Jak powstała Puchar 2 – galaktyka satelitarna Drogi Mlecznej

Puchar 2, położona około 380 tysięcy lat świetlnych od Ziemi, jest jedną z największych galaktyk satelitarnych Drogi Mlecznej. Jednak to jak powstała, było dla astronomów tajemnicą.

Puchar 2

.„Od czasu jej odkrycia w 2016 r. podejmowano wiele prób odtworzenia niezwykłych właściwości Puchar 2, ale okazało się to bardzo trudne” – twierdzi prof. Hai-Bo Yu z University of California, Riverside.

Jak tłumaczą astronomowie, galaktyka satelitarna to mniejsza galaktyka krążąca wokół większej macierzystej. A ciemna materia stanowi 85 proc. materii Wszechświata i pod wpływem grawitacji może tworzyć sferyczną strukturę zwaną halo ciemnej materii, która przenika ono i otacza galaktyki takie jak Puchar 2. Fakt, że satelita Drogi Mlecznej jest niezwykle zimna, wskazuje, że halo ma niską gęstość.

Naukowcy twierdzą, że Puchar 2 ewoluowała w polu pływowym naszej galaktyki i przez co doświadczyła jej oddziaływań, podobnie jak ziemskie oceany doświadczają sił pływowych z powodu grawitacji Księżyca. Jak wskazują badacze, teoretycznie oddziaływania te mogą zmniejszyć gęstość halo ciemnej materii.

Galaktyka satelitarna Drogi Mlecznej

.Jednak w ramach nowego badania „Self-interacting dark matter interpretation of Crater II”, przeprowadzonego przez naukowców z University of California, Riverside i opublikowanego w czasopiśmie The Astrophysical Journal Letters, astronomowie zmierzyli orbitę Puchar 2 wokół Drogi Mlecznej i odkryli, że siła oddziaływań pływowych jest zbyt słaba, aby mogła obniżyć gęstość ciemnej materii galaktyki satelitarnej, aby była zgodna z jej pomiarami – jeśli ciemna materia składa się z zimnych, bezkolizyjnych cząstek, zgodnie z oczekiwaniami dominującej teorii zimnej ciemnej materii (CDM).

„Kolejną zagadką jest to, w jaki sposób Puchar 2 mogła osiągnąć rak duży rozmiar, ponieważ oddziaływania pływowe zmniejszyłyby jej wielkość, gdy galaktyka satelitarna ewoluowała w polu pływowym Drogi Mlecznej” – zaznacza Yu.

Naukowcy po analizie danych, zwrócili się ku innej teorii, aby wyjaśnić właściwości i pochodzenie Puchar 2, zwanej – samoistnie oddziałującą ciemną materią lub SIDM, która mogłaby w przekonujący sposób wyjaśnić różne rozkłady ciemnej materii w tej strukturze. Zakłada ona, że cząstki ciemnej materii oddziałują ze sobą za pomocą ciemnej siły, silnie zderzając się ze sobą w pobliżu centrum galaktyki.

„Nasze badanie pokazuje, że SIDM może wyjaśnić niezwykłe właściwości Puchar 2. Kluczowym mechanizmem jest to, że samointerakcje ciemnej materii termalizują jej halo i wytwarzają płytkie jądro gęstości, to znaczy gęstość ciemnej materii jest spłaszczona na małych promieniach. W przeciwieństwie do tego, w halo CDM gęstość gwałtownie wzrosłaby w kierunku centrum galaktyki” – podsumowuje Yu.

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