ASTRO - WIADOMOŚCI 01_03 - 2004r..pdf - Budowa i ewolucja Wszechswiata - kzm013

Astro-Wiadomości

Page 1 of 15

Astro-Wiadomo ś ci stycze ń - marzec 2004

SednazobłokuOorta

14 listopada 2003 roku teleskop Samuela Oschin'a w Obserwatorium

Palomarskim zaobserwował obiekt nazwany 2003 VB12 - najdalszy obiekt

w naszym Układzie Słonecznym. Planetoida czy teŜ planeto-podobny

obiekt jest najdalszym znanym obiektem krąŜącym wokół Słońca.

Znajduje się ponad dwa razy dalej od Słońca niŜ ostatnia planeta Układu

Słonecznego - Pluton. Obiekt 2003 VB12 nazwano równieŜ nieco bardziej

romantycznie - Sedna . Sedna to w mitologii Eskimosów groźna bogini

morza.

1.2 - metrowy teleskop Oschin'a

w Obserwatorium Palomarskim,

Kalifornia (USA) Fot: Palomar

Observatory

Do obserwacji przystąpiły inne obserwatoria w Chile, Hiszpanii, w stanie

Arizona (USA) i na Hawajach. Do badań dołączył równieŜ wyniesiony na

orbitę w sierpniu zeszłego roku Spitzer Space Telescope (NASA).

Sedna okrąŜa Słońce w ciągu 10 500 lat po mocno

wydłuŜonej eliptycznej trajektorii. Obecnie znajduje się

blisko peryhelium w odległości 13 miliardów km od

Ziemi, (czyli trzy razy dalej niŜ Pluton i 87 razy dalej

niŜ wynosi odległość Ziemi od Słońca). Gdy Sedna

znajduje się najdalej od Słońca (czyli w aphelium)

dzieli ją od niego 130 miliardów km czyli 900 razy

więcej niŜ wynosi nasza odległość do Słońca!

Obecnie planetoida widoczna jest na tle gwiazdozbioru

Wieloryba (Cetus). W Polsce Cetus to gwiazdozbiór

nieba jesiennego, ale planetoida jest i tak zbyt słaba by

oglądać ją gołym okiem czy nawet amatorskim

teleskopem. Szef zespołu badawczego profesor Mike

Brown tak określa widok z Sedny: Sło ń ce z tej

odległo ś ci jest tak małe, Ŝ e mo Ŝ na by je zakry ć główk ą

od szpilki.

Być moŜe taki widok rozpościera się w najbliŜszym

otoczeniu nowo odkrytej planetoidy. Być moŜe

planetoidę Sedna okrąŜa księŜyc. Fot: NASA/JPL-

Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech)

Temperaturę powierzchni planetoidy oszacowano na około -240 o C. PoniewaŜ planetoida zbliŜa się do

Słońca jedynie na krótki okres czasu, więc jej typowa temperatura jest jeszcze niŜsza. Eskimoska bogini

Sedna Ŝyła w lodowej jaskini na dnie oceanu, biorąc więc pod uwagę temperaturę planetoidy, która

moŜe spaść do zaledwie kilku stopni powyŜej zera absolutnego, nazwa obiektu jest całkiem trafna.

Sedna znajduje się duŜo dalej niŜ niedawno odkryty pas Kuipera. Istnienie tego pasa przewidział Gerard

Kuiper w 1951 roku, ale dopiero w 1992 odkryto pierwsze obiekty z dysku Kuipera (patrz Urania-PA ,

3/98). Kuiper postulował, Ŝe komety krótkookresowe o niewielkim nachyleniu do ekliptyki mogą

pochodzić z pierścienia znajdującego się za orbitą Neptuna. Pas złoŜony jest z materii, która nie weszła

w skład planet i księŜyców Układu Słonecznego (patrz Urania-PA , 5/2002). Pierścień ten usytuowany

jest w odległości około 10 mld km od Słońca. W ostatnich latach, wobec odkrycia kilkudziesięciu

obiektów transneptunowych (tak nazywa się obiekty z Pasa Kuipera), trwa dyskusja czy Pluton nadal

powinien posiadać miano planety nadane mu przez Miedzynarodową Unię Astronomiczną.

Podejrzewa się, Ŝe

planetoida Sedna moŜe

pochodzić z obłoku

Oorta. Jest to rozległy

sferyczny obszar

http://orion.pta.edu.pl/news/12004/12004.html

2008-03-19

Astro-Wiadomości

Page 2 of 15

złoŜony z małych

lodowych ciał, które,

gdy wyrwą się z niego

na skutek oddziaływań

grawitacyjnych, stają się

kometami

przemykającymi obok

Ziemi po bardzo

wydłuŜonych,

eliptycznych orbitach.

Obłok Oorta rozciąga się

do granicy, gdzie

grawitacja naszej

Galaktyki zaczyna

przewaŜać nad

grawitacją Układu

Słonecznego.

Zewnętrzna granica

obłoku sięgać więc moŜe

około 10 13 km,

wewnętrzna zaś

szacowana jest na około

10 12 km. Sedna leŜy

zatem bliŜej niŜ ten

obłok, ale jej istnienie

być moŜe sugeruje, Ŝe

obłok Oorta połoŜony jest bliŜej niŜ dotychczas uwaŜano.

Obłok Oorta ma promień szacowany na około 3x10 13 km, Słońce znajduje się w centrum.

Chmura złoŜona jest z nieprzeliczonej ilości lodowych brył, które są pozostałością po

pierwotnej mgławicy, z której uformował się Układ Słoneczny. Jest to równieŜ źródło komet

długookresowych. Fot. Calvin J. Hamilton

http://orion.pta.edu.pl/news/12004/12004.html

2008-03-19

Astro-Wiadomości

Page 3 of 15

Lewy górny panel: Orbity planet wewnętrznych i Ziemi oraz pas asteroid leŜący między

Marsem a Jowiszem. Prawy górny panel: PołoŜenie Sedny względem 9 planet i pasa

Kuipera. Prawy dolny panel: Orbita Sedny i jej obecne połoŜenie względem Układu

Słonecznego. Lewy dolny panel Orbita planetoidy względem wewnętrznego obłoku Oorta.

Odkrycie tej planetoidy moŜe wskazywać, Ŝe obłok Oorta leŜy bliŜej niŜ do tej pory sądzono.

Fot. NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC-Caltech). Zobacz równieŜ sekwencj ę wideo

uzmysławiającą połoŜenie Ziemi, Sedny i obłoku Oorta.

Zadziwia czerwony kolor planetoidy - po Marsie to

najczerwieńszy obiekt w naszym Układzie Słonecznym, a

takŜe największy znaleziony obiekt w układzie od 1930

roku, czyli od odkrycia Plutona. Trudno jest wyznaczyć

rozmiary planetoidy. Wstępne szacunki podają wartość

1800 km, czyli mniej niŜ Pluton (2200 km) a więcej niŜ

Quaoar (1300 km) - planetoida odkryta w 2002 roku przez

ten sam zespół badawczy.

Zdjęcie zrobione 14 listopada 2003 roku przez

Teleskop Oschin'a w Obserwatorium Palomarskim.

Pozycja obiektu zmienia się w czasie - w ciągu 3.1

godziny obiekt zmienił swoje połoŜenie o 4.6

sekund łuku. Następnie sięgnięto po dane

archiwalne z obserwacji, co dostarczyło informacji o

pozycji obiektu wstecz aŜ do 2001 roku. Dane z

okresu 3 lat pozwoliły na bardzo dokładne

wyznaczenie orbity. Fot: NASA/Caltech/M. Brown

Istnieje podejrzenie, Ŝe Sedna moŜe mieć satelitę. Jej

potencjalnego księŜyca będzie szukał Kosmiczny

Teleskop Hubble'a. Teleskop Gemini, 8-metrowy

teleskop na Mauna Kea na Hawajach (USA),

działający w zakresie optycznym i podczerwonym,

zbada powierzchnie planetoidy.

Przez następne 72 lata Sedna będzie zbliŜać się do

http://orion.pta.edu.pl/news/12004/12004.html

2008-03-19

Astro-Wiadomości

Page 4 of 15

peryhelium i będzie coraz jaśniejsza, po czym

zacznie oddalać się w kierunku aphelium i powróci

za 10 500 lat. Gdy była w pobliŜu Ziemi ostatni raz,

u nas kończyła się właśnie ostatnia epoka

lodowcowa. Wtedy brakło obserwatorów Sedny. Kto

będzie obserwował jej powrót za następne 10 500

lat?

Rozmiary znanych i nowo-poznanych ciał w Układzie

Słonecznym: Sedna 1800km, największa do tej pory

planetoida Quaoar 1300 km, Pluton 2200km, KsięŜyc

3400, Ziemia 13 000 km. Fot: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt

(SSC-Caltech)

20 marca 2004

Źródło | Karolina Zawada

Długiemrocznelata

Wczesny Wszechświat spowity był mgłą neutralnego wodoru i helu. Nawet

ultrafioletowe promieniowanie gwiazd z pierwszych galaktyk ledwo mogło

przebić się przez kurtynę wszechabsorbującego gazu - okres ten astronomowie

przezwali epoką Wieków Ciemnych. Przez setki milionów lat pierwsze

gwiazdy stopniowo ogrzewały i jonizowały otaczający gaz przekształcając

nieprzezroczysty ocean przestrzeni w przezroczysta pustkę, którą dziś

oglądamy. Gdyby tak się nie stało, badanie źródeł UV ograniczone byłoby

jedynie do naszej Drogi Mlecznej.

Precyzyjne wyznaczenie kiedy miała miejsce re-jonizacja (przejście z

ciemnego do świecącego, przezroczystego Wszechświata) i co ją

spowodowało, pozwoli zgłębić historię formowania galaktyk w młodym

Wszechświecie. Praca dwu naukowców - J. Stuarta Wyithe'a (University of

Melbourne) i Abrahama Loeb'a (Harvard-Smithsonian Center for

Astrophysics), która ukazała się 26 lutego w Nature sugeruje, Ŝe Ciemne Wieki

trwały ponad miliard lat, a Wszechświat w wieku miliarda lat był nadal w

duŜym stopniu neutralny.

Wielki Wybuch stworzył Wszechświat wypełniony gorącym zjonizowanym

wodorem i helem. Po upływie około 380 tysięcy lat świat w wyniku ekspansji

ochłodził się na tyle, aby jądra i elektrony połączyły się tworząc neutralne

atomy wodoru i helu, które absorbowały promieniowanie UV. Przekształcenie

ośrodka z nieprzezroczystej ciemności do obecnej dziś niezłej widoczności

wymagał powtórnego zjonizowania gazu wypełniającego przestrzeń, czyli

powtórnego oderwania elektronów od jąder atomów. Kiedy nastąpiła wtórna

jonizacja Wszechświata?

Redshift (czyli przesunięcie ku czerwieni) to przesunięcie emitowanej przez źródło fali w stronę fal

dłuŜszych. Za wzrost ten odpowiedzialny jest nasz Wszechświat, który się rozszerza. Im większy

redshift mierzymy, tym obiekt, który obserwujemy musi znajdować się dalej.

http://orion.pta.edu.pl/news/12004/12004.html

2008-03-19

Fot. NASA

Astro-Wiadomości

Page 5 of 15

Uproszczony model, który zakłada natychmiastową i kompletną jonizację w oparciu o dane z satelity

WMAP wskazuje na redshift równy 17, czyli około 200 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Ale

naprawdę nie był to proces ani natychmiastowy ani całkowity. Rzeczywistość, jak to często bywa, jest

duŜo bardziej skomplikowana niŜ to przedstawia model.

Wyithe i Loeb badali kwazary - bardzo odległe i bardzo jasne obiekty. Dzięki temu, Ŝe są to tak jasne

latarnie, widać je z daleka - z odległości miliardów lat świetlnych. Ich olbrzymią jasność wykorzystuje

się do podpatrywania innych obiektów w "kosmicznym zoo". Kwazary podświetlają swoje najbliŜsze

otoczenie a takŜe przestrzeń między nimi a nami. W sercu kaŜdego kwazara leŜy supermasywna czarna

dziura, która poŜera otaczającą ją materie. Materia spływa spiralnie do czarnej dziury rozgrzewając się

tak bardzo, Ŝe zaczyna świecić.

Promieniowanie ultrafioletowe z kwazarów będzie jonizować gaz w otaczającym ośrodku

międzygalaktycznym. Fotony o niŜszej energii niŜ fotony UV są "za słabe", by oderwać elektron od

jądra wodoru. ChociaŜ jasne kwazary nie były tak liczne, aby zjonizować cały Kosmos, kaŜdy z nich był

jednak na tyle potęŜny, by stworzyć wokół siebie bąbel zjonizowanego gazu. Rozmiar takiego bąbla

zaleŜy od własności otaczającego go gazu. Jeśli najbliŜsze otoczenie składa się przede wszystkim z

neutralnych atomów, kwazary czeka cięŜka praca i stworzą jedynie małe bąbelki zjonizowanego gazu.

Gdy ośrodek międzygalaktyczny jest juŜ w duŜym stopniu zjonizowany, kwazary nie namęczą się

bardzo by dokończyć dzieła jonizacji i są w stanie stworzyć duŜo większe bąble.

Miliard lat min ą ł a gaz nadal neutralny

Aby obliczyć ułamek neutralnego wodoru we wczesnym

Wszechświecie, Wyithe i Loeb uŜyli dwu najodleglejszych

znanych kwazarów na redshifcie z = 6.28 i z = 6.41, co

oznacza, Ŝe kwazary te znajdują się w odległości około 13

miliardów lat świetlnych od nas. Obliczyli oni oczekiwany

rozmiar zjonizowanych "bąbli" wokół kaŜdego kwazara,

zakładając rozsądne wartości tempa emisji jonizujących

fotonów i czas Ŝycia kwazarów, a następnie porównali

swoje przewidywania z obserwowanymi rozmiarami bąbli.

Wnioski były jednoznaczne.

Obserwowane rozmiary b ą bli były tak małe, Ŝ e ułamek

neutralnego wodoru musiał by ć du Ŝ y. Wi ę c nawet miliard

lat po Wielkim Wybuchu, gdy re-jonizacja powinna by ć ju Ŝ

dobrze zaawansowana według pomiarów WMAP,

wi ę kszo ść o ś rodka mi ę dzygalaktycznego była wci ąŜ

neutralna, powiedział profesor Wyithe.

Kwazar J1148+5251 na redshifcie z=6.41. O

obiekcie tym pisaliśmy na stronach Edukacyjnego

Serwisu Orion w sierpniu zeszłego roku.

Fot. NRAO/AUI/NSF

ChociaŜ proces re-jonizacji rozpoczął się prawdopodobnie wraz z formowaniem pierwszych gwiazd,

które wyświecały fotony UV gdzieś na z~30 (około 100 milionów lat po Wielkim Wybuchu), to jednak

pełna jonizacja nastąpiła duŜo później. Proces ten trwał miliardy lat.

MoŜliwe jest nawet, Ŝe re-jonizacja pojawiła się w dwu oddzielnych fazach zasilanych przez pierwszą i

drugą generację gwiazd. Pierwsze gwiazdy były gor ą ce, poniewa Ŝ zostały utworzone z pierwotnej

materii powstałej w czasie Wielkiego Wybuchu. Gdy w ich wn ę trzach wytworzyły si ę pierwiastki ci ęŜ sze,

a potem rozproszyły si ę w o ś rodku w czasie wybuchu supernowych, nast ę pne gwiazdy, które powstawały

z tak wzbogaconego gazu, były chłodniejsze i mniej wydajne w jonizacji Wszech ś wiata , mówi profesor

Loeb. Niewykluczone, Ŝ e o ś rodek mi ę dzygalaktyczny stał si ę w pełni zjonizowany, tak jak to widzimy

dzi ś , dopiero wówczas, gdy powstała wystarczaj ą ca liczba gwiazd drugiej generacji.

5 marca 2004

Źródło | Karolina Zawada

http://orion.pta.edu.pl/news/12004/12004.html

2008-03-19

ASTRO - WIADOMOŚCI 01_03 - 2004r..pdf

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: