Gwiazdowa łaźnia parowa

Gwiazdowa łaźnia parowaOriginal Press Release
Podczerwone obserwatorium kosmiczne Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) Herschel odkryło, że kluczowym elementem w produkcji wody w przestrzeni kosmicznej jest ultrafioletowe światło gwiazd.

To jedyny mechanizm jaki pozwala wyjaśnić pełny zakres obserwowanych temperatur wody

Leen Decin

Każdy dobry przepis potrzebuje sekretnego składnika. Gdy w 2001 roku astronomowie odkryli zaskakujący obłok gorącej pary wodnej otaczający starą gwiazdę IRC+10216 natychmiast zaczęli poszukiwania jego źródła. Gwiazdy takie jak IRC+10216 – znane jako gwiazdy węglowe – uważa się za obiekty, które nie powinny produkować znaczących ilości wody. Początkowo sądzono, że gorąca gwiazda musiała odparować komety a może nawet niewielkie planety by wytworzyć tak ogromne ilości wody.

Wyniki badań wykonanych za pomocą instrumentów PACS i SPIRE teleskopu Herschel dowiodły, że tajemniczym składnikiem musi być ultrafiolet, bowiem woda jest zbyt gorąca, aby jej źródłem były zniszczone lodowe obiekty.

Kierujący badaniami Leen Decin z Katholieke Universiteit Leuven w Belgii wyjaśnia: -” To dobry przykład pokazujący jak lepsze instrumenty potrafią całkowicie zmienić obraz kosmosu.” Nadzwyczajna czułość instrumentów Herschela pozwoliła odkryć, że temperatur wody wokół IRC+10216 zmienia się od -200 do +800°C co oznacza, ze musi ona powstawać znacznie bliżej gwiazdy, w rejonie w którym nie mogłyby stabilnie występować komety.

IRC+10216 to czerwony olbrzym o średnicy setki razy większej os Słońca – gdyby znalazł się w miejscu naszej gwiazdy jego atmosfera sięgałaby poza orbitę Marsa. Jednocześnie gwiazda ta jest tylko kilka razy masywniejsza od Słońca. IRC+10216 leży w odległości około 500 lat świetlnych i choć w paśmie widzialnym jest na granicy możliwości obserwacyjnych największych obserwatoriów w niektórych zakresach promieniowania podczerwonego jest najjaśniejszą gwiazdą na niebie. Powodem jest ogromna otoczka pyłowa, która absorbuje prawie całą energię gwiazdy i oddaje ją w paśmie podczerwonym. To właśnie w tej otoczce odkryto wodę, jednak do tej pory nie wiedziano skąd się ona tam wzięła.

Najważniejszą wskazówkę odkrył teleskop Herschel. Już wcześniej obserwacje wykryły zagęszczenia w obrębie pyłowej otoczki. Wykrycie wody przez teleskop Herschel pokazały astronomom, że ultrafioletowe światło otaczających gwiazd może dotrzeć głęboko do wnętrza otoczki rozbijając takie cząstki jak tlenek węgla i tlenek krzemu – uwalniając atomy tlenu. Te łączą się z cząstkami wodoru tworząc wodę.

„To jedyny mechanizm jaki pozwala wyjaśnić pełny zakres obserwowanych temperatur wody „- mówi Decin. Im bliżej gwiazdy powstała woda, tym jest gorętsza.

Zespół kierowany przez Decina zamierza zbadać inne gwiazdy węglowe mając nadzieję odkryć również wokół nich podobne procesy. Na Ziemi związki węgla i woda stanowią kluczowe składniki życia. Dzięki teleskopowi Herschel wiemy, że oba mogą powstawać wokół IRC+10216, a za ich powstanie odpowiedzialne jest ultrafioletowe światło sąsiednich gwiazd.

Źródła:

Recipe for water: just add starlight

ESA’s Herschel infrared space observatory has discovered that ultraviolet starlight is the key ingredient for making water in space. It is the only explanation for why a dying star is surrounded by a gigantic cloud of hot water vapour.

Every recipe needs a secret ingredient. When astronomers discovered an unexpected cloud of water vapour around the old star IRC+10216 in 2001, they immediately began searching for the source. Stars like IRC+10216 are known as carbon stars and are thought not to make much water. Initially they suspected the star’s heat must be evaporating comets or even dwarf planets to produce the water.

Now, Herschel’s PACS and SPIRE instruments have revealed that the secret ingredient is ultraviolet light, because the water is too hot to have come from the destruction of icy celestial bodies. 

“This is a good example of how better instruments can change our picture completely,” says Leen Decin, Katholieke Universiteit Leuven, Belgium, the lead author of the paper about this work. The superb sensitivity of Herschel’s instruments has revealed that the water around IRC+10216 varies in temperature from about –200°C to 800°C, which indicates that it is being formed much closer to the star than comets can stably exist.

IRC+10216 is a red giant star, hundreds of times the Sun’s size, although only a few times its mass. If it replaced the Sun in our Solar System, it would extend beyond the orbit of Mars.

It is 500 light years away and while it is barely detectable at visible wavelengths, even in the largest telescopes, it is the brightest star in the sky at some infrared wavelengths. This is because it is surrounded by a huge envelope of dust that absorbs almost all its visible radiation and re-emits it as infrared light. It is in the envelope that the water vapour has been found. But how did the water get there?

The vital clue was found by Herschel. Observations had already revealed the clumpy structure in the dusty envelope around IRC+10216. The Herschel water detection made the astronomers realise that ultraviolet light from surrounding stars can reach deep into the envelope between the clumps and break up molecules such as carbon monoxide and silicon monoxide, releasing oxygen atoms. The oxygen atoms then attach themselves to hydrogen molecules, forming water.

“This is the only mechanism that explains the full range of the water’s temperature,” says Decin. The closer to the star the water is formed, the hotter it will be.

Decin and her colleagues now plan to extend the observations to other carbon stars. “We are very hopeful that Herschel will find the same situations around those stars too,” she says.

On Earth, carbon compounds and water are the key ingredients for life. Now, thanks to Herschel, we know that both can be made around IRC+10216, and that the secret ingredient for water is ultraviolet light from surrounding stars.

Written by admin

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *