:: OSEL.CZ :: - Suzaku vidí horké srdce Medúzy
Suzaku vidí horké srdce Medúzy  
Japonská kosmická sonda Suzaku odhalila při výzkumu dvou mlhovin nikým nepozorované kulovité oblasti rozpínajícího se žhavého plazma, které i po tisíciletích nese stopy teplot 10 000 krát vyšších než jsou na povrchu Slunce.

 

Zvětšit obrázek
Mlhovinu IC 443 (Medúza) představují 65 světelných let rozlehlé pozůstatky po supernově vzdálené 5 000 světelných let. Nachází se v souhvězdí Blíženci (Gemini). V její severní části vytvořilo rentgenové záření téměř kruhovou skvrnu. Spektrum, které naměřila sonda Suzaku vypovídá o přítomnosti zcela ionizovaných atomů křemíku a síry. Kredit: JAXA/NASA/Suzaku

Hvězdy se rodí v hustějších oblastech gigantických plynno–prachových mlhovin. I když se pak kolem „hotové“ rozžehnuté hvězdy vlivem tlaku záření a slunečního větru (proudů ionizovaných částic neustále vylétávajících z povrchu hvězdy na všechny strany rychlostí několika set kilometrů za sekundu) její okolí částečně „pročistí“, i tak je v obrovském prostoru, jež ji obklopuje, mnohem vyšší hustota částic v porovnání s mezihvězdnými dálavmi. Tvoří se jakási hvězdná obálka (v angličtině se používá slovo cocoon – zámotek, obal) a k její formování samozřejmě přispívá gravitace i zmíněný hvězdný vítr. Když pak stárnoucí hvězda v agonii vybuchne jako supernova, její vnější vrstvy se s obrovskou energií „rozfouknou“. Rázová vlna nepředstavitelnou rychlostí expanduje, naráží na částice původní hvězdné obálky, čímž dochází k extrémnímu ohřevu hmoty na teploty, při kterých i atomy těžších prvků přicházejí o všechny elektrony. Důkaz o existenci tohoto mechanizmu poskytl japonský vesmírný satelit Suzaku. Šéf týmu astronomů Yamaguchi Hiroya z japonského Ústavu pro fyzikální a chemický výzkum tvrdí: "Toto je první důkaz nového typu zbytku po supernově, jež byl zahříván těsně po výbuchu."

Zvětšit obrázek
Satelit Suzaku již 4,5 roku snímá z geocentrické oběžné dráhy okolní vesmír v širokém spektru rentgenové záření (energie 0.3–600 keV). Únik helia pár dní po startu vyřadil z činnosti hlavní rentgenový spektrometr. Další přístroje, mezi nimi i rentgenový zobrazovací spektrometr, fungují správně. Kredit: NASA

 

Na palubě družice Suzaku je vysoce citlivý zobrazovací rentgenový spektrometr (XISs), který dokáže rozlišit spektrum záření podle energie v podstatě stejným způsobem, jako hranol rozkládá světlo do jednotlivých barev duhy. Díky tomu se Midorimu Ozawovi, postgraduálnímu studentovi z Univerzity v Kjotó, který je členem Yamaguchihom týmu, podařilo v rentgenovém spektru mlhoviny IC 443, jež je známa pod jménem Medúza, objevit neobvyklé, dosud neodhalené anomálie. Energie, kterým odpovídají, umožnily astronomům pochopit, jak toto záření vzniklo. Jeden z vrcholů v rentgenovém spektru přináleží teplotám kolem 7 miliónů stupňů. Toto záření by měly vysílat rychle se pohybující volné elektrony, když je působení kladně nabitých ionizovaných atomových jader vychyluje z původních drah. Další „vyskočené“ hodnoty v rentgenovém spektru mlhoviny Medúza jsou ještě zajímavější. Odpovídají energiím, které emitují scela ionizovaná jádra křemíku a síry, když mají to štěstí a podaří se jim zachytit elektron a snížit tak stupeň své ionizace (rekombinují).

