Polscy astronomowie poczynili odkrycie w kosmosie

udostępnij na:
space-681633_960_720

Zespół astronomów z Centrum Astronomii UMK zaobserwował nieznane dotąd zjawisko naprzemiennej emisji fal radiowych od cząsteczek metanolu i pary wodnej wokół młodej gwiazdy. To jedyny znany nauce obiekt o takich własnościach. Obserwacje przeprowadzono przy pomocy największego polskiego radioteleskopu pracującego niedaleko Torunia.

Grupą badawczą, która dokonała tego odkrycia, kierował prof. dr hab. Marian Szymczak z Centrum Astronomii UMK. Przeprowadziła ona obserwacje radioźródła oznaczonego jako G107.298+5.639, w skrócie nazwaną G107. Po raz pierwszy w historii nauki zaobserwowano w kosmosie naprzemienną, związaną ze sobą emisję maserową dwóch rodzajów maserów – metanolowego i wodnego. Oba typy maserów wprawdzie często spotykane są razem, jednak żadna ze znanych do tej pory teorii nie przewidywała zależności pomiędzy ich jasnościami.

Masery są emisjami fal radiowych, które powstają podobnie jak emisja światła w laserach. W otoczeniu rodzących się, masywnych gwiazd znajduje się wiele różnych cząsteczek, w tym także metanol oraz woda w stanie gazowym. Oba rodzaje maserów napędzane są innymi procesami. Na masery metanolowe wpływa promieniowanie podczerwone pyłu, a w przypadku maserów wodnych są to fale uderzeniowe. Natężenie maserów jest uzależnione od warunków fizycznych, jakie panują w otoczeniu. Dzięki temu na podstawie ich obserwacji można wyciągać wnioski na temat procesów zachodzących w obszarach wokół powstających gwiazd.

Jak podkreśla prof. dr hab. Marian Szymczak, emisje maserowe z kosmosu są znane nauce od kilkudziesięciu lat. Obecnie wyróżnia się ponad 1000 maserów z metanolu, jednak radioastronomów w sposób szczególny interesują obiekty, w których zmienność maserów metanolowych jest cykliczna. Obecnie nauka zna tylko 16 takich okresowych maserów metanolowych, przy czym aż pięć z nich zostało odkrytych dzięki obserwacjom wykonanym toruńskim radioteleskopem.

Toruńscy badacze wskazali, że w znanych dotychczas obserwacjach obiektu, źródło G107 nie wykazywało nic wyjątkowego w sposobie emisji maserowej wody. Odkrycie poczyniono dopiero przy obserwacji źródła za pomocą nowo zbudowanego odbiornika na 32-metrowym teleskopie RT4 w Centrum Astronomii UMK. Wystarczyło kilkadziesiąt dni obserwacji, by naukowcy przekonali się, iż emisja obiektu wykazuje nie zaobserwowane nigdy wcześniej zjawisko. Wybuchy masera metanolowego przeplatały się z rozbłyskami masera pary wodnej. Ponadto, mapy uzyskane dzięki interefrometrii radiowej pozwoliły zaobserwować, że obłoki metanolu i wody znajdują się w stosunkowo niedużej odległości od siebie.

Jak tłumaczy profesor Marian Szymczak, wygląda to jakby oba zjawiska unikały współistnienia w tym samym czasie. Maser metanolowy w G107 świeci przez kilka dni, po czym zanika na ponad 20 dni, a jednocześnie pojawia się rozbłysk masera pary wodnej. Następnie maser na 22 GHz zanika i ponownie pojawia się rozbłysk na 6,7 GHz.

Polscy astronomowie znaleźli więc unikatowe kosmiczne laboratorium, którego badania umożliwią zweryfikowanie teorii opisujących procesy związane z maserami i obszarami formowania się gwiazd masywnych.

W składzie zespołu badawczego znaleźli się: prof. dr hab. Marian Szymczak, mgr Mateusz Olech, dr Paweł Wolak, dr Anna Bartkiewicz, dr Marcin Gawroński (wszyscy z Centrum Astronomii UMK). Artykuł przedstawiający wyniki badań został opublikowany w „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters”.