά μοντέλα και μελλοντικές παρατηρήσεις για να προωθηθούν αυτές οι υποθέσεις. Πράγματι, ο Craig Wheeler, ένας αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Τέξας στο Austin που δεν συμμετείχε σε καμία από τις δύο μελέτες, δεν είναι πεπεισμένος για κανένα από τα δύο σενάρια. «Αυτό το είδος δεδομένων σε εκείνους τους πολύ πρώιμους χρόνους, μέσα στα πρώτα λεπτά ή μία ώρα μετά την έκρηξη, είναι εξαιρετικά σπάνια», λέει. "Είτε μας έχουν δώσει την επιβλητική πληροφορία που επιλύει όλα μας τα ζητήματα—νομίζω ότι μάλλον όχι."

Ανεξάρτητα από το ποιο σενάριο κερδίζει, φαίνεται ότι αυτά τα αντικείμενα μπορούν να σχηματιστούν μέσω δύο διαφορετικών αστρικών γραμμών συναρμολόγησης, υποστηρίζει ο Ryan Foley, αστρονόμος στο U.C. Santa Cruz και συν-συγγραφέας στη μελέτη του Δημητριάδη. «Ακόμα κι αν δεν θέλετε να πείτε ότι πρόκειται για σύγκρουση με ένα συνοδό αστέρι, εξακολουθεί να είναι πρόβλημα γιατί γνωρίζουμε ότι δεν έχουν όλες οι υπερκαινοφανείς τύπου Ia αυτού του είδους», λέει. «Έτσι, τουλάχιστον, κάτι συμβαίνει με την έκρηξη που δημιουργεί αυτή την ποικιλομορφία τις πρώτες μέρες μετά την έκρηξη». Πώς διατηρούν αυτές οι σουπερνόβα τέτοιες φωτεινότητες «τυποποιημένων κεριών» όταν στην πραγματικότητα ακολουθούν διαφορετικά μονοπάτια; Στην πραγματικότητα, η φωτεινότητά τους μπορεί να ποικίλλει λίγο, αλλά με πολύ προβλέψιμο τρόπο που οι αστρονόμοι μπορούν να διορθώσουν επειδή οι φωτεινότεροι σουπερνόβα ξεθωριάζουν πιο αργά από τους πιο αμυδρά συγγενείς τους.

Ευτυχώς, ο ρόλος των εκρήξεων ως κοσμικών ορόσημων βρίσκεται σε στέρεο έδαφος, αλλά η καλύτερη κατανόηση των διαφορετικών αιτιών τους θα βελτιώσει μόνο την ακρίβεια των μετρήσεων που βασίζονται σε αυτές. Ή, όπως λέει ο Φόλεϊ, «οι ευρείες πινελιές δεν θα αλλάξουν, αλλά μπορεί να έχουν σημασία στις λεπτομέρειες». Και αυτές οι λεπτομέρειες είναι κρίσιμες εάν οι αστρονόμοι θέλουν να αποκαλύψουν τα μεγάλα κοσμικά μυστήρια της εποχής μας, όπως η σκοτεινή ενέργεια - το κακώς κατανοητό φαινόμενο που ωθεί τη διαστολή του σύμπαντος - για παράδειγμα. Μόνο μια ακριβής μέτρηση του ρυθμού διαστολής σε όλη την κοσμική ιστορία (που συγκεντρώνεται από τις αποστάσεις που μετρήθηκαν με τη βοήθεια υπερκαινοφανών τύπου Ia) θα επιτρέψει στους αστρονόμους να ανακαλύψουν εάν η σκοτεινή ενέργεια έχει αλλάξει με την πάροδο του χρόνου και επομένως να εντοπίσουν τι είναι στην πραγματικότητα.

Αλλά όλα εξαρτώνται από αυτό το θανατηφόρο τάνγκο και από το αν αυτά τα αστέρια χορεύουν με διάφορους συντρόφους—από τα τεράστια αστέρια που τους δίνουν περισσότερο αέριο από ό,τι μπορούν να αντέξουν μέχρι τα δίδυμά τους που μπορεί να πέσουν πάνω τους.


Πώς μπορώ να παρακολουθήσω την αποψινή εμφάνιση μετεωριτών Lyrid;

Οι αστρολόγοι μπορούν να ανυπομονούν να πιάσουν τη βροχή μετεωριτών Lyrid το βράδυ της Τρίτης, με έως και 18 μετεωρίτες να αναμένεται να φωτίζουν τον νυχτερινό ουρανό κάθε ώρα. Η ουράνια εμφάνιση αναμένεται να κορυφωθεί τη νύχτα της 21ης ​​Απριλίου και θα είναι ορατή μέχρι τα ξημερώματα της 22ας Απ

Η NASA επιβεβαιώνει:Η ζωή στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό άλλαξε το DNA του Σκοτ ​​Κέλι

Αν και είναι σχεδόν δεδομένο ότι το DNA με το οποίο όλοι γεννιόμαστε δεν αλλάζει κατά τη διάρκεια της ζωής μας, υπάρχουν νέα στοιχεία που θα μπορούσαν να έρθουν σε αντίθεση με αυτήν την πεποίθηση καθώς το DNA του αστροναύτη Σκοτ ​​Κέλι άλλαξε αφού πέρασε χρόνο στο διάστημα. Ο αμερικανός αστροναύτης

Η ανακάλυψη «κρυμμένων» αρχαίων γαλαξιών μπορεί να επαναπροσδιορίσει την κατανόησή μας για το Σύμπαν

Η ανακάλυψη 39 «κρυμμένων» αρχαίων γαλαξιών παροτρύνει τους επιστήμονες να επανεξετάσουν τις θεωρίες τους για τις θεμελιώδεις πτυχές του Σύμπαντος — συμπεριλαμβανομένων των υπερμεγέθων μαύρων οπών, των ρυθμών σχηματισμού άστρων και της διαρκώς άπιαστης, σκοτεινής ύλης. Σε μια άνευ προηγουμένου ανα