Emisja rentgenowska młodych gwiazd leżących poza Drogą Mleczną

Emisja rentgenowska młodych gwiazd leżących poza Drogą MlecznąOriginal Press Release
Chandra-5Kosmiczne obserwatorium rentgenowskie NASA Chandra X-ray Observatory po raz pierwszy zarejestrowała promieniowanie rentgenowski młodych gwiazd o masach zbliżonych do Słońca leżących poza Drogą Mleczną.

Mały Obłok Magellana (SMC) jest jednym z najbliższych galaktycznych sąsiadów Drogi Mlecznej. Choć jest to mała galaktyka karłowa, leży na tyle blisko, że jest widoczna gołym okiem z półkuli południowej. Wielu nawigatorów, w tym Ferdynand Magellan, którego imię nosi SMC, wykorzystywało ją, aby odnaleźć drogę przez oceany. Współcześni astronomowie nadal badają SMC (i jej kuzyna – Wielki Obłok Magellana). Ponieważ są to tak bliskie i jasne galaktyki, oferują możliwość studiowania zjawisk, które w odległych galaktykach byłyby znacznie trudniejsze do badań.

Nowe dane zebrane przez obserwatorium Chandra pozwoliły po raz pierwszy wykryć emisję rentgenowską młodych gwiazd o masach podobnych do naszego Słońca spoza Drogi Mlecznej. Na kompozytowym zdjęciu skrzydła SMC dane Chandry przedstawiono barwach purpury, dane optyczne Kosmicznego Teleskopu Hubble’a – czerwieni, zieleni i błękicie, a podczerwone Kosmicznego Teleskopu Spitzera – także w czerwieni.

Skrzydło SMC to region zawierający mniej tzw. metali (pierwiastków cięższych od wodoru i helu) niż większość obszarów w obrębie Drogi Mlecznej. Jest tam też stosunkowo mniej gazu, pyłu i gwiazd niż w Drodze Mlecznej. Wszystkie te właściwości sprawiają, że rejon ten to doskonała lokalizacja do badań cyklu życia gwiazd i gazu leżącego pomiędzy nimi. Warunki te są  typowe dla większości galaktyk karłowych, takich jak SMC, ale są przede wszystkim podobne to dych, które istniały we wczesnym Wszechświecie.

Większość procesów produkcji gwiazd zachodzi blisko wierzchołka skrzydła w małym obszarze znanym jako NGC 602. Znajdują się tu przynajmniej trzy gromady gwiazd. Jedna z nich, NGC 602a, przypomina wiekiem, masą i rozmiarami słynną gromadę  Mgławicy Oriona. Naukowcy badali NGC 602A sprawdzając czy młode gwiazdy – mające kilka milionów lat – mają różne właściwości, gdy zawierają niski poziom metali, tak jak te, które znajdują się w NGC 602a.

Obserwatorium Chandra odkryła emisję rentgenowską pochodzącą z dwóch najgęściej zaludnionych regionów w NGC 602a. Obejmująca szerokie pole emisja prawdopodobnie pochodzi od populacji młodych, mało masywnych gwiazd w gromadzie, które zostały wcześniej wykryte w badaniach w paśmie podczerwonym i optycznym wykonanych przez teleskopy Spitzer i Hubble. Emisja ta raczej nie pochodzi z gorącego gazu wyrzucanego przez masywne gwiazdy, ponieważ mała zawartość metalu w nich  oznacza, że mają one słabe wiatry gwiazdowe. Brak promieniowania rentgenowskiego najbardziej masywnej gwiazdy w NGC 602a wspiera ten wniosek, ponieważ emisja promieniowania rentgenowskiego jest wykorzystywana jako wskaźnik siły wiatru gwiazdowego masywnych gwiazd. Nie jest możliwe wykrycie indywidualnej emisji mało masywnej gwiazdy, ale nakładająca się emisja kilku tysięcy gwiazd jest na tyle jasna, że mogą ją zarejestrować instrumenty Chandry.

Wyniki zebrane przez Chandrę sugerują, że młode, ubogie w metal gwiazdy NGC 602a produkują promieniowanie rentgenowskie w sposób podobny do gwiazd o znacznie wyższej zawartości metalu, takich jak w gromadzie Oriona. Promieniowanie rentgenowskie wskazuje także na aktywność magnetyczną młodych gwiazd i jest powiązane z efektywnością działania ich magnetycznych dynamo. Magnetyczne dynama generują pole magnetyczne w gwiazdach przez złożone procesu obejmujące rotację gwiazdy oraz procesy konwekcji gorącego gazu we wnętrzu gwiazdy.

Połączone dane rentgenowskie, optyczne i podczerwone po raz pierwszy ujawniły obiekty na jeszcze młodszym stadium ewolucji na zewnątrz Galaktyki. Te tzw młode „młode obiekty gwiazdowe” mają zaledwie kilka tysięcy lat i nadal są osadzone w słupach pyłu i gazu, w których formują się gwiazdy, tak jak w słynnych Filarach Stworzenia sfotografowanych w Mgławicy Orzeł.

