Przejdź do treści

SOFIA: astronomia stratosferyczna

Astronomowie zaangażowani w projekt Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOFIA) wzięli udział w 231 spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego w Waszyngtonie, gdzie przedstawili nowe wyniki naukowe badań polaryzacji drobin pyłu i kosmicznych pól magnetycznych oraz ich wpływu na lepsze zrozumienie procesów powstawania gwiazd oraz mechanizmu schładzania się gazu w ośrodku międzygwiazdowym.

Badania te były możliwe dzięki teleskopowi obserwującemu niebo w podczerwieni. Jest on zainstalowany na pokładzie odpowiednio zmodyfikowanego samolotu Boeing 747SP. Projekt SOFIA jest przy tym oparty na scisłej współpracy agencji kosmicznej NASA z Niemieckim Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (DLR).

To latające obserwatorium dysponuje zbiorem złożonym z siedmiu różnych instrumentów - kamer i spektrometrów - które docelowo są wynonoszone do stratosfery na wysokość aż 13,7 kilometrów. Takie pojedyncze misje mogą trwać do dziesięciu godzin. Duża wysokość lotu sprawia, że teleskop obserwuje niebo z miejsc leżących ponad 99 procentami całej zawartej w atmosferze Ziemi pary wodnej (para blokuje fale podczerwone docierające do jej powierzchni). To jedyne w swoim rodzaju, nowe, podczerwone okno na Wszechświat.

Dzięki temu projektowi astronomowie chcą poszerzyć obecną wiedzę na temat powstawania gwiazd, wpływu pól magnetycznych na ten proces, oraz składu chemicznego związków stanowiących bazowe surowce dla towrzenia się nowych gwiazd.

Astronomowie zakładają na przykład, że mapy polaryzacji wykonywane przy pomocy instrumentu HAWC+ (High-resolution Airborne Wideband Camera-Plus) z powodzeniem śledzą kosmiczne pola magnetyczne. Aby jednak dokładniej zrozumieć polaryzację, astronomowie muszą jeszcze dowiedzieć się, jakie dokładnie drobiny pyłu obecne w przestrzeni faktycznie przyczyniają się do jej powstawania. W jakich warunkach ten proces zachodzi? Jedna z tłumaczących to teorii znana jest jako teoria zrównoważonego momentu obrotowego (ang. Radiative Alignment Torque, RAT). Na konferencji przedstawiono wyniki badań, które wspierają tę teorię.

Naukowcy zdołali zaobserwować jeden z najbliższych nam obszarów gwiazdotwórczych znany jako Rho Ophiuchi. Znajduje się on blisko 424 lat świetlnych stąd. W centralnej części tego obłoku formuje się właśnie teraz kilka młodych gwiazd, z których niektóre prawdopodobnie staną się gwiazdami posiadającymi własne układy planetarne, być może podobe do naszego Układu Słonecznego. Astronomowie z Northwestern University zaobserwowali po raz pierwszy, że w obrębie tego międzygwiezdnego obłoku występują regularne wahania spektrum polaryzacji w dalekiej podczerwieni.


Zdjęcie: panel lewy przedstawia silne pole magnetyczne usytuowane wzdłuż kierunku biegunowego dla dysku galaktyki gwiazdotwórczej M82. Obserwacje polarymetryczne po raz pierwszy pokazały stosunkowo ciepły pył, ustawiający się w sposób uporządkowany zgodnie z kierunkiem wypływu plazmy. Zdjęcie po prawej stronie przedstawia tę samą galaktykę obserwowaną na wielu długościach fali: zaznaczone na niebiesko promieniowanie rentgenowskie ujawnia tu na przykład gaz rozgrzany przez gwałtowny wypływ.

Źródło: SOFIA/HAWC+/E. Lopez-Rodriguez, NASA/CXC/JHU/D.Strickland, NASA/ESA/STScI/AURA/The Hubble Heritage Team, NASA/JPL-Caltech/Univ.

HAWC+ to także nowe okno obserwacyjne w zakresie badań aktywnych jąder galaktyk (AGN) i galaktyk gwiazdotwórczych. Daje lepszą rozdzielczość kątową i większe możliwości polarymetryczne w zakresie 50-220 mikronów. Na tegorocznym spotkaniu Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego zaprezentowano również wstępne wyniki dotyczące AGN-ów i galaktyk gwiazdotwórczych zaobserwowanych za pomocą tego polarymetru dalekiej podczerwieni zainstalowanego na pokładzie SOFIA. Obserwacje galaktyki aktywnej NGC 1068 na 53 mikronach wykazały po raz pierwszy w historii silnie namagnesowany obszar pokrywający się z wewnętrznym ramieniem spiralnym macierzystej galaktyki.

Óśrodek międzygwiazdowy (ISM) jest specyficznym budulcem, z którego tworzą się przyszłe pokolenia gwiazd. Typowym mechanizmem schładzania się gazu tego ośrodka jest promieniowanie zjonizowanych atomów węgla. Taka emisja może jednak zachodzić w trzech różnych fazach ISM: w gazie cząsteczkowym, atomowym lub zjonizowanym. Zrozumienie, z której przede wszystkim z tych faz pochodzi zjonizowany węgiel, oraz w jaki sposób jest ona zależna od swego środowiska, ma kluczowe znaczenie dla poznania początkowych etapów tworzenia się gwiazd. Być może w rozwiązaniu tej zagadki pomoże naukowcom instrument GREAT będący częścią programu SOFIA. Posiada on unikalną zdolność do mierzenia linii zjonizowanego węgla w dalekiej podczerwieni, z wysoką zdolnością rozdzielczą.


Czytaj więcej:

Źródło: NASA.gov

Zdjęcie:  fotografia NGC 1068 po raz pierwszy ukazująca "magnetyczne" ramiona spiralne jej galaktyki macierzystej. Siły wywierane przez pola magnetyczne są zdominowane przez ruch wirowy galaktycznego dysku. W jego efekcie drobiny pyłu obecne ramionach galaktyki ustawiają się zgodnie z ich kierunkiem.
Źródło: SOFIA/HAWC+/E. Lopez-Rodriguez