Zvětšit obrázek
V mlhovině, která vznikla po explozi 35 tisíc světelných let vzdálené supernovy W49B, odhalila sonda Suzaku jinou žhavou kulovou strukturu. Rentgenové záření v sobě ukrývá záznam procesu, při kterém vysoce ionizované atomy železa zachytávají elektrony (proces rekombinace), čímž snižují stupeň své ionizace. Snímek je kombinací infračerveného pozemního měření Palomarské observatoře (červená, zelená) a rentgenového obrazu ze sondy Chandra (modrá barva). Kredit: JAXA/NASA/Suzaku, Tom Bash and John Fox/Adam Block/NOAO/AURA/NSF

 

Právě některé charakteristiky v rentgenovém spektru „signalizují přítomnost velkého množství atomů křemíku a síry, které přišly o všechny elektrony,“ vysvětluje Yamaguchi. Jenže na to, aby se atom křemíku úplně ionizoval, tedy, aby se „vzdal“ všech svých elektronů, je nezbytná teplota nad 17 milionů oC a pro síru dokonce ještě více. V současné mlhovině takové podmínky nemohou vznikat. Existence těchto iontů je důkazem extrémního ohřevu plazmového oblaku, jenž expanduje po výbuchu supernovy. Teploty v něm dosahují až 55 miliónů oC, což je přibližně 10 000 krát více než na povrchu Slunce. Jak ale rozpínání pokračuje a rázová vlna přechází do stále řidšího mezihvězdného prostoru, kde je v jednom krychlovém centimetru stěží jeden atom, rychle chladne a i hustota její hmoty prudce klesá. K vzájemným srážkám částic již pak dochází jenom sporadicky a ionizovaným jádrům těžších prvků může trvat celá tisíciletí, než se jim podaří alespoň částečně zasytit svůj hlad po elektronech. Proto i teď jsou v mlhovině Medúza přítomny.


Yamaguchiho týmu se podobnou situaci podařilo odhalit i v další mlhovině – zbytku po supernově W49B, jež se nachází v souhvězdí Orla, ve vzdálenosti 35 tisíc světelných let. V pracho-plynném oblaku detekovali jádra atomů železa, které při explozi přišly o všechny elektrony. Na takový stupeň ionizace je nevyhnutná teplota kolem 30 milionů oC. Je to téměř dvojnásobek teploty, která odpovídá energiím volných elektronů, jejichž existenci satelit pomocí rentgenového záření v této mlhovině prokázal.

 


Zdroje: NASA/Suzaku

Datum: 12.01.2010 18:29
Tisk článku

Detektory ionizujícího záření - Gerndt Josef, Průša Petr
Knihy.ABZ.cz
 
 
cena původní: 358 Kč
cena: 304 Kč
Detektory ionizujícího záření
Gerndt Josef, Průša Petr

Diskuze:

,,,k maximální teplotě

Petr Hloušek,2010-01-13 20:50:42

K maximální teploně něco z předchozích diskuzí:
Dotaz: Dobrý den! Moc by mě zajímala následující otázka, tedy spíše odpověď na ni. Termodynamická teplota je definována jako rychlost pohybu částic, absolutní nula je když pohyb částic ustane. Lze si však alespoň teoreticky představit maximální teplotu, tedy situaci kdy se i nejtěžsí částice (neutrony?) pohybují rychlostí světla a další zrychlování (ohřev) není možné? (Petr Lánský)

Odpověď: Ano i ne. Ale trošku to upřesníme. Termodynamickou teplotu lze (také) definovat jako střední hodnotu kinetické energie částic. Ta ale roste teoreticky neomezeně, protože i když rychlost částice má svůj strop, kinetická energie pro vysoké rychlosti není 1/2 mv2, ale
celková energie - klidová energie, tedy mc2 - m0 c2, kde m = m0 (1-beta)(-1/2)
(Zkuste si to rozvinout binomickou větou, a první člen je právě klasický výraz 1/2 mv2.)
Pak ovšem roste teoreticky neomezeně i možná teplota. Samozřejmě se teď nestaráme o to, jak bychom něco na extrémní teplotu zahřáli nebo souvislostmi s "celkovou energií vesmíru" apod. Ale abych Vás potěšil: pojem teploty lze zavést i pro jiné systémy, kde energie má svou největší i nejmenší mez: třeba magnetické systémy - stojící částice s magnetickým momentem ve vnějším magnetickém poli. Nejmenší energie je tehdy, když všechny částice stojí ve směru pole, největší tehdy, když všechny jsou proti směru pole. Teplotu (tedy veličinu, kterou musí mít dva systémy stejnou, aby byly navzájem v rovnováze) můžeme definovat přes souvislost pravděpodobnosti celého systému (entropie) s energií. Ukazuje se pak, že při nejmenší energii je teplota nulová. Stavu, kdy je průměrně stejně počet částic po i proti směru pole, přísluší nekonečná teplota. (A už ji máte!). Stavy, kde jsou částice převážně orientovány proti poli, odpovídají záporné teplotě - která je tedy vyšščí, než libovolná kladná. Nejvyšší teplota vůbec pak odpovídá maximální energii, a je to "záporná nula". Pořadí teplot tedy je 0, 1, 2,...,10 ..., 1000, ..., nekonečno, ... -1000, ... -10, ... -0 Toto má uplatnění při studiu systémů spinů.
(J. Obdržálek)
Ale ještě k těm teplotám po výbuch supernovy. To že 55mil stupňů je mnohom vyšší teplota, než teplota na povrchu slunce je sice pravda, ale je to zavádějící. V tomto prostředí téměř úplného vakua by jste si svůj hrnek ranní kávy ani při uvedené teplotě neohřál. Tato teplota vyjdřuje (laicky řečeno) pouze stav popisovanýc částic.

Odpovědět


Stanislav Kaderabek,2010-01-13 21:11:59

Ale to, podle meho, neni v rozporu s tim, co jsem rikal. Teoreticky je nekonecna teplota mozna, ve realnem vesmiru je shora omezena tou "celkovou energii vesmiru". A dosahnout ji lze jen kdyz tuto veskerou energii soustredim do jednoho bodu, Velky Tresk ci Smrsk. Nebo ne?

Odpovědět


Stanislav Kaderabek,2010-01-13 21:19:08

A s tim hrnkem kavy mate samozrejme pravdu. Konecne i zde zminovana maximalne dosazena teplota 3,7 miliardy stupnu je mnohem vetsi, nez v jadre hvezd a take se nikdo nepopalil.

Odpovědět

Patrik Krejčiřík,2010-01-13 19:37:25

Spíš je zajímavé, že je tam ještě taková teplota několik tisíců - desetitisíců let po výbuchu.

Odpovědět


Není, vychladl

Stanislav Brabec,2010-01-13 21:45:38

Taková teplota už tam dávno není. Ale "oholené" atomy, které při tom vznikly, jsou tam stále, a občas zachytí elektron letící kolem.

Odpovědět

Supernova

Patrik Krejčiřík,2010-01-13 19:23:06

Takové energie jsou pro normálního člověka nepředstavitelné a musím přiznat, že mně z toho vesmírného představení běhá mráz po zádech. Jako síla výbuchu, při které těžké prvky přicházejí o atomy, musí být opravdu impozantní:)

Odpovědět


Stanislav Kaderabek,2010-01-13 19:56:08

Chtel jste rici o elektrony, ale jinak s Vami souhlasim, opravdu je vesmir velkolepe divadlo.

Odpovědět

Stanislav Krejcirik,2010-01-13 14:08:49

to můžeme jednou najít teploty 100 milionů stupňů?:-)

Odpovědět


Stanislav Kaderabek,2010-01-13 15:07:38

Urcite, je to jen otazka, kolik dokazeme ziskat a vyuzit energie. A Vami uvedenou teplotu uz jsme prekonali v tokamaku minimalne dvakrat, ale jestli se nepletu i vicekrat, ale nechce se mi to hledat. Na to by Vam asi lepe odpovedel treba pan Wagner.

Odpovědět


Edison Neradregistraci,2010-01-13 15:58:44

Rekord jsou myslím nějaké miliardy, dosaženo v Sandia Labs na zařízení zvaném Z-machine.

Odpovědět


Stanislav Kaderabek,2010-01-13 20:11:21

Takze 3,7 miliard stupnu. Diky za doplneni.
(http://en.wikipedia.org/wiki/Z_machine)

Odpovědět


Stanislav Kaderabek,2010-01-13 20:43:45

A jeste pro ty, co stejne jako ja maji problem s odbornou anglictinou a zaujala je otazka z-machine:

http://www.observatory.cz/news/detail.php?page=&id=152&pda=
http://scienceworld.cz/ekonomika/uskutecneni-termonuklearni-z-fuze-je-prislibem-pro-budoucnost-3091

Odpovědět


Stanislav Kaderabek,2010-01-13 21:01:09

A jeste sem musim dat jeden odkaz, hledal jsem nejake hezke video o z-machine a nasel jsem video s timto "vynalezem", sice to sem nepatri, ale neodolal jsem:

http://www.youtube.com/user/animusicllc?blend=1&ob=4#p/u/13/hyCIpKAIFyo

Odpovědět

Ty teploty...

Petr Pechar,2010-01-13 12:16:52

Absolutni nula je nejakych −273°C. Zajimalo by me, jestli je i nejaka maximalni mozna teplota, kdyz tak koukam na tech 55 milionu stupnu. :-)

Odpovědět


Stanislav Kaderabek,2010-01-13 12:31:22

Ano je, teplota v case 0 pri Velkem Tresku, rekl bych. Nicim jinym podle meho omezena shora neni.

Odpovědět

Nemohl by mi nekdo vysvetlit...

Jan Urban,2010-01-12 22:23:36

Ve skole jsem nedaval moc dobry pozor(hold puperta se se mnou tahla dlouho:)a tak mam znacne mezery..Mohl by mi nekdo osvetlit a nikde jsem to nenasel,jake vlastnoti ma kremik ci zelezo ktere prijde o vsechny elektrony??a ta jake situace je pak schopen zase do sebe elektrony "nasat"?Muze taky atom prijit o vsechny neutrony a nebo protony??pak uz to asi nebude kremik ze?
Jak si mam taky vysvetlit, ze v rentgenovém spektru mlhoviny IC 443 nasli predevsim ionizovany kremik a v jine mlhovině – zbytku po supernově W49B se nasli predevsim atomy zeleza...??
Nemate nahodou odkaz na nejaky clanek kde by polopaticky vysvetlovali jak ,pri jakych teplotach a napriklad tlakach vznikaji ruzne latky?? jak to ze v jedny casti vesmiru je hodne napriklad kremiku a v jine zase hodne zeleza??

Odpovědět


Zkusim to nastinit

Stanislav Kaderabek,2010-01-13 10:31:37

Pane Urbane, nejsem ani chemik ani astronom, ale myslim, ze na nektere otazky bych Vam umel tu odpoved nabidnout nebo alespon nasmerovat. Nekdo chytrejsi me urcite doplni, pripadne opravi.
Myslim, ze jake ma vlastnosti kremik, ktery prisel o vsechny elektrony bude obtizne zjistit, nebot teploty kolem 17 milionu stupnu, nejsou myslim v laboratorich bezne a diky zminenemu hladu po rekombinaci, nebude tento utvar mnoho stabilni. Nektere vlastnosti zname budou, jine se daji zjistit na zaklade analogii. Zalezi i jake vlastnosti mate na mysli, tech vlastnosti je prave tolik, kolik najdete smysluplnych otazek. Zkuste wiki, hesla mendelejova tabulka, ionizace, plazma a dal, kam Vas to az bude zajimat.
O stavbe atomu, co je v jadre a co v obalu a proc tedy Vase otazka o protonech a neutronech postrada tak trochu smysl, si prectete na wiki, heslo atom.
A s temi tezkymi prvky je to, myslim, tak, ze zalezi na velikosti a stari supernovy, ktera je do vesmiru vyvrhla. Supernovy jsou takovymi tovarnami na prvky a zalezi jakeho typu byla a kam az se ve sve vyrobe dostala, nez se rozhodla odevzdat vysledky sve prace vybuchem. Zkuste wiki, hesla hvezda, supernova, tam je to laicky popsane.

Odpovědět


Vlastnosti atomů bez elektronů

Edison Neradregistraci,2010-01-13 15:57:20

Takový atom má jen jednu důležitou vlastnost: Snaží se ty elektrony co nejrychleji získat v okolí (jádro je nabité kladně, elektrony záporně).
Při uvedených teplotách o ně ale zase rychle přijde, případně v kosmickém vakuu je nemá kde sehnat.

Odpovědět


Stanislav Kaderabek,2010-01-13 16:52:39

Tech dulezitych vlastnosti ma samozrejme vic. Treba hmotnost. Zalezi, jak si defunujeme pojem dulazita vlastnost. Jestli to citime jako pouzitelne vlastnosti pro prakticke vyuziti, tak tech opravdu diky nestabilite atomu a extremnich podminkach jeho vzniku moc nebude.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni


















Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace