الفلك

كيف قدر العلماء عدد المستعرات الأعظمية القريبة من الأرض خلال الـ 11 مليون سنة الماضية؟

كيف قدر العلماء عدد المستعرات الأعظمية القريبة من الأرض خلال الـ 11 مليون سنة الماضية؟

وفقًا لهذا المقال على ويكيبيديا ،

يقدر20حدثت انفجارات سوبرنوفا في الداخل300كمبيوتر من الأرض خلال الماضي11ملايين السنوات.

كيف حدد العلماء ذلك20كانت المستعرات الأعظمية القريبة من الأرض في الداخل300جهاز الكمبيوتر خلال الماضي11ملايين السنوات؟ إذا تمت ملاحظة ذلك تجريبياً ، فكيف نعرف أنه لا يوجد المزيد من المستعرات الأعظمية التي لم نرها؟ إذا تم الحصول على هذا التقدير من خلال نموذج ما ، فما هو النموذج ولماذا نثق بهذا النموذج - هل كان هناك مستعر أعظم مرصود كافٍ للثقة في دقة هذا النموذج؟

مصدر البيان المذكور أعلاه مذكور هنا. تصفحت مقدمة وخاتمة قسم المقال. يبدو لي أن مؤلفي هذه الورقة يستخدمون السجل الجيولوجي للعناصر المشعة لتحديد هذا العدد "السحري" من20. حسب فهمي ، إذا كان المرء يعرف التركيز الأولي / النهائي للنظير المشع ، ومعدل الاضمحلال للنظير المذكور ، والفاصل الزمني الذي يجب مراعاته ، فيمكن عندئذٍ استنتاج التركيز النهائي / الأولي. باستخدام هذا المنطق ، كيف كان التركيز الأولي مرتبطًا حصريًا بالمستعر الأعظم (على عكس مجموعة من الأشياء)؟ إنني أميل إلى الاعتقاد بأنه لا توجد آلية أخرى يمكنها إنتاج هذه النظائر خلال هذه الأطر الزمنية ، ولكن حتى لو كان هذا هو الحال - لماذا؟ لا أعرف ما إذا كان هذا صحيحًا ، وأود معرفة المزيد عن هذا الموضوع. إذا ضاعفت الفاصل الزمني من11مليون سنة22مليون سنة ، هل سيزداد العدد التقديري للمستعرات الأعظمية القريبة من الأرض بمقدار نسبي (ربما يتضاعف20 --> 40، أو بمعامل2 * ص ^ 2على افتراض توزيع كروي) ، أو "داخل300 جهاز كمبيوتر"متري يغير هذا الرقم بسبب تسارع تمدد الكون؟


أمطرت انفجارات المستعر الأعظم الهائلة الأرض بالحطام المشع

أفاد فريق دولي من العلماء أن سلسلة من انفجارات المستعر الأعظم الهائلة غطت الأرض بالحطام المشع قبل بضعة ملايين من السنين ، ولا يزال هذا الغبار المشع موجودًا. في عالم الفلك ، حدثت هذه الانفجارات الضخمة بالقرب من & # 8211 ولكنها ليست قريبة بما يكفي لإحداث الكثير من الضرر.

سقط الحطام المشع على كوكبنا على مدى 1.5 مليون سنة تقريبًا ، مما يشير إلى وجود سلسلة من المستعرات الأعظمية (جمع "المستعر الأعظم" إما "سوبر نوفا" أو "مستعر أعظم").

قال الدكتور أنطون فالنر ، الذي يعمل في الجامعة الوطنية الأسترالية ، وزملاؤه من النمسا وإسرائيل واليابان وألمانيا ، إنهم عثروا على الحديد المشع 60 (60 قدمًا) في عينات الرواسب والقشرة المأخوذة من المحيط الأطلسي والهادئ والهندي.

كتب الدكتور Wallner وزملاؤه عن أحدث دراساتهم ونتائجهم في المجلة المرموقة الطبيعة (الاقتباس أدناه).

انطباع فنان عن مستعر أعظم ضخم. (الصورة: anu.edu.au. Credit: Greg Stewart، SLAC National Accelerator Lab)

من الناحية الفلكية ، يعتبر الحديد -60 حديثًا إلى حد ما - يتركز في فترة من 3.2 إلى 1.7 مليون سنة مضت.

عدد من انفجارات السوبرنوفا المتتالية

قال الدكتور Wallner ، عالم الفيزياء النووية في كلية أبحاث ANU للفيزياء والهندسة:

"لقد فوجئنا للغاية بوجود حطام منتشر بوضوح على مدى 1.5 مليون سنة. إنه يشير إلى وجود سلسلة من المستعرات الأعظمية ، واحدة تلو الأخرى ".

"إنها صدفة مثيرة للاهتمام أنها تتوافق مع وقت تبريد الأرض وانتقالها من العصر البليوسيني إلى العصر البليستوسيني."

اكتشف الباحثون أيضًا دليلًا على وجود الحديد -60 في مستعر أعظم سابق منذ حوالي ثمانية ملايين عام. تزامن هذا التشتت للمواد المشعة مع التغيرات الحيوانية العالمية خلال أواخر العصر الميوسيني.

وفقًا لبعض النظريات ، قد تكون الأشعة الكونية من المستعرات الأعظمية قد زادت من الغطاء السحابي.

صورة ملونة خاطئة لكاسيوبيا أي بقايا مستعر أعظم. (الصورة: anu.edu.au. Credit: NASA / JPL-Caltech)

ما هو السوبرنوفا؟

وفقًا لوكالة ناسا: "المستعر الأعظم هو انفجار نجم. إنه أكبر انفجار يحدث في الفضاء ".

يحدث السوبرنوفا عندما يكون هناك تغيير في مركز (قلب) النجم. يمكن أن يحدث التغيير بطريقتين مختلفتين - كلاهما ينتج عنه مستعر أعظم:

1. في نظام نجمي ثنائي. النجوم الثنائية هي نجمتان يدوران حول نفس النقطة. أحد النجوم ، وهو قزم أبيض ، يسرق مادة من نجمه المصاحب. في النهاية ، يكوّن هذا القزم الأبيض الكثير من المادة ، مما يتسبب في انفجارها في مستعر أعظم.

2. يحدث هذا المستعر الأعظم في نهاية حياة نجم واحد. مع نفاد الوقود النووي للنجم ، تتدفق بعض كتلته إلى جوهره. في النهاية ، يصبح اللب كثيفًا جدًا (ثقيلًا) بحيث ينهار بقوة الجاذبية الخاصة به. ينهار اللب ، مما يؤدي إلى انفجار عملاق ، أي مستعر أعظم.

شمسنا نجمة واحدة. ومع ذلك ، فإنه لا يحتوي على كتلة كافية ليصبح مستعر أعظم.

المستعرات الأعظمية 300 سنة ضوئية من الأرض

في هذه الدراسة الأخيرة ، خلص الباحثون إلى أن المستعرات الأعظمية التي جلبت الحطام المشع إلى الأرض حدثت على بعد أقل من 300 سنة ضوئية من هنا ، وهو قريب بما يكفي ليكون مرئيًا خلال النهار ، ويمكن مقارنته بسطوع القمر.

الدكتور أنطون والنر في ANU Heavy Ion Accelerator ، وهو جهاز شاهق يقوم بتسريع الذرات المشحونة إلى 10٪ من سرعة الضوء. يمكن بعد ذلك استخدام هذه السرعة & # 8216 bullets & # 8217 لمجموعة من الدراسات المختلفة ، بما في ذلك بعض علوم المواد عالية الطاقة. (الصورة: anu.edu.au. Credit: Stuart Hay ، ANU)

على الرغم من تعرض كوكبنا لقصف متزايد من الأشعة الكونية ، إلا أنه لم يكن هناك ما يكفي من الإشعاع لإحداث ضرر بيولوجي مباشر أو إحداث انقراضات جماعية.

تخلق انفجارات المستعر الأعظم العديد من العناصر الثقيلة والنظائر المشعة التي تقذف في الجوار الكوني.

الحديد -60 هو أحد هذه النظائر - له عمر نصف يبلغ 2.6 مليون سنة ، على عكس ابن عمه المستقر الحديد -56.

كل الحديد -60 الذي يعود تاريخه إلى تكوين كوكبنا منذ أكثر من أربعة مليارات سنة قد اختفى منذ فترة طويلة.

ذرات الحديد 60 التي استقرت على الأرض فعلت ذلك بكميات ضئيلة. من أجل تحديد ذرات الحديد بين النجوم ، احتاج العلماء إلى تقنيات فائقة الحساسية.

فيما يتعلق بالحديد 60 من الفضاء ، قال الدكتور فالنر:

"الحديد -60 من الفضاء أقل وفرة بمليون مليار مرة من الحديد الموجود بشكل طبيعي على الأرض."

تم اكتشاف Iron-60 منذ عشر سنوات

في البداية ، أثار اهتمام الدكتور والنر الإشارات الأولى من الحديد -60 المكتشفة في عينات من قاع المحيط الهادئ ، اكتشفت قبل عشر سنوات من قبل مجموعة في جامعة ميونيخ التقنية (TU Munich).

قام بتشكيل فريق دولي من العلماء للبحث عن الغبار بين النجوم من 120 عينة من قاع المحيط على مدى 11 مليون سنة الماضية.

في البداية كان عليهم استخراج كل الحديد من قلب المحيط. تم تنفيذ هذه المهمة التي تستغرق وقتًا طويلاً من قبل مجموعتين - واحدة من جامعة طوكيو ، والأخرى من هيلمهولتز - زينتروم دريسدن - روسندورف (HZDR) في ألمانيا.

قام العلماء بعد ذلك بفصل الآثار الضئيلة للحديد بين النجمي -60 عن نظائر الأرض الأخرى باستخدام مسرع الأيونات الثقيل التابع لـ ANU ووجدوا أنه حدث في جميع أنحاء الأرض.

لقد حددوا عمر النوى الناتجة عن تحلل النظائر المشعة الأخرى - الألومنيوم 26 والبريليوم 10 - باستخدام منشآت AMS (مطياف الكتلة المعجل) في ألمانيا واليابان والنمسا.

وفقًا للتاريخ ، حدثت التداعيات على فترتين - من 3.2 إلى 1.7 مليون سنة قبل وثمانية ملايين سنة. تتفق نتائج TU Munich مع هذه النتائج.

اقترح العلماء في جامعة برلين التقنية ، في دراسة منفصلة ، أن مجموعة النجوم المسنة ، والتي ابتعدت منذ ذلك الحين عن الأرض ، هي مصدر محتمل للمستعرات الأعظمية. لا توجد نجوم كبيرة متبقية في هذا التجمع - لقد انفجرت جميعها على شكل مستعرات عظمى ، مطلقة موجات من الحطام المشع.

الاقتباس: & # 8220 المستعرات الأعظمية القريبة من الأرض التي تم فحصها عن طريق الترسيب العالمي للنجوم الإشعاعية بين النجوم 60Fe ، & # 8221 A. Wallner، LK Fifield، R. Golser، P. Steier، T. Yamagata، J. Feige، N. Kinoshita، M. Paul، M. Honda، U. Linnemann، H. Matsuzaki، S. Merchel، G. Rugel ، SG Tims & amp SR Winkler. طبيعة 532 ، 69-72. 6 أبريل 2016. DOI: 10.1038 / nature17196.

فيديو & # 8211 تمطر الأرض بالحطام المشع من المستعرات الأعظمية

نجا كوكبنا من العديد من المكالمات القريبة مع المستعرات الأعظمية. يُظهر بحث جديد أدلة قوية على أن الأرض تعرضت للقصف بالحطام الناجم عن انفجارات المستعر الأعظم مرتين على الأقل خلال العشرة ملايين سنة الماضية. لحسن الحظ ، كانوا بعيدين جدًا عن إحداث الكثير من الضرر.


تزيد الأبحاث من المسافة التي قد يؤدي عندها المستعر الأعظم إلى انقراض جماعي على الأرض

الائتمان: ناسا

في عام 2016 ، نشر الباحثون أدلة "سلام دونك" ، استنادًا إلى نظير الحديد 60 في قاع البحر القديم ، على أن المستعرات الأعظمية ضربت الأرض - أحدها منذ حوالي 2.6 مليون سنة. أيد الباحث بجامعة كانساس ، أدريان ميلوت ، أستاذ الفيزياء وعلم الفلك ، هذه النتائج في طبيعة مع خطاب مرتبط به بعنوان "النجوم المتفجرة في الحي".

تابع ميلوت تلك النتائج منذ ذلك الحين بفحص تأثيرات المستعرات الأعظمية على بيولوجيا الأرض. في بحث جديد لتظهر في مجلة الفيزياء الفلكيةيقول الباحث وزملاؤه في جامعة KU إن المسافة المقدرة للمستعر الأعظم التي يُعتقد أنها حدثت قبل 2.6 مليون سنة تقريبًا يجب قطعها إلى النصف.

وقال: "هناك المزيد من الأدلة على هذا المستعر الأعظم الآن". "تقديرات التوقيت لا تزال غير دقيقة ، ولكن الشيء الذي تغير ليجعلنا نكتب هذه الورقة هو المسافة. لقد أجرينا هذا الحساب لأن أشخاصًا آخرين قاموا بعمل تقدير المسافة المنقح ، مما أدى إلى قطع المسافة إلى النصف. ولكن الآن ، تقديرنا للمسافة أشبه بـ 150 سنة ضوئية ".

وقال ميلوت إن انفجار سوبرنوفا بمثل هذا النطاق ربما لن يؤدي إلى حدوث انقراضات جماعية على الأرض.

وقال: "قدر الناس" منطقة القتل "لمستعر أعظم في ورقة بحثية في عام 2003 ، وقد خرجوا بحوالي 25 سنة ضوئية من الأرض". "الآن نعتقد أنه ربما يكون أكبر قليلاً من ذلك. لقد تركوا بعض التأثيرات أو لم يكن لديهم أرقام جيدة ، لذلك نعتقد الآن أنه قد يكون مسافة أكبر قليلاً. لا نعرف بدقة ، وبالطبع لن يكون ذلك" ستكون مسافة قطع صعبة. سيكون تغييرًا تدريجيًا. لكننا نعتقد أن شيئًا يشبه 40 أو 50 سنة ضوئية. لذلك ، يجب أن يكون لحدث يقع على بعد 150 سنة ضوئية بعض التأثيرات هنا ولكن لا يؤدي إلى انقراض جماعي. "

بالإضافة إلى بعده ، فإن الظروف بين النجوم في وقت حدوث المستعر الأعظم ستؤثر على قدرته على الفتك بالبيولوجيا على الأرض.

قال ميلوت: "تحب الأشعة الكونية السفر على طول خطوط المجال المغناطيسي". "إنهم لا يحبون قطع خطوط المجال المغناطيسي لأنهم يواجهون قوى تمنعهم من القيام بذلك. إذا كان هناك مجال مغناطيسي ، فنحن لا نعرف اتجاهه ، لذلك يمكنه إما إنشاء طريق سريع للغاية للأشعة الكونية ، أو يمكن أن تمنعهم. الحالة الرئيسية المثيرة للاهتمام لم تفترض الطريق السريع. لقد افترضت أن الكثير من المجال المغناطيسي قد انفجر بسلسلة من المستعرات الأعظمية ، مما جعل الفقاعة المحلية - ونحن وأحدث المستعرات الأعظمية كنا بداخلها. هذا هو مجال مغناطيسي ضعيف وغير منظم. أفضل تشبيه يمكنني التفكير فيه هو أشبه بالقيادة على الطرق الوعرة ".

في مثل هذه الحالة ، يعتقد المؤلفون أن الأشعة الكونية القادمة من المستعر الأعظم عند 150 سنة ضوئية قد تخترق الغلاف الجوي السفلي للأرض.

قال "هذا شيء أقوى بكثير". "الأشعة الكونية من المستعر الأعظم سوف تنزل إلى الغلاف الجوي السفلي - لها تأثير على طبقة التروبوسفير. جميع أنواع الجسيمات الأولية تخترق من ارتفاعات 45-10 ميلا ، والعديد من الميونات تصل إلى الأرض. تأثير ال الميونات أكبر - إنها ليست ساحقة ، لكن تخيل أن كل كائن حي على الأرض يحصل على ما يعادل عدة فحوصات بالأشعة المقطعية سنويًا. هناك بعض المخاطر المرتبطة بالفحص المقطعي المحوسب. لن يوصي طبيبك بإجراء فحص بالأشعة المقطعية ما لم تكن بحاجة إليه حقًا. "

قال ميلوت إن السرطان والطفرات ستكون أكثر عواقب الأشعة الكونية للمستعر الأعظم وضوحًا على بيولوجيا الأرض. مع مؤلفيه المشاركين - ب. توماس من جامعة واشبورن (خريج دكتوراه في الفيزياء في جامعة KU عام 2005 وحائز مؤخرًا على جائزة A. Roy Myers للتميز في البحث) ، و M. Kachelrieß من معهد fysikk في النرويج ، D.V. سيميكوز من Observatoire de Paris ، Sorbonne Paris Cite في فرنسا والجامعة الوطنية للبحوث النووية في موسكو ، و AC Overholt (خريج فيزياء جامعة KU 2013) من جامعة أمريكا الوسطى الناصرية - نظر ميلوت في السجل الأحفوري في إفريقيا ، القارة الأكثر استقرارًا جغرافيًا على الأرض خلال العصر الجليدي ، عندما كان من المحتمل حدوث سوبر نوفا.

وقال "لا يوجد انقراض جماعي ، ولكن هناك نوع من الانقراض يحدث في ذلك الوقت ودوران الأنواع". "ليس من الخطورة بما يكفي أن نسميها انقراضًا جماعيًا. هناك بعض التأثير الذي قد يكون مرتبطًا بالمستعر الأعظم. من الصعب تحديد ذلك نظرًا لوجود العديد من التأثيرات المتنافسة. حتى في إفريقيا لديك تغير مناخي ، ولا تعرف ما إذا تغير المناخ يسبب التأثيرات التي تراها أو إذا كان للمستعر الأعظم علاقة بتغير المناخ ".

بالإضافة إلى الأشعة الكونية ، وجد الفريق أن المستعر الأعظم قد يتسبب في تألق الضوء الأزرق في السماء ليلًا لمدة شهر تقريبًا.

قال ميلوت: "لقد ثبت أن هذا أمر سيء إلى حد ما بالنسبة لجميع الكائنات الحية تقريبًا". "إنها تلغي النوم وتفسد إنتاج الميلاتونين لديك. لا أريد أبدًا منبه LED أزرق في غرفة نومي ، على سبيل المثال. لقد ثبت أن مصابيح الشوارع LED الزرقاء لها تأثيرات سيئة على الحيوانات ، مما يتسبب في تغيرات سلوكية. لكن هذا التأثير لن يؤدي إلا إلى الشهر الماضي أو نحو ذلك. أعتقد أنك لن ترى أبدًا دليلًا في سجل الحفريات ".

وفقًا للباحث في جامعة KU ، كان من الممكن أن يكون تأين الغلاف الجوي تأثيرًا أكثر خطورة من المستعر الأعظم.

قال ميلوت: "يمكن أن يساعد تأين الغلاف الجوي في بدء البرق". "عندما ينزل شعاع كوني ، فإنه يشق طريقًا عبر الغلاف الجوي ، حيث يخرج الإلكترونات من الذرات ، وهذا يشكل مسارًا لبدء البرق. نتوقع أن نشهد زيادة كبيرة مع السحابة إلى الأرض البرق. سيكون هذا مفيدًا لبعض الكائنات وسيئًا للآخرين. البرق هو السبب الأول لحرائق الغابات بخلاف البشر. لذلك ، نتوقع المزيد من حرائق الغابات ، ويمكن أن يغير ذلك بيئة المناطق المختلفة ، مثل فقدان الغطاء الشجري في شمال شرق إفريقيا ، والذي يمكن أن يكون له علاقة بالتطور البشري.تم تغطية السهول الكبرى مؤخرًا بمجموعة من حرائق الغابات. الزيادة الكبيرة في البرق تعني أيضًا زيادة كبيرة في النترات تخرج من المطر ، وهذا من شأنه أن يكون بمثابة سماد ".

في الواقع ، قال ميلوت إنه قبل 2.6 مليون سنة كان هناك في إفريقيا فقدان في غطاء الأشجار وزيادة في الأراضي العشبية ، ربما يعزى ذلك إلى حرائق الغابات التي يسببها البرق.

وقال: "نعتقد أنه من الممكن أن يكون للأشعة الكونية علاقة بهذا الأمر".

وأضاف ميلوت أنه كثيرًا ما يسأله الناس عما إذا كان ينبغي عليهم الخوف من انفجار مستعر أعظم بالقرب من الأرض اليوم.

وقال: "أقول لهم إنهم يجب أن يقلقوا بشأن الاحتباس الحراري والحرب النووية ، وليس هذه الأشياء". "لا يوجد شيء قريب بما يكفي للتسبب في هذا النوع من الأحداث في المستقبل القريب جدًا."

أقرب مستعر أعظم محتمل هو Betelgeuse ، على بعد حوالي 600 سنة ضوئية ، وفقًا لميلوت.

وقال: "إنها أبعد بكثير من تلك التي تحدثنا عنها". "إنه قريب بما يكفي ليكون مذهلاً بمعنى أنه سيكون ساطعًا وستراه في النهار ، لكن لن تكون هناك آثار ضارة."

أدريان إل ميلوت. الفيزياء الفلكية النجمية: المستعرات الأعظمية في الجوار ، طبيعة (2016). DOI: 10.1038 / 532040a


الانفجار النجمي الهائل القريب قبل 30 مليون سنة يعادل انفجار 100 مليون شمس

قال علماء الفيزياء الفلكية في جامعة Southern Methodist في دالاس ، إن النجم العملاق الذي انفجر قبل 30 مليون عام كان من أقرب النجوم إلى الأرض في السنوات الأخيرة حتى أصبح مستعرًا أعظم. كان مرئيًا كنقطة ضوء في سماء الليل. تظهر هذه الصورة سوبر نوفا 2013ej النجم قبل الانفجار مباشرة. الائتمان: Govinda Dhungana ، SMU

النجم العملاق الذي انفجر قبل 30 مليون سنة في مجرة ​​قريبة من الأرض كان نصف قطره قبل حدوث المستعر الأعظم أكبر بـ 200 مرة من شمسنا ، وفقًا لعلماء الفيزياء الفلكية في جامعة Southern Methodist في دالاس.

ألقى الانفجار المفاجئ بمواد من النجم إلى الخارج بسرعة 10000 كيلومتر في الثانية. قال عالم الفيزياء بجامعة SMU جوفيندا دونجانا ، المؤلف الرئيسي للتحليل الجديد ، إن هذا يعادل 36 مليون كيلومتر في الساعة أو 22.4 مليون ميل في الساعة.

كشف التحليل الشامل لمنحنى الضوء والطيف اللوني للنجم المتفجر عن معلومات جديدة حول وجود وموت مفاجئ للمستعرات الأعظمية بشكل عام ، والتي حيرت العديد من جوانبها العلماء لفترة طويلة.

قال دونجانا: "هناك الكثير من الخصائص التي يمكننا اشتقاقها من البيانات الأولية". "كان هذا نجمًا ضخمًا ضخمًا ، يحترق وقودا هائلا. وعندما وصل أخيرًا إلى نقطة لم يستطع قلبه دعم سحب الجاذبية إلى الداخل ، انهار فجأة ثم انفجر."

قال روبرت كيهو ، أستاذ فيزياء SMU ، الذي يقود فريق SMU للفيزياء الفلكية ، إن الانفجار الهائل كان من أقرب الانفجار إلى الأرض في السنوات الأخيرة ، حيث يمكن رؤيته كنقطة ضوء في سماء الليل بدءًا من 24 يوليو 2013.

كان الانفجار ، الذي أطلق عليه علماء الفلك Supernova 2013ej ، في مجرة ​​بالقرب من مجرتنا درب التبانة ، مساويًا في إنتاج الطاقة للانفجار المتزامن لـ 100 مليون من شموس الأرض.

كان النجم أحد المليارات في المجرة الحلزونية M74 في كوكبة الحوت.

نظرًا لمعايير المستعر الأعظم ، كان SN 2013ej في الواقع بعيدًا جدًا لدرجة أن الضوء من الانفجار استغرق 30 مليون سنة للوصول إلى الأرض. من تلك المسافة ، لم يكن مثل هذا الانفجار الكبير مرئيًا إلا بواسطة التلسكوبات.

تمكن Dhungana وزملاؤه من استكشاف SN 2013ej عبر مجموعة نادرة من البيانات المكثفة من سبعة تلسكوبات أرضية والقمر الصناعي Swift التابع لناسا. تمتد البيانات لفترة زمنية قبل ظهور المستعر الأعظم في يوليو 2013 حتى أكثر من 450 يومًا بعد ذلك.

قام الفريق بقياس درجة حرارة المستعر الأعظم المتطور ، وكتلته ، ونصف قطره ، ووفرة مجموعة متنوعة من العناصر الكيميائية في انفجاره ، والحطام ، وبعده عن الأرض. كما قدروا وقت اندلاع الصدمة ، الوميض الساطع من موجة الصدمة للانفجار.

قال دونجانا إن الكتلة الأصلية للنجم كانت حوالي 15 ضعف كتلة شمسنا. كانت درجة حرارتها 12000 كلفن (حوالي 22000 درجة فهرنهايت) في اليوم العاشر بعد الانفجار ، وتبرد بشكل مطرد حتى وصلت إلى 4500 كلفن بعد 50 يومًا. يبلغ سطح الشمس 5800 كلفن ، بينما يقدر لب الأرض بحوالي 6000 كلفن.

القياسات الجديدة منشورة على الإنترنت هنا في عدد مايو 2016 من The مجلة الفيزياء الفلكية، "التحليل الطيفي الشامل والقياس الضوئي لنوع IIP Supernova 2013j."

إلقاء ضوء جديد على المستعرات الأعظمية ، الأشياء الغامضة لكوننا

تحدث المستعرات الأعظمية في جميع أنحاء الكون ، لكنها ليست مفهومة تمامًا. لا يراقب العلماء الانفجارات بشكل مباشر ، لكن بدلاً من ذلك يكتشفون التغيرات في الضوء الناشئ حيث يتم إلقاء المواد من النجم المتفجر في الثواني والأيام التالية للانفجار.

تلسكوبات مثل تلسكوب SMU الروبوتي ROTSE-IIIb في مرصد ماكدونالد في تكساس ، شاهد سمائنا والتقط الضوء كنقطة ضوء ساطع. آخرون ، مثل تلسكوب Hobby Eberly ، الموجود أيضًا في McDonald ، يراقبون طيفًا.

SN 2013ej هو ثالث مستعر أعظم لـ M74 خلال 10 سنوات فقط. هذا متكرر جدًا مقارنةً بمجرتنا درب التبانة ، التي لم تُلاحظ سوى القليل من المستعر الأعظم خلال الأربعمائة عام الماضية. تقدر ناسا أن مجرة ​​M74 تتكون من 100 مليار نجم.

قال علماء الفيزياء الفلكية في جامعة Southern Methodist في دالاس ، إن النجم العملاق الذي انفجر قبل 30 مليون عام كان من أقرب النجوم إلى الأرض في السنوات الأخيرة حتى أصبح مستعرًا أعظم. كان مرئيًا كنقطة ضوء في سماء الليل. تظهر هذه الصورة سوبر نوفا 2013ej النجم في ذروة الانفجار. الائتمان: Govinda Dhungana ، SMU

M74 هي واحدة من بضع عشرات من المجرات التي تم فهرستها لأول مرة بواسطة عالم الفلك تشارلز ميسيير في أواخر القرن الثامن عشر. لها بنية حلزونية - وكذلك الشكل الظاهر لمجرة درب التبانة - مما يشير إلى أنها لا تزال في طور التشكل النجمي ، على عكس كونها مجرة ​​إهليلجية حيث لم تعد النجوم الجديدة تتشكل.

قال كيهو إنه من المحتمل أن الكواكب كانت تدور حول النجم السلف لـ SN 2013ej قبل أن يتحول إلى مستعر أعظم ، وفي هذه الحالة كانت تلك الأجسام قد دمرت بسبب الانفجار.

قال كيهو: "إذا كنت في مكان قريب ، فلن تعرف أن هناك مشكلة مسبقًا ، لأنه على السطح لا يمكنك رؤية اللب يسخن وينهار". "ثم ينفجر