Bintang Jauh, Debu Berlian, Dan Cahaya Microwave Misterius

[ad_1]

Bintang-bintang yang seperti matahari bersinar yang baru lahir dilahirkan dikelilingi oleh piringan gas dan debu yang berputar dan berputar yang para astronom sebut disk akresi protoplanet, dan disk yang melingkupi ini mengandung bahan-bahan berharga dari mana keluarga bintang bayi dari planet dan objek lain akhirnya muncul. Memang, a disk akresi protoplanet dapat dianggap sebagai akresi disk untuk bintang bayi itu sendiri, karena gas dan materi lain mungkin jatuh dari tepi bagian dalam piringan ke permukaan bintang muda yang lapar. Selama beberapa dekade, para astronom telah berusaha menemukan sumber dari jenis misterius cahaya gelombang mikro yang mengalir keluar dari sejumlah daerah di seluruh Galaksi Bima Sakti kita. Emisi aneh dari cahaya gelombang mikro ini, disebut anomali emisi microwave (AME) berasal dari energi yang dibebaskan dengan cepat berputar nanopartikel, yang merupakan tidbits kecil materi yang sangat kecil mereka tidak dapat dideteksi oleh mikroskop biasa. Pada Juni 2018, sebuah tim astronom mengumumkan temuan mereka bahwa beberapa berlian terkecil di Cosmos – tidbits ratusan karbon kristal ribuan kali lebih kecil dari butiran pasir – telah terdeteksi berputar-putar di sekitar trio sistem bintang baru lahir di Galaxy kami. Batu permata mikroskopis ini tidak berharga atau langka seperti berlian di Bumi. Namun, mereka adalah harta bagi para astronom yang mengidentifikasi mereka sebagai sumber "cahaya" kosmik kosmik misterius mengalir keluar dari beberapa disk akresi protoplanet di Galaxy kami.

Untuk mendapatkan gambaran tentang bagaimana nanopartikel kecil, periode pada halaman cetak rata-rata sekitar 500.000 nanometer.

"Meskipun kita tahu bahwa beberapa jenis partikel bertanggung jawab atas cahaya gelombang mikro ini, sumbernya yang tepat telah menjadi teka-teki sejak pertama kali terdeteksi hampir 20 tahun yang lalu," jelas Dr. Jane Greaves pada 11 Juni 2018. Siaran Pers Observatorium Green Bank. Dr Greaves adalah seorang astronom di Cardiff University di Wales dan penulis utama pada makalah yang mengumumkan hasil ini diterbitkan di Astronomi Alam. Itu Robert C. Byrd Green Bank Telescope terletak di Green Bank, West Virginia, dan merupakan teleskop radio terbesar yang dapat dikendalikan di dunia. Situs Green Bank adalah bagian dari National Radio Astronomy Observatory (NRAO) hingga 30 September 2018.

Hingga studi ini, para astronom mempertimbangkan polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) menjadi penyebab paling mungkin di balik emisi microwave misterius ini. PAH mewakili kelas molekul berbasis karbon yang ditemukan di seluruh ruang antara bintang-bintang. Molekul-molekul ini dapat diidentifikasi dengan cahaya inframerah (IR) yang berbeda namun samar (redup) yang mereka kirim ke luar angkasa. Nanodiamonds– terutama nanodiamonds terhidrogenasi (yang kaya dengan molekul hidrogen-bantalan pada permukaan mereka) – juga secara alami memancarkan di bagian inframerah dari spektrum elektromagnetik, tetapi pada panjang gelombang yang berbeda.

Berputar-putar, Berputar Disk Akresi Protoplanetary

Bintang-bintang bayi, dipanggil protostars, terutama lahir di dalam lipatan-lipatan yang ruwet dan rahasia dari salah satu dari banyak raksasa, dingin, gelap awan molekuler yang menghantui Galaksi Bimasakti seperti hantu cantik. Awan-awan yang sangat dingin dan sangat besar ini terutama terdiri atas hidrogen molekuler. Ketika gumpalan membuai dalam awan molekuler berhasil mencapai ukuran kritis, massa, atau kepadatan, itu mulai runtuh di bawah gravitasi yang kuat. Sebagai gumpalan yang runtuh, disebut a nebula matahari, menjadi lebih dan lebih padat di bawah tarikan gravitasi yang tak kenal lelah, gerakan acak gas, yang awalnya hadir di awan natal, mulai rata-rata mendukung arah dari nebula surya momentum sudut. Konservasi momentum sudut menyebabkan rotasi meningkat sementara, pada saat yang sama, jari-jari nebula menurun. Ini membuat awan meratakan menjadi bentuk seperti panekuk. Bayangkan bagaimana segumpal adonan pizza mendatar, dan kemudian mengambil bentuk disk. Keruntuhan awal membutuhkan sekitar 100.000 tahun. Setelah jumlah waktu yang berlalu, bintang mencapai suhu permukaan yang mirip dengan a urutan utama (Hidrogen-pembakaran) bintang dari massa yang sama, dan sekarang terlihat.

