Rubin Observatory przygotowuje się do wykrycia tysięcy nieuchwytnych brązowych karłów

Brązowe karły, nie pasują do żadnej kategorii obiektów astronomicznych, ale są ważne dla pełnego zrozumienia powstawania gwiazd. Astronomowie przygotowują się do otwarcia Rubin Observatory, które pomoże lepiej zbadać te niezwykłe ciała niebieskie.

W poszukiwaniu brązowych karłów

.Jak tłumaczą astronomowie, czasami nazywane „nieudanymi gwiazdami”, brązowe karły nie mają wystarczającej masy, aby podtrzymać fuzję jądrową, która zasila wszystkie gwiazdy, w tym Słońce. Są one również zbyt duże, by uznać je za planety – niektóre z nich mają masę 75 razy większą niż Jowisz.

Pomimo tego, że nie pasują do żadnej z tych znanych kategorii obiektów astronomicznych, brązowe karły zawierają ważne wskazówki dotyczące procesów, które uformowały Drogę Mleczną. Obserwatorium NSF-DOE Vera C. Rubin Observatory wkrótce ujawni nigdy wcześniej niewidzianą populację brązowych karłów poza lokalnym sąsiedztwem Słońca, dając naukowcom więcej narzędzi do lepszego poznawania historii i ewolucji naszej galaktyki. Obserwatorium będzie zarządzane przez U.S. National Science Foundation National Optical-Infrared Astronomy Research Laboratory (NSF NOIRLab).

„Brązowe karły to dziwne, pośrednie obiekty, które wymykają się klasyfikacji. Oprócz tego, że są mniejsze od gwiazd, są też znacznie chłodniejsze, a temperatura ich powierzchni waha się od około 0 do 2000 stopni Celsjusza. Oznacza to, że nie emitują one zbyt wiele światła w zakresie widzialnym, co utrudnia ich wykrycie za pomocą teleskopów optycznych. Możliwe, że pływamy w całym morzu tych obiektów, które są naprawdę słabe i trudne do dostrzeżenia” – mówi Aaron Meisner z NSF NOIRLab.

Te same cechy, które sprawiają, że brązowe karły są niezwykłe i nieuchwytne, czynią je również doskonałymi kandydatami do pomocy naukowcom w lepszym pozaniu formowania się i ewolucji galaktyki Drogi Mlecznej, na którą duży wpływ miały fuzje z mniejszymi, pobliskimi podobnymi obiektami. Brązowe karły mają dłuższą żywotność niż większe i gorętsze gwiazdy, więc te, które uformowały się we wczesnym Wszechświecie, zdaniem astronomów wciąż się tam znajdują, w dużej mierze niezmienione i zawierają cenne informacje o Drodze Mlecznej na wczesnym etapie jej historii. Badając właściwości tych starożytnych obiektów, naukowcy mogą prześledzić ich drogę do ich pierwotnych galaktyk i poznać zmiany w sposobie formowania się gwiazd w naszej galaktyce.

Rubin Observatory

.Przez dziesięć lat, począwszy od końca 2025 roku, teleskop Simonyi Survey Telescope w Rubin Observatory, będzie skanował niebo z punktu obserwacyjnego na Cerro Pachón w Chile. Będzie wykonywał szerokie, szczegółowe zdjęcia za pomocą kamery LSST – największej kamery cyfrowej na świecie – obejmujące całe widoczne niebo co kilka nocy. Sześć filtrów będzie przepuszczać światło z szerokiego zakresu długości fal optycznych i bliskiej podczerwieni. Możliwości teleskopu w zakresie bliskiej podczerwieni, w połączeniu z jego szerokim polem widzenia i zdolnością do obserwacji w głąb kosmosu, sprawią, że będzie on potężnym detektorem słabych obiektów emitujących głównie światło podczerwone, takich jak brązowe karły.

Rubin Observatory będzie rejestrować światło brązowych karłów w znacznie większych odległościach niż poprzednie badania światła widzialnego. Istniejące przeglądy optyczne, takie jak Pan-STARRS i Sloan Digital Sky Survey, pomogły astronomom głównie odkryć brązowe karły, które znajdują się stosunkowo blisko.

„Obecne przeglądy sięgają do odległości około 150 lat świetlnych od Słońca dla starożytnych brązowych karłów w halo Drogi Mlecznej. Ale Rubin Observatory będzie w stanie uchwycić obiekty znajdujące się ponad trzy razy dalej – oferując naukowcom największą próbkę tych słabych obiektów, jaką kiedykolwiek mieli” – podsumowuje Meisner.

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