Źródła:

NGC 602: Taken Under the „Wing” of the Small Magellanic Cloud

Chandra-5The Small Magellanic Cloud (SMC) is one of the Milky Way’s closest galactic neighbors. Even though it is a small, or so-called dwarf galaxy, the SMC is so bright that it is visible to the unaided eye from the Southern Hemisphere and near the equator. Many navigators, including Ferdinand Magellan who lends his name to the SMC, used it to help find their way across the oceans.

Modern astronomers are also interested in studying the SMC (and its cousin, the Large Magellanic Cloud), but for very different reasons. Because the SMC is so close and bright, it offers an opportunity to study phenomena that are difficult to examine in more distant galaxies.

New Chandra data of the SMC have provided one such discovery: the first detection of X-ray emission from young stars with masses similar to our Sun outside our Milky Way galaxy. The new Chandra observations of these low-mass stars were made of the region known as the „Wing” of the SMC. In this composite image of the Wing the Chandra data is shown in purple, optical data from the Hubble Space Telescope is shown in red, green and blue and infrared data from the Spitzer Space Telescope is shown in red.

Astronomers call all elements heavier than hydrogen and helium – that is, with more than two protons in the atom’s nucleus – „metals.” The Wing is a region known to have fewer metals compared to most areas within the Milky Way. There are also relatively lower amounts of gas, dust, and stars in the Wing compared to the Milky Way.

Taken together, these properties make the Wing an excellent location to study the life cycle of stars and the gas lying in between them. Not only are these conditions typical for dwarf irregular galaxies like the SMC, they also mimic ones that would have existed in the early Universe.

Most star formation near the tip of the Wing is occurring in a small region known as NGC 602, which contains a collection of at least three star clusters. One of them, NGC 602a, is similar in age, mass, and size to the famous Orion Nebula Cluster. Researchers have studied NGC 602a to see if young stars – that is, those only a few million years old – have different properties when they have low levels of metals, like the ones found in NGC 602a.

Using Chandra, astronomers discovered extended X-ray emission, from the two most densely populated regions in NGC 602a. The extended X-ray cloud likely comes from the population of young, low-mass stars in the cluster, which have previously been picked out by infrared and optical surveys, using Spitzer and Hubble respectively. This emission is not likely to be hot gas blown away by massive stars, because the low metal content of stars in NGC 602a implies that these stars should have weak winds. The failure to detect X-ray emission from the most massive star in NGC 602a supports this conclusion, because X-ray emission is an indicator of the strength of winds from massive stars. No individual low-mass stars are detected, but the overlapping emission from several thousand stars is bright enough to be observed.

The Chandra results imply that the young, metal-poor stars in NGC 602a produce X-rays in a manner similar to stars with much higher metal content found in the Orion cluster in our galaxy. The authors speculate that if the X-ray properties of young stars are similar in different environments, then other related properties — including the formation and evolution of disks where planets form — are also likely to be similar.

X-ray emission traces the magnetic activity of young stars and is related to how efficiently their magnetic dynamo operates. Magnetic dynamos generate magnetic fields in stars through a process involving the star’s speed of rotation, and convection, the rising and falling of hot gas in the star’s interior.

The combined X-ray, optical and infrared data also revealed, for the first time outside our Galaxy, objects representative of an even younger stage of evolution of a star. These so-called â€oyoung stellar objectsâ€? have ages of a few thousand years and are still embedded in the pillar of dust and gas from which stars form, as in the famous „Pillars of Creation” of the Eagle Nebula. A labeled version shows the location of these young stellar objects (roll your mouse over the image above).

A paper describing these results was published online and in the March 1, 2013 issue of The Astrophysical Journal. The first author is Lidia Oskinova from the University of Potsdam in Germany and the co-authors are Wei Sun from Nanjing University, China; Chris Evans from the Royal Observatory Edinburgh, UK; Vincent Hénault-Brunet from University of Edinburgh, UK; You-Hua Chu from the University of Illinois, Urbana, IL; John Gallagher III from the University of Wisconsin-Madison, Madison, WI; Martin Guerrero from the Instituto de Astrofísica de Andalucía, Spain; Robert Gruendl from the University of Illinois, Urbana, IL; Manuel Güdel from the University of Vienna, Austria; Sergey Silich from the Instituto Nacional de Astrofísica Optica y Electrónica, Puebla, Mexico; Yang Chen from Nanjing University, China; Yael Nazé from Université de Liege, Liege, Belgium; Rainer Hainich from the University of Potsdam, Germany, and Jorge Reyes-Iturbide from the Universidade Estadual de Santa Cruz, Ilhéus, Brazil.

NASA’s Marshall Space Flight Center in Huntsville, Ala., manages the Chandra program for NASA’s Science Mission Directorate in Washington. The Smithsonian Astrophysical Observatory controls Chandra’s science and flight operations from Cambridge, Mass.

Written by admin

Dodaj komentarz

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