Andromeda i jej niezwykła historia

Andromeda jest najbliższą sąsiadką Drogi Mlecznej. Astronomowie korzystając z najnowocześniejszego modelowania, ustalili szczegóły dotyczące jej historii za pomocą archeologii galaktycznej – podejścia, które bada skład chemiczny gwiazd i rozwój ich galaktyki macierzystej, aby zrekonstruować jej przeszłość.

Jak powstała Andromeda

.Naukowcy z University of Hertfordshire, pod kierownictwem profesor Chiaki Kobayashi, przeanalizowali obfitość pierwiastków w Andromedzie, w szczególności jej mgławic planetarnych – gazu i pyłu, które powstają z odrzuconych zewnętrznych warstw umierających gwiazd o niskiej masie oraz gwiazd z gałęzi czerwonych olbrzymów. Badanie zostało opublikowane w The Astrophysical Journal Letters.

Zdaniem astrofizyków, analiza ujawniła, że formowanie się Andromedy było bardziej dramatyczne i gwałtowne niż w przypadku Drogi Mlecznej. Po początkowym intensywnym wybuchu powstawania gwiazd, który stworzył galaktykę, wtórna warstwa formowania się tych obiektów wydarzyła się ponownie w okresie między 2 a 4,5 miliarda lat temu, najprawdopodobniej wywołana przez coś, co naukowcy nazywają „mokrą fuzją” – połączenie dwóch galaktyk bogatych w gaz, które inicjuje dużą ilość formowania się gwiazd.

Naukowcy od dawna uważali za prawdopodobne, że Andromeda doświadczyła połączenia dwóch galaktyk, ich zdaniem sugerowało to położenie i ruch poszczególnych gwiazd w galaktyce. Badania naukowców z University of Hertfordshire rzucają nowe światło na naturę i wpływ takiego połączenia, analizując skład chemiczny gwiazd, wyjaśniając, w jaki sposób gwiazdy i pierwiastki powstawały w całej historii Andromedy.

„To fantastyczny przykład tego, jak archeologia galaktyczna może zapewnić nowy wgląd w historię naszego Wszechświata. Analizując obfitość chemiczną gwiazd jakie posiada Andromeda w różnym wieku, możemy ożywić jej historię i lepiej zrozumieć co się z nią działo. Chociaż pod wieloma względami Andromeda jest podobna do naszej Drogi Mlecznej – jest to galaktyka spiralna o podobnych rozmiarach – nasze nowe badania potwierdzają, że jej historia jest znacznie bardziej intensywna i dramatyczna, z wybuchami aktywności tworzącymi gwiazdy w dużych ilościach i dwoma odrębnymi epokami formowania się tych obiektów” – podkreśla profesor Kobayashi.

Budowa chemiczna galaktyki

.Teoretyczny model zaproponowany przez astrofizyków, przewiduje różną budowę chemiczną gwiazd w dwóch składnikach dysku Andromedy – jeden ma dziesięć razy więcej tlenu niż żelaza, podczas gdy drugi ma podobną ilość tych pierwiastków. Jak tłumaczą badacze, modelowanie to zostało potwierdzone przez obserwacje spektroskopowe mgławic planetarnych i czerwonych olbrzymów za pomocą Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST).

„Tlen jest jednym z tak zwanych pierwiastków alfa produkowanych przez masywne gwiazdy. Pozostałe to neon, magnez, krzem, siarka, argon i wapń. Tlen i argon zostały zmierzone w mgławicach planetarnych, ale Andromeda jest tak daleko, że JWST jest niezbędny do pomiaru innych pierwiastków, w tym żelaza” – podsumowuje profesor Kobayashi.

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy„.

Oprac. EG