ALMA zachytila vznik prachu po explozi supernovy

ESO 001/14 tisková zpráva

Pozorování provedená pomocí teleskopu ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) vůbec poprvé v historii zachytila čerstvě zformované prachové částice v pozůstatcích po explozi nedávné supernovy. Pokud se dostatečné množství tohoto prachu postupně přesune do mezihvězdného prostoru, mohlo by to vysvětlit, jak mnohé galaxie získaly svůj prachem zastřený vzhled.

Galaxie mohou být opravdu zaprášenými místy [1] a předpokládá se, že primárním zdrojem tohoto prachu, především v mladém vesmíru, byly supernovy. Ale přímé důkazy schopnosti supernov vytvářet velké množství prachu byly až donedávna velmi skromné a nedostačovaly k vysvětlení hojnosti prachu v mladých vzdálených galaxiích. Nedávná pozorování provedená pomocí radioteleskopu ALMA však situaci změnila.  
 
„Objevili jsme nápadně velké množství prachu koncentrovaného v centrální části výtrysku z relativně mladé blízké supernovy,“ říká Remy Indebetouw, astronom pracující na National Radio Astronomy Observatory (NRAO) a University of Virginia (Charlottesville, USA). „Je to poprvé, kdy jsme byli schopni skutečně zobrazit místo, kde prach vzniká, což je velmi významné pro pochopení vývoje galaxií.“

Mezinárodní tým astronomů použil radioteleskop ALMA ke sledování zářících pozůstatků supernovy SN 1987A [2], která explodovala ve Velkém Magellanově oblaku, tj. trpasličí galaxii, která obíhá kolem naší Galaxie ve vzdálenosti asi 160 tisíc světelných let. Supernova SN 1987A je nejbližší explozí supernovy sledovanou od roku 1604, kdy Johannes Kepler a jeho současníci mohli pozorovat dosud poslední supernovu zaznamenanou v naší Galaxii.

Astronomové předpověděli, že při chladnutí plynu po explozi by vzájemným navázáním atomů kyslíku, uhlíku a křemíku v centrálních oblastech pozůstatků po supernově mělo vznikat velké množství prachu. Pozorování supernovy SN 1987A dalekohledy pro infračervenou oblast spektra provedená prvních 500 dní po výbuchu však odhalila jen malé množství prachu.  

S bezprecedentním rozlišením a citlivostí teleskopu ALMA byl výzkumný tým schopen zobrazit oblak s mnohem větším obsahem prachu, který jasně vyzařuje na milimetrových a sub-milimetrových vlnových délkách. Astronomové odhadují, že v pozůstatku se nachází až 0,25 hmotnosti Slunce v podobě nově utvořených prachových částic. Rovněž se jim podařilo objevit, že v pozůstatcích vzniklo velké množství oxidu uhličitého a oxidu křemičitého. 

„Supernova SN 1987 A je mimořádné místo, protože zde nedošlo k promíchání s okolním prostředím. To, co tam vidíme, tam skutečně vzniklo,“ říká Indebetouw. „Nové výsledky pozorování pomocí komplexu ALMA, které jsou prvními svého druhu, odhalují pozůstatek po výbuchu supernovy naplněný materiálem, který ještě před několika desetiletími prostě neexistoval.“

Supernovy ale mají schopnost nejen prachové částice vytvářet, ale také je ničit.

Při postupu rázové vlny ze samotné exploze dále do vesmíru vzniká jasně zářící prstenec hmoty, který je dobře patrný na starších pozorováních provedených pomocí kosmického dalekohledu HST (Hubble Space Telescope, NASA/ESA). Když rázová vlna zasáhne  plynové obálky, které hvězda vyvrhla ještě ve stadiu rudého obra v samotném závěru svého života, odrazí se část vlny zpět do středu. „V určitém okamžiku tato vracející se rázová vlna interaguje se shluky čerstvě utvořených prachových částic,“ říká Indebetouw. „Je pravděpodobné, že část prachu v tomto okamžiku opět zanikne. Je těžké předpovědět, o jak velké množství se jedná. Může to být jen málo, ale možná i polovina nebo dvě třetiny.“ Pokud ale dostatečné množství prachových částic přežije a dostane se do mezihvězdného prostoru, mohl by tento proces být zodpovědný za hojnost prachu, kterou astronomové pozorují v mladém vesmíru. 

„Mladé galaxie jsou opravdu mimořádně zaprášené a tento prach hraje důležitou úlohu v jejich vývoji,“ říká Mikako Matsuura (University College London, UK). „Dnes víme, že prachové částice mohou vznikat několika způsoby, ale v raném vesmíru se musela jeho většina vytvořit při explozích supernov. A konečně máme v rukou důkaz, který tuto teorii podporuje.“

Zdroj

Poznámky

[1] Kosmický prach se skládá ze silikátových a uhlíkových (grafitových) zrnek – minerálů, které jsou hojně zastoupeny rovněž na Zemi. Zrnkům kosmického grafitového prachu se nápadně podobají saze ze svíčky. Zrnka sazí jsou však desetkrát (i vícekrát) větší, než je typická velikost částic kosmického prachu.

[2] Světlo této supernovy k zemi dorazilo v roce 1987, což je zachyceno rovněž v jejím označení.

Další informace

Mezinárodní astronomická observatoř ALMA je společným projektem Evropy, Severní Ameriky a východní Asie ve spolupráci s Chilskou republikou. ALMA je za Evropu financována ESO, za severní Ameriku NSF (National Science Foundation) ve spolupráci s NRC (National Research Council of Canada) a s NSC (National Science Council of Taiwan) a za východní Asii NINS (National Institutes of Natural Sciences) v Japonsku ve spolupráci s AS (Academia Sinica) na Taiwanu. Výstavba a provoz observatoře ALMA jsou ze strany Evropy řízeny ESO, ze Severní Ameriky NRAO (National Radio Astronomy Observatory), která je řízena AUI (Associated Universities, Inc.), a za východní Asii NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Spojená observatoř ALMA (JAO, Joint ALMA Observatory) poskytuje jednotné vedení a řízení stavby, plánování a provoz teleskopu ALMA.

Výzkum byl prezentován v článku “Dust Production and Particle Acceleration in Supernova 1987A Revealed with ALMA” autorů R. Indebetouw a kol., který byl publikován v odborném časopise Astrophysical Journal Letters.

Složení týmu: R. Indebetouw (National Radio Astronomy Observatory (NRAO); University of Virginia, Charlottesville, USA), M. Matsuura (University College London, UK [UCL]), E. Dwek (NASA Goddard Space Flight Center, Greenbelt, USA), G. Zanardo (International Centre for Radio Astronomy Research, University of Western Australia, Crawley, Austrálie [ICRAR]), M.J. Barlow (UCL), M. Baes (Sterrenkundig Obst Gent, Gent, Belgie), P. Bouchet (CEA-Saclay, Gif-sur-Yvette, Francie), D.N. Burrows (The Pennsylvania State University, University Park, USA), R. Chevalier (University of Virginia, Charlottesville, USA), G.C. Clayton (Louisiana State University, Baton Rouge,USA), C. Fransson (Stockholm University, Sweden), B. Gaensler (Australian Research Council Centre of Excellence for All-sky Astrophysics [CAASTRO]; Sydney Institute for Astronomy, The University of Sydney, Austrálie), R. Kirshner (Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, Cambridge, USA), M.Lakicevic (Lennard-Jones Laboratories, Keele University, UK), K.S. Long (Space Telescope Science Institute, Baltimore, USA [STScI]), P. Lundqvist (Stockholm University, Sweden), I. Martí-Vidal (Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory, Onsala, Švédsko), J. Marcaide (Universidad de Valencia, Burjassot, Španělsko), R. McCray (University of Colorado at Boulder, USA), M. Meixner (STScI; The Johns Hopkins University, Baltimore, USA), C.-Y. Ng (The University of Hong Kong, Hongkong), S. Park (University of Texas at Arlington, Arlington, USA), G. Sonneborn (STScI), L. Staveley-Smith (ICRAR; CAASTRO), C. Vlahakis (Joint ALMA Observatory/European Southern Observatory, Santiago, Chile) a J. van Loon (Lennard-Jones Laboratories, Keele University, UK).

ESO je nejvýznamnější mezivládní astronomická organizace Evropy a v současnosti nejproduktivnější pozemní astronomická observatoř. ESO podporuje celkem 15 členských zemí: Belgie, Brazílie, Česká republika, Dánsko, Finsko, Francie, Itálie, Německo, Nizozemsko, Portugalsko, Rakousko, Španělsko, Švédsko, Švýcarsko a Velká Británie. ESO uskutečňuje ambiciózní program zaměřený na návrh, konstrukci a úspěšný chod výkonných pozemních pozorovacích komplexů umožňujících astronomům dosáhnout významných vědeckých objevů. ESO také vedoucí úlohu při podpoře a organizaci spolupráce v astronomickém výzkumu. ESO provozuje tři unikátní pozorovací střediska světového významu nacházející se v Chile: La Silla, Paranal a Chajnantor. Na Observatoři Paranal provozuje Velmi velký teleskop (VLT), což je nejvyspělejší astronomická observatoř pro viditelnou oblast světla, a také dva další přehlídkové teleskopy. VISTA pracuje v infračervené části spektra a je největším přehlídkovým dalekohledem na světě, dalekohled VST (VLT Survey Telescope) je největším teleskopem navrženým k prohlídce oblohy výhradně ve viditelné části spektra. ESO je evropským partnerem revolučního astronomického teleskopu ALMA, největšího astronomického projektu současnosti. Pro viditelnou a blízkou infračervenou oblast ESO rovněž plánuje nový dalekohled E-ELT (European Extremely Large optical/near-infrared Telescope) s primárním zrcadlem o průměru 39 metrů, který se stane „největším okem do vesmíru“.

Odkazy

• odborný článek
• více  o observatoři ALMA
• snímky observatoře ALMA

Kontakty

Viktor Votruba; národní kontakt; Astronomický ústav AV ČR, 251 65 Ondřejov, Česká republika; Email: votruba@physics.muni.cz

Jiří Srba; překlad; Hvězdárna Valašské Meziříčí, p. o., Česká republika; Email: jsrba@astrovm.cz

Remy Indebetouw; National Radio Astronomy Observatory (NRAO) and the University of Virginia; Charlottesville, USA; Tel.: +1 434 924 4895/+1 434 244 6883; Email: remy@virginia.edu

Mikako Matsuura; University College London; London, United Kingdom; Tel.: +44 (0)20 7679 4348; Email: mikako.matsuura@ucl.ac.uk

Richard Hook; ESO, Public Information Officer; Garching bei München, Germany; Tel.: +49 89 3200 6655; Mobil: +49 151 1537 3591; Email: rhook@eso.org

Charles E. Blue; National Radio Astronomy Observatory, Public Information Officer; Charlottesville, USA; Tel.: +1 434 296 0314; Email: cblue@nrao.edu

Toto je překlad tiskové zprávy ESO eso1401. ESON -- ESON (ESO Science Outreach Network) je skupina spolupracovníku z jednotlivých členských zemí ESO, jejichž úkolem je sloužit jako kontaktní osoby pro lokální média.