Ini adalah bagaimana seorang bayi seperti bintang matahari menjadi jenis balita bintang yang disebut a T Tauri. Apa yang tersisa dari gas dan debu dari awan kelahiran, setelah ia terbentuk di pusat gumpalan padat, masuk ke dalam formasi disk akresi protoplanet dari mana planet, bulan, dan objek yang lebih kecil muncul. Pada tahap awal mereka, akresi disk keduanya membakar panas dan sangat besar, dan mereka dapat berlama-lama di sekitar bintang muda mereka selama sepuluh juta tahun sebelum mereka lenyap – mungkin terpesona oleh yang ganas T Tauri angin atau, alternatifnya, hanya berhenti memancarkan radiasi setelah akresi telah berakhir. Yang paling kuno disk protoplanet diketahui berusia sekitar 25 juta tahun.

Akresi pertambahan protoplanet telah ditemukan berputar-putar beberapa bintang muda di Bima Sakti kita. Observasi terbaru yang dilakukan oleh Teleskop Luar Angkasa Hubble (HST) telah diresmikan proplyds dan cakram planet terbentuk dalam Nebula Orion. SEBUAH proplyd adalah singkatan suku kata dari sebuah piringan protoplanet terionisasi. Proplyds adalah disk photoevaporating yang diiluminasi secara eksternal yang mengelilingi bintang-bintang muda. Ada 180 proplyds menghuni Nebula Orion sendirian.

Protoplanet disk adalah struktur tipis, memiliki tinggi vertikal yang khas jauh lebih kecil daripada jari-jari, serta massa yang khas jauh lebih kecil daripada bintang muda pusat.

Massa yang khas disk protoplanet sebagian besar terdiri dari gas. Namun, gerakan debu juga memainkan peran utama dalam disk evolusi. Debu motes melindungi mid-plane dari disk dari radiasi energik yang berasal dari ruang antarbintang yang membentuk "zona mati" di mana ketidakstabilan magnetorotasional (MRI) tidak lagi beroperasi.

Beberapa astronom mengusulkan ini disk terdiri dari amplop turbulen plasma. Ini juga disebut "zona aktif", yang berisi wilayah luas gas diam ("zona mati"). "Zona mati" terletak di mid-plane, dan itu dapat memperlambat aliran materi melalui disk yang mencegah mencapai kondisi mantap.

Berkilau T Tauri tikungan bintang olahraga berdiameter besar yang beberapa kali lebih besar dari Matahari kita. Namun, mereka masih menyusut. Tidak seperti anak manusia, T Tauris menyusut saat mereka tumbuh dewasa. Pada saat balita bintang telah mencapai tahap perkembangan awal ini, bahan yang kurang mudah menguap mulai mengembun dekat dengan pusat cakram yang melingkar, menciptakan butiran debu yang sangat halus dan lengket. Motif debu halus mengandung kristal silikat.

Butiran-butiran debu yang lengket dan kecil bertabrakan satu sama lain dan kemudian bergabung bersama dalam yang padat disk akresi protoplanet lingkungan Hidup. Akibatnya, semakin besar, dan semakin besar, dan lebih besar bentuk benda – dari ukuran kerikil, ukuran batu, ukuran gunung, ukuran bulan, ukuran planet. Objek yang berkembang ini akhirnya menjadi apa yang disebut planetesimal– blok bangunan primordial dari planet. Planetesimals dapat mencapai ukuran mengesankan 1 kilometer, atau bahkan lebih besar, dan mereka mewakili populasi yang sangat besar dalam usia muda akresi disk, berputar-putar di sekitar balita bintang gemerlap mereka. Mereka juga bisa berlama-lama di sekitar bintang mereka cukup lama bagi beberapa dari mereka untuk tetap hadir miliaran tahun setelah sistem planet dewasa telah muncul. Dalam Tata Surya kita, asteroid adalah relik berbatu dan metalik planetesimal yang masuk ke dalam formasi kuartet planet-planet besar di dalam: Merkurius, Venus, Bumi, dan Mars. Sebaliknya, komet-komet itu adalah sisa-sisa es beku yang berdebu planetesimal yang berkontribusi terhadap munculnya empat planet besar berbentuk gas dari wilayah terluar Tata Surya kita: Jupiter, Saturnus, Uranus, dan Neptunus.

Beberapa dari banyak bulan Jupiter, Saturnus, dan Uranus diperkirakan terbentuk dari analog sirkumental yang lebih kecil dari disk akresi protoplanet. Puluhan juta tahun setelah kelahiran Tata Surya kita yang berusia 4,56 miliar tahun, beberapa di antaranya satuan astronomi (AU) Tata Surya kita mungkin menampung lusinan tubuh seukuran bulan-ke-Mars yang membesar dan mengonsolidasi ke dalam kuartet batin, padat planet terestrial. Satu AU setara dengan pemisahan rata-rata antara Bumi dan Matahari, yaitu sekitar 93.000.000 mil.

Bulan Bumi yang besar dan mempesona di dunia diyakini telah lahir setelah ukuran Mars protoplanet, bernama Theia, secara tidak langsung mempengaruhi proto-Earth sekitar 30 juta tahun setelah pembentukan Tata Surya kita. Bayangkan apa yang akan terjadi jika Mars mempengaruhi Bumi, untuk memahami besarnya kejadian bencana yang mungkin membentuk pendamping bulan Bumi.

AME In The Sky With Diamonds

Serangkaian pengamatan oleh para astronom menggunakan Yayasan Sains Nasional Green Bank Telescope (GBT) di Green Bank, West Virginia, dan Australia Telescope Compact Array (ATCA) memiliki – untuk pertama kalinya – mendeteksi trio sumber-sumber misterius yang jelas AME light: the disk protoplanet mengelilingi bintang-bintang muda yang dikenal sebagai V892 Tau, HD 97048, dan MWC 297. Itu GBT diawasi V892 Tau dan ATCA mengamati dua sistem lainnya.

"Ini adalah deteksi pertama yang jelas emisi microwave anomali berasal dari disk protoplanet, " Dr. David Frayer menjelaskan pada 11 Juni 2018 Siaran Pers Observatorium Green Bank. Dr Frayer adalah rekan penulis di kertas dan seorang astronom dengan Observatorium Green Bank.

Tim astronom juga menjelaskan bahwa cahaya inframerah yang mengalir keluar dari sistem ini sesuai dengan tanda tangan nanodiamond yang unik. Lain disk akresi protoplanet di seluruh Galaxy, bagaimanapun, memiliki tanda tangan inframerah yang jelas PAH tetapi tidak menunjukkan tanda – tanda AME cahaya.

Pengamatan ini sangat menunjukkan itu PAH bukan sumber misterius radiasi microwave anomali, seperti banyak astronom sebelumnya telah usulkan. Sebaliknya, nanodiamon terhidrogenasi, yang terbentuk secara alami di dalam disk protoplanet dan terlihat dalam meteorit di Bumi adalah asal muasal yang paling mungkin AME ringan di Galaxy kami.

"Dalam metode Sherlock Holmes-seperti menghilangkan semua penyebab lainnya, kami yakin bisa mengatakan kandidat terbaik yang mampu menghasilkan gelombang mikro ini adalah adanya nanodiamond di sekitar bintang-bintang yang baru terbentuk," Dr. Greaves berkomentar dalam 11 Juni 2018 Siaran Pers Observatorium Green Bank. Berdasarkan pengamatan mereka, para astronom memperkirakan bahwa hingga 1 hingga 2 persen dari total karbon di dalamnya disk protoplanet telah berkontribusi pada pembentukan nanodiamonds.

Selama beberapa dekade terakhir, bukti untuk nanodiamonds dalam disk akresi protoplanet telah tumbuh. Namun, penelitian ini merupakan koneksi yang jelas pertama antara nanodiamonds dan AME dalam pengaturan apa pun.

Model statistik juga sangat menyarankan teori bahwa nanodiamond sangat melimpah di sekitar bintang yang baru lahir dan bertanggung jawab atas emisi microwave anomali terdeteksi di sana. "Ada satu dari 10.000 kemungkinan, atau kurang, bahwa hubungan ini karena kebetulan," komentar Dr. Frayer pada 11 Juni 2018 Siaran Pers Observatorium Green Bank.

Untuk penelitian mereka, para astronom menggunakan GBT dan ATCA untuk survei 14 bintang muda di seluruh Galaxy kami, mencari petunjuk dari emisi microwave anomali. AME jelas terlihat pada 3 dari 14 bintang, yang juga terbukti menjadi tiga bintang dari 14 yang menampilkan tanda spektrum IR dari nanodiamond terhidrogenasi. "Bahkan, ini sangat langka tidak ada bintang lain yang memiliki jejak inframerah yang dikonfirmasi," komentar Dr Greaves dalam Siaran Pers Observatorium Green Bank.

Penemuan ini memiliki beberapa implikasi menarik untuk studi kosmologi dan perburuan bukti bahwa alam semesta kita dimulai dengan periode inflasi–ekspansi eksponensial Ruang yang lebih cepat dari kecepatan cahaya. Meskipun tidak ada sinyal yang diketahui yang dapat berjalan lebih cepat dari cahaya dalam ruang hampa, Ruang itu sendiri dapat melebihi batas kecepatan universal yang luas ini. Jika, memang, segera setelah kelahiran Big Bang Alam Semesta hampir 14 miliar tahun yang lalu, ia meluas dengan kecepatan yang jauh melampaui kecepatan cahaya, jejak periode itu. inflasi harus diamati dalam polarisasi aneh radiasi gelombang mikro kosmik (CMB). Itu CMB adalah radiasi peninggalan Big Bang itu sendiri. Meskipun tanda-tanda polarisasi ini masih harus dilihat secara konklusif, karya Dr. Greaves dan rekan-rekannya memberikan harapan bahwa suatu saat akan terjadi.

"Ini adalah berita bagus bagi mereka yang mempelajari polarisasi latar belakang gelombang mikro kosmik, karena nanodiamon yang berputar akan terpolarisasi dengan lemah. Ini berarti bahwa para astronom sekarang dapat membuat model yang lebih baik dari lampu microwave latar depan dari galaksi kita, yang harus dihilangkan untuk mempelajari sisa cahaya yang jauh dari Big Bang, "Dr. Brian Mason menjelaskan dalam 11 Juni 2018 Siaran Pers Observatorium Green Bank. Mason adalah seorang astronom di NRAO dan rekan penulis di atas kertas.

Nanodiamond mungkin terbentuk dari uap atom karbon superheated di daerah-daerah kelahiran-bintang yang berenergi tinggi. Ini mirip dengan metode industri menciptakan nanodiamonds di Bumi.

Dalam astronomi, nanodiamond memainkan peran khusus karena struktur mereka menghasilkan apa yang disebut "momen dipol". Ini adalah pengaturan atom yang memungkinkan mereka untuk memancarkan radiasi elektromagnetik ketika mereka berputar. Karena berlian ini sangat kecil – lebih kecil dari debu yang biasa berputar di dalam disk akresi protoplanet–mereka dapat berputar sangat cepat, dan memancarkan radiasi dalam rentang gelombang mikro, bukan rentang panjang gelombang, di mana radiasi Galaksi dan intergalaksi kemungkinan akan menenggelamkannya.

"Ini adalah resolusi keren dan tak terduga pada teka-teki radiasi gelombang mikro anomali. Ini bahkan lebih menarik yang diperoleh dengan melihat disk protoplanet, menyoroti fitur kimia dari sistem tata surya awal, termasuk sistem kami sendiri, "Dr. Greaves berkomentar kepada pers pada 11 Juni 2018.

Instrumen gelombang sentimeter masa depan, seperti yang direncanakan Band 1 penerima pada ALMA dan Next Generation Very Large Array, akan dapat mempelajari fenomena ini secara lebih detail. Sekarang ada model fisik dan, untuk pertama kalinya, tanda spektrum yang jelas, para astronom dapat berharap untuk peningkatan besar dalam pemahaman ilmiah mereka tentang misteri ini.

Rekan penulis, Dr. Anna Scaife dari Universitas Manchester (Inggris) berkomentar pada 11 Juni 2018 Siaran Pers Green Bank bahwa "Ini adalah hasil yang menggembirakan. Tidak sering Anda menemukan kata-kata baru untuk lagu-lagu terkenal, tetapi 'AME in the Sky With Diamonds ' tampaknya cara yang bijaksana untuk meringkas penelitian kami. "

[ad_2]

Leave a Reply