Po niespełna dwóch latach obserwacji polscy astronomowie z Centrum Astronomii UMK odkryli naprzemienną emisję fal radiowych przez cząsteczki metanolu i pary wodnej. Specjaliści tłumaczą, że to taka „zabawa w chowanego”, dlatego zjawisko początkowo umknęło ich uwadze.

Maser - Emisja etanolu i pary wodnejGrupa astronomów z Centrum Astronomii UMK zaobserwowała nieznane dotąd zjawisko naprzemiennej emisji fal radiowych przez cząsteczki metanolu i pary wodnej wokół młodej gwiazdy. Odkrycia dokonano przy użyciu największego polskiego radioteleskopu (RT4) w obserwatorium w Piwnicach koło Torunia. Grupą badawczą kierował prof. dr hab. Marian Szymczak.

Obserwowane źródło fal nazwano G107.298+5.639, w skrócie G107. Jest maserem o bardzo zaskakujących właściwościach. Okazuje się być jedynym obiektem, dla którego odkryto wyraźne zależności pomiędzy emisjami występującymi w dwóch rodzajach maserów: związanych z wodą i z metanolem.

Radioźródło G107.298+5.639 zaskoczyło astronomów, gdyż po raz pierwszy wykazano wyraźną zależność między emisją pary wodnej i metanolu. Obecnie jest to jedyny znanym obiekt z taką cechą.

 

Maser z fal radiowych

Fale radiowe generowane są w otoczce wokół bardzo młodej lub powstającej gwiazdy dzięki mechanizmom na jakich działają znane z życia codziennego lasery. Jeśli taki mechanizm spowoduje emisję fal radiowych, to powstaje maser. W obłoku otaczającym rodzącą się gwiazdę mamy do czynienia z „fabryką” chemiczną, w której tworzona jest olbrzymia ilość cząstek chemicznych, w tym najprostszy alkohol, jakim jest metanol, jak i niezbędna do życia woda (w stanie gazowym). Różne rodzaje cząsteczek wysyłają fale radiowe o właściwych sobie częstotliwościach i dzięki temu możemy je rozpoznać. Przykładowo cząsteczki metanolu i pary wodnej świecą na częstotliwościach odpowiednio 6,7 GHz i 22 GHz, co przekłada się na długości fal 4,5 cm i 1,3 cm.

Masery metanolu i pary wodnej występują w obszarach powstawania masywnych gwiazd.

 

Procesy wokół rodzących się gwiazd

Natężenie ich promieniowania (fal radiowych) jest silnie zależne od warunków fizycznych, w których działają, takich jak ilość fotonów podczerwonych, temperatura, gęstość. Dzięki temu, badając masery możemy wyciągnąć wnioski na temat procesów zachodzących w bliskim otoczeniu rodzących się gwiazd. Badania radioastronomiczne dają nam unikatowy wgląd w te obszary, które nie są widoczne w zakresie optycznym ze względu na nieprzezroczyste obłoki gazowo-pyłowe.

– Wygląda to jakby oba zjawiska unikały współistnienia w tym samym czasie, jakby bawiły się w chowanego. 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 – wyjaśnia prof. dr hab. Marian Szymczak z Centrum Astronomii UMK, kierujący grupą badawczą.

 

Różna częstotliwość

– Obiekt G107 był już znany kiedy zaczęliśmy jego obserwacje w obserwatorium w Piwnicach w sierpniu 2014 r. na 6,7 GHz, czyli na linii metanolu. Wiedzieliśmy wtedy, że występuje tam okresowy maser metanolowy – mówi doktorant Mateusz Olech z Centrum Astronomii UMK, który pracuje nad tematyką zmiennych maserów.- Dzięki nowo zbudowanemu w Katedrze Radioastronomii odbiornikowi zainstalowanemu na radioteleskopie RT4 możliwe stało się badanie maserów pary wodnej na częstotliwości 22 GHz. Źródło G107 to naturalny kandydat do monitorowania przy pomocy nowego odbiornika. Wcześniejsze doniesienia wskazywały, że nic wyjątkowego w emisji maserowej pary wodnej się tam nie dzieje, ale doniesienia te bazowały na niewielu i do tego niezbyt regularnych obserwacjach. Postanowiłem zatem sprawdzić, czy częste i regularne obserwacje nie ujawnią jakichś okresowości. I opłaciło się! – tłumaczy dr Paweł Wolak, także z Centrum Astronomii UMK.

 

Przeplatanie się rozbłysków

Po kilkudziesięciu dniach obserwacji, kiedy do dyspozycji była już odpowiednio duża i wiarygodna próbka danych, astronomowie z Torunia zrozumieli, że zarejestrowali zdumiewające i nigdy wcześniej nie obserwowane zjawisko. Wybuchy masera metanolowego przeplatały się z rozbłyskami masera pary wodnej, co przedstawia dołączona animacja.

Najbardziej prawdopodobnym wytłumaczeniem cykliczności emisji masera metanolowego jest obecność układu podwójnego (a nie pojedynczej gwiazdy) w centrum gazowo-pyłowego obłoku. Ruch orbitalny gwiazd i przepływy materii powodują okresowe ogrzewanie otaczającego je pyłu, który świecąc w podczerwieni usprawnia działanie masera metanolowego. Mechanizm ten zwany jest przez astronomów „pompowaniem masera”.

Polecane: