Dezember 2, 2022

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Wie wäre es mit der „galaktischen Unterwelt“, dem Friedhof der Sterne in der Milchstraße?

Der „galaktische Friedhof“ der Milchstraße ist dreimal so hoch wie die Galaxie selbst, während ein Drittel der Neutronensterne und Schwarzen Löcher aus der Galaxie ausgestoßen wurden. (Bildnachweis: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt (SSC/Caltech))

Alles drin UniversumAlles, was wir beobachten, nah oder fern, für Millionen von Menschen LichtjahreEs besteht aus dem gleichen Material. Und wie der Rest Galaxien, unsere, Milchstraße, Es ist riesig Sternengrab Beim Verbrennen verschwinden sie nicht vollständig.

Diese Woche, Wissenschaftler Universität Sydneyund in Australien veröffentlicht Die erste Karte der interstellaren Unterwelt, Ein riesiges Grab aus verbrannten Sternen, dreimal so hoch wie die Milchstraße. Experten erklären Massive Sterne in der Milchstraße, die vor Milliarden von Jahren starben, wurden zu Supernovae Und geändert Innen Zwei Arten von Objekten.

Als ihre äußeren Schichten durch die Wucht der Explosion zerstört wurden, traten die überlebenden Kerne entweder als superkompakte Neutronensterne ins Jenseits ein oder kollabierten zu schwarzen Löchern. Die Überreste dieser alten Sterne sind Wissenschaftlern als „galaktische Unterwelt“ bekannt, die bis jetzt die meisten ihrer Geheimnisse in der Dunkelheit begraben hat.

Die Scheibe der Milchstraße ist in einer künstlerischen Nachbildung über dem Teleskop der Universität Warschau am Observatorium Las Campanas in Chile zu sehen (Jan Skowron/Universität Warschau über REUTERS).
Die Scheibe der Milchstraße ist in einer künstlerischen Nachbildung über dem Teleskop der Universität Warschau am Observatorium Las Campanas in Chile zu sehen (Jan Skowron/Universität Warschau über REUTERS).

Nachdem die Zeit praktisch zurückgespult wurde, um zu sehen, wie und wann diese ersten Sterne geboren wurden, lebten und starben, erstellten die Forscher schließlich diese unglaubliche Karte. Analyse von Beobachtungen toter Sterne, die über die Galaxie verstreut sind, wie Neutronensterne und Schwarze Löcher, und herauszufinden, wann sie geboren wurden und wie sie entstanden sind. Was sie insbesondere fanden, war eine weitläufige Nekropole, die dreimal so hoch ist wie die heutige Milchstraße.

„Diese winzigen Überreste toter Sterne tauchen auf Eine grundlegend andere Verteilung und Struktur als die sichtbare Galaxie. Die „Höhe“ der galaktischen Unterwelt ist dreimal so hoch wie die der Milchstraße. Und ein wunderbares Etwa 30 Prozent der Materie wurde vollständig aus der Galaxie ausgestoßen„, er erklärte David SweeneyDoktorand am Institut für Astronomie der Universität Sydney und Hauptautor des Artikels „The Galactic Underworld: The Spatial Distribution of Compact Remnants“ Allgemein In der neuesten Ausgabe der Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Warum hat es so lange gedauert, sich die Katakomben der Galaxie vorzustellen? Die neue Milchstraße, in der diese ersten Sterne lebten, dehnt sich weiter aus, im Grunde auf seinen Spiralarmen. Eine solch unerforschte Landschaft machte es verwirrend, überhaupt zu erraten, wo man nach den jüngeren Schwarzen Löchern und Neutronensternen suchen sollte, die die aktuelle Form der Milchstraße übersäen.

Eine geteilte Ansicht der Milchstraße, sichtbar vor ihrer galaktischen Unterwelt.  Bildnachweis: Universität Sydney
Eine geteilte Ansicht der Milchstraße, sichtbar vor ihrer galaktischen Unterwelt. Bildnachweis: Universität Sydney

Die neue Karte, die von Sweeney, einem Astronomen an der Universität von Sydney, und seinen Kollegen erstellt wurde, zeigt nicht nur, wo sich die Knochen dieser alten Sterne verstecken könnten, sondern auch, dass ein Drittel der Überreste bereits existieren oder auf dem Weg sind, zu existieren ausgeworfen. Aus der Galaxie. Supernovae explodieren mit großen, aber ungleichmäßigen Energiemengen, die Staub und Gas auf Millionen von Meilen pro Stunde beschleunigen können.

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Ob mehr oder weniger Strom produziert wird, ist kaum vorhersehbar. Das Forschungsteam stellte fest, dass es besonders schwierig war, die Energie in jeder Supernova-Explosion zu bestimmen. Wenn der Stern Gas und Staub in einer Region ausstößt, in der er mehr Energie abgibt, fliegt er weiter als benachbarte Sternmassen.

Die Experten entdeckten, dass möglicherweise ganze Neutronensterne aus der Galaxie ausgestoßen wurden. Schwarze Löcher können als schurkische schwarze Löcher durch den Weltraum reisen, daher ist es nicht unmöglich, dass sie in die Leere geschleudert werden. „Jetzt, wo wir wissen, wo wir suchen müssen, entwickeln wir Technologien, um nach diesen Dingen zu suchen. Ich wette, die ‚galaktische Unterwelt‘ wird nicht mehr lange in Geheimnisse gehüllt sein“, bemerkte Sweeney in einem Beitrag. kontaktiert.

Farb- und Seitenansicht der Unterwelt der Milchstraße von oben nach unten.  Bildnachweis: Universität Sydney
Farb- und Seitenansicht der Unterwelt der Milchstraße von oben nach unten. Bildnachweis: Universität Sydney

Schwarze Löcher Y Neutronensterne Sie entstehen, wenn massereichen Sternen, die achtmal so groß sind wie unsere Sonne, der Brennstoff ausgeht und sie plötzlich zusammenbrechen. Dieser Zusammenbruch löst eine außer Kontrolle geratene Reaktion aus, die die äußeren Teile des Sterns in Form bläst Supernova-Explosion Gleichzeitig mit der Titanic Der Kern komprimiert sich weiter bis es je nach seiner Anfangsmasse entweder ein Neutronenstern oder ein Schwarzes Loch wird.

In Neutronensternen ist der Kern so dicht, dass sich Elektronen und Protonen auf subatomarer Ebene zu Neutronen verbinden müssen. Es komprimiert seine Gesamtmasse zu einer unglaublich dichten Kugel, die kleiner ist als eine Stadt. Wenn der ursprüngliche Stern die 25-fache Masse unserer Sonne hat, kollabiert diese Anziehungskraft weiter., es sei denn, der Kern ist so dicht, dass nicht einmal Licht entweichen kann. Und Materie wird zu einem schwarzen Loch. Beide Arten von Sternkörpern verzerren den Raum, die Zeit und die Materie um sie herum.

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Obwohl sich seit der Jugend der Galaxie Milliarden exotischer Leichen gebildet haben müssen, wurden sie von den Supernovae, die sie hervorbrachten, in die Dunkelheit des intergalaktischen Raums geschleudert. Daher sind sie bis jetzt außerhalb der Sicht und des Wissens der Astronomen.

Bild der Punktwolke der Milchstraße, von oben und von der Seite betrachtet.  Bildnachweis: Universität Sydney
Bild der Punktwolke der Milchstraße, von oben und von der Seite betrachtet. Bildnachweis: Universität Sydney

Durch sorgfältige Reproduktion Der komplette Lebenszyklus uralter toter SterneForscher haben die erste detaillierte Karte erstellt, die zeigt, wo ihre Körper liegen.

„Eines der Probleme bei der Suche nach diesen alten Objekten ist, dass wir bis jetzt nicht wussten, wo wir suchen sollten. Primitive Neutronensterne und Schwarze Löcher entstanden, als die Galaxie jung war und eine andere Form hatte, und durchliefen dann über Milliarden hinweg komplexe Veränderungen All dies zu modellieren, um sie zu finden, ist eine große Anstrengung“, sagte der Co-Autor der Studie, Professor Peter Tuthill vom Astronomical Institute in Sydney.

Neu entstandene Neutronensterne und Schwarze Löcher passen in die heutige Galaxie, damit Astronomen wissen, wo sie suchen müssen. Aber primitive Neutronensterne und Schwarze Löcher sind immer noch wie die Geister eines zerstörten Hauses, also sind sie schwer zu finden.

