Úvodní strana  >  Články  >  Vzdálený vesmír  >  Kupa galaxií Perseus má stejné složení, jaké panuje v okolí Slunce

Kupa galaxií Perseus má stejné složení, jaké panuje v okolí Slunce

Japonská rentgenová družice Hitomi v představě výtvarníka
Autor: JAXA

Předtím, než v březnu 2016 neočekávaně ukončila svoji krátkou misi, zaznamenala japonská rentgenová kosmická observatoř Hitomi mimořádnou informaci o pohybech horkého plynu uvnitř kupy galaxií Perseus. Nyní, díky nebývalým detailům poskytnutým přístroji vyvinutými společně Japonskou kosmickou agenturou JAXA a NASA, byli astronomové schopni analyzovat mnohem detailněji chemické složení tohoto plynu. To jim umožnilo nový pohled na hvězdné exploze, které vytvořily většinu chemických prvků a vymrštily je do okolního prostoru.

Kupa galaxií v souhvězdí Persea vzdálená od Země 240 miliónů světelných roků je nejjasnější kupou galaxií při pozorování v oboru rentgenového záření a patří mezi nejhmotnější v blízkosti naší Galaxie. Obsahuje tisíce galaxií, které drží pohromadě vlastní gravitací, a které obíhají uvnitř řídkého a horkého plynu. Jeho průměrná teplota je 50 miliónů stupňů Celsia a je zahříván rentgenovou emisí kupy galaxií.

Prostřednictvím spektrometru Soft X-ray Spectrometer (SXS) s vysokým rozlišením, který byl součástí družice Hitomi, a který pracoval v oboru měkkého rentgenového záření, astronomové pozorovali kupu galaxií v období od 25. února do 6. března 2016 při souhrnné expozici v trvání 3,4 dne. Spektrometr pořídil bezprecedentní spektrum odhalující maxima rentgenového záření emitovaného rozličnými chemickými prvky při rozlišení více než 30× lepším než u dřívějších družic.

V článku publikovaném online v časopise Nature 13. 11. 2017 vědecký tým ukázal, že určitá část chemických prvků objevených v kupě galaxií je téměř identická s tím, co astronomové mohou pozorovat na Slunci a v jeho okolí.

Michael Loewenstein z University of Maryland a vědecký pracovník NASA's Goddard Space Flight Center in Greenbelt, jako spoluautor výzkumu k tomu říká: „V kupě galaxií v souhvězdí Persea však panují odlišné podmínky se zcela jinou historií v porovnání se Sluncem. Ve skutečnosti kupy galaxií představují průměrné chemické složení prvků pocházejících od mnoha různých typů hvězd v mnoha různých typech galaxií, které se zformovaly dlouho před vznikem Slunce.“

Jedna skupina chemických prvků je těsně svázána s konkrétní třídou hvězdných explozí, a to s explozemi supernov třídy Ia. Tyto exploze mohou být podle názoru vědců zodpovědné za produkci většiny chrómu, manganu, železa a niklu ve vesmíru.

Spektrum kupy galaxií v souhvězdí Persea na základě měření japonské družice Hitomi Autor: NASA's Goddard Space Flight Center
Spektrum kupy galaxií v souhvězdí Persea na základě měření japonské družice Hitomi
Autor: NASA's Goddard Space Flight Center
Supernovy typu Ia představují celkovou destrukci bílého trpaslíka – kompaktního objektu, který je pozůstatkem vývoje hvězdy podobné Slunci. Ačkoliv je bílý trpaslík sám o sobě velmi stabilní, může prodělat překotnou termojadernou explozi, pokud tvoří společně s jinou hvězdou binární soustavu. K takové explozi dojde buď v případě splynutí s jiným bílým trpaslíkem nebo když tvoří dvojici s blízkou normální hvězdou, kterou připraví o část její hmoty. Přemísťovaný materiál se může na povrchu bílého trpaslíka akumulovat a postupně navyšovat jeho hmotnost až do okamžiku, kdy přestane být stabilní a exploduje.

Důležitou otázkou je, jestli explodující bílý trpaslík je hmotnostně blízko limitu stability – zhruba 1,4 slunečních hmotností – bez ohledu na jeho původ. Rozdílné hmotnosti produkují odlišné množství prvků skupiny železa. Proto detailní souhrn těchto prvků v rozsáhlé oblasti vesmíru, jako je kupa galaxií v Perseovi, by mohl napovědět, jaké typy bílých trpaslíků zde explodovaly nejčastěji.

To naznačuje, že potřebujeme kombinaci explozí supernov typu Ia o různých hmotnostech, které explodovaly zhruba ve stejnou dobu, aby vytvořily pozorované množství chemických prvků v plynu uvnitř kupy galaxií v souhvězdí Persea,“ říká Hiroya Yamaguchi, vedoucí autor článku a pracovník University of Maryland a Goddard Space Flight Center. „Potvrdili jsme, že přinejmenším polovina explozí supernov typu Ia musela dosáhnout hmotností blízkých hodnotě 1,4 Slunce.“

Z objevu vyplývá, že stejná kombinace supernov typu Ia vytvořila prvky skupiny železa ve Sluneční soustavě, zrovna tak i prvky nacházející se v plynném prostředí kupy galaxií. To znamená, že jak Sluneční soustava, tak i kupa galaxií v souhvězdí Persea, absolvovaly docela podobný chemický vývoj, což naznačuje, že procesy formování hvězd – těch, které explodovaly jako supernovy typu Ia – byly srovnatelné v obou lokalitách.

Přestože to je pouze jeden příklad, není důvod pochybovat o tom, že tuto podobnost můžeme rozšířit za hranice Sluneční soustavy a kupy galaxií v Perseu i na jiné galaxie s odlišnými vlastnostmi,“ říká spoluautor článku Kyoko Matsushita, profesor fyziky na Tokyo University of Science. Ačkoliv měla kosmická observatoř Hitomi i její převratný přístroj SXS pouze krátký život – na jejím vývoji a výrobě se společně s vědci z Goddardova střediska podíleli odborníci z několika institucí v USA, Japonsku a Nizozemí – názorně předvedla možnost rentgenové spektrometrie s vysokým rozlišením.

Hitomi nám dovolila ponořit se hlouběji do minulosti jedné z největších struktur ve vesmíru – kupy galaxií v souhvězdí Persea – a zkoumat, jak se zde částice a hmota chovaly v extrémních podmínkách,“ říká Richard Kelley, vědecký pracovník z Goddard Space Flight Center, NASA. „Naše nedávné výpočty poskytly letmý pohled na to, proč jsou určité chemické prvky přítomny i v ostatních galaxiích za hranicemi Mléčné dráhy.“

Kosmická observatoř Hitomi byla vypuštěna 17. 2. 2016. Po 38 dnech na oběžné dráze explodovala. Vědci z JAXA a NASA již pracují na opětovném získání výzkumných kapacit po ztrátě kosmické observatoře Hitomi a připravují její náhradu pod předběžným názvem X-ray Astronomy Recovery Mission (XARM), jejíž start se předpokládá v roce 2021. Její přístrojové vybavení bude podobné detektoru SXS na dřívější observatoři.

Zdroje a doporučené odkazy:
[1] astrowatch.net
[2] nasa.gov

Převzato: Hvězdárna Valašslé Meziříčí



O autorovi

František Martinek

František Martinek

Narodil se v roce 1952. Na základní škole se začal zajímat o kosmonautiku, později i o astronomii. V roce 1978 nastoupil na Hvězdárnu Valašské Meziříčí na pozici odborného pracovníka, kde v různých funkcích pracoval až do konce února 2014. Věnoval se především popularizační a vzdělávací činnosti. Od roku 2003 publikuje krátké články o novinkách v astronomii a kosmonautice na stránkách www.astro.cz. I po odchodu do důchodu spolupracuje s valašskomeziříčskou hvězdárnou a podílí se na přípravě obsahu stránek www.astrovm.cz. Ve volném čase se věnuje rekreační turistice.

Štítky: Supernovy typu Ia, Kupa galaxií Perseus, Hitomi


3. vesmírný týden 2018

3. vesmírný týden 2018

Přehled událostí na obloze od 15. 1. do 21. 1. 2018. Měsíc bude v novu. Večer je vidět Neptun a Uran. Nad ránem je vidět Jupiter a Mars. Z objektů noční oblohy doporučíme dvě mlhoviny ze souhvězdí Býka. Start tajné mise Zuma zůstává opředen nejasnostmi. SpaceX provedla první tankování rakety Falcon Heavy. Se statickým zážehem nespěchá. Všechny starty raket v minulém týdnu byly úspěšné. Nákladní loď Dragon se oddělila od ISS a přistála v Tichém oceánu. Už čtyřicet roků obsluhují nákladní lodě Progress různé vesmírné stanice.

Další informace »

Česká astrofotografie měsíce

Měsíčná Vršatec

Titul Česká astrofotografie měsíce za prosinec 2017 obdržel snímek „Měsíční Vršatec“, jehož autorem je Václav Hýža Oblast Bílých Karpat, nalézající se nad obcí Vršatské Podhradie nedaleko Ilavy, byla osídlena již v pravěku lidmi lužické a púchovské kultury, tedy docela jistě nejméně 500 let

Další informace »

Poslední čtenářská fotografie

C/2016 R2 (Panstarrs) v súhvezdí Býk

Animácia pohybu kométy C/2016 R2 (Panstarrs) v súhvezdí Býk zo 14. 1. 2018 v čase od 18:17 do 19:55 CET. Pripojené foto bolo pointované na kométu, je v ňom zložených 12 x 480 sec, použitý bin 2x2. S je hore.

Další informace »