„Es war, als würde man versuchen, den mythischen Elefantenfriedhof zu finden. Die Knochen dieser seltenen massiven Sterne sollten dort draußen sein, aber sie schienen geheimnisumwoben zu sein“, sagte Professor Tuthill und bezog sich auf den Ort, an dem sich der Legende nach alte Elefanten befanden alleine sterben, weit weg von ihren Herden.

EFE/EPA/NIKOS ARVANITIDIS/Archivo
EFE/EPA/NIKOS ARVANITIDIS/Archivo

Sweeney fügte hinzu: „Das schwierigste Problem, das ich lösen musste, um die wahre Verteilung zu finden, war die Buchhaltung Die „Kicks“, die sie in gewalttätigen Momenten ihrer Entstehung bekommen. Supernova-Explosionen sind asymmetrisch.

Aber nichts im Universum steht lange still, sodass es nicht ausreicht, das Ausmaß der explosiven Tritte zu kennen: Forscher mussten tief in die kosmische Zeit eintauchen, um herauszufinden, wie sie sich über Milliarden von Jahren verhalten haben.

„Das ist wie Billard. Wenn Sie wissen, in welche Richtung der Ball geschlagen wird und mit welcher Kraft, können Sie herausfinden, wo es endet. Aber im Weltraum sind Objekte und Geschwindigkeiten viel größer. Außerdem ist der Tisch nicht flach, sodass interstellare Trümmer komplexen Umlaufbahnen durch die Galaxie folgen. Schließlich gibt es im Gegensatz zu einem Billardtisch keine Reibung, sodass sie niemals langsamer werden. „Fast alle Trümmer, die sich gebildet haben, sind immer noch da draußen und schweben wie Geister durch den interstellaren Raum“, sagte Sweeney.

Schwarze Löcher und Neutronensterne entstehen, wenn Sternen, die achtmal so groß sind wie unsere Sonne, der Brennstoff ausgeht und sie zusammenbrechen (EFE/Ismael Herrero/File)
Schwarze Löcher und Neutronensterne entstehen, wenn Sternen, die achtmal so groß sind wie unsere Sonne, der Brennstoff ausgeht und sie zusammenbrechen (EFE/Ismael Herrero/File)

Die komplexen Modelle, die sie zusammen mit dem Astrophysiker Dr. Sanjib Sharma von der University of Sydney und Ryosuke Hirai von der Monash University entwickelt haben, zeigen, wo Sterne geboren werden, ihr feuriges Ende finden und während der Entwicklung der Galaxie zerstreut werden. Das Endergebnis ist eine Verteilungskarte der Sternnekropole der Milchstraße. „Das war schon ein kleiner Schock. Ich arbeite jeden Tag mit Bildern der sichtbaren Galaxien, die wir heute kennen, und ich erwartete, dass die galaktische Unterwelt subtil anders, aber im Großen und Ganzen ähnlich sein würde. Ich habe eine so drastische Veränderung nicht erwartet“, sagte Sharma.

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In den resultierenden Karten verschwinden die charakteristischen Spiralarme der Milchstraße in der „galaktischen Unterwelt“-Version. Aufgrund des Alters der meisten Überreste wurden diese vollständig zerstört Fading-Effekte energetischer Pulse von Supernovae wer sie erschaffen hat. Noch interessanter ist, dass die Seitenansicht zeigt, dass die galaktische Unterwelt „geschwollener“ ist als die Milchstraße, was auf die kinetische Energie zurückzuführen ist, die von Supernovae übertragen wird, die sie in einen Halo um die sichtbare Milchstraße hebt.

„Das vielleicht überraschendste Ergebnis unserer Studie ist, dass die Tritte so stark sind, dass die Milchstraße einen Teil dieser Trümmer vollständig verliert. Sie werden so stark getreten, dass etwa 30 Prozent der Neutronensterne in den intergalaktischen Raum geschleudert werden, um nie wieder zurückzukehren.“ sagte Hirai. Und Tuthill fügte hinzu: „Für mich ist eines der großartigen Dinge, die wir in dieser Arbeit gefunden haben, dass diese gespenstischen Besucher sogar in der lokalen stellaren Nachbarschaft um unsere Sonne vorbeikommen. Statistisch gesehen sollte unser nächster Überrest 65 Lichtjahre entfernt sein: mehr oder weniger in unserem Hinterhof in galaktischen Begriffen.“ ist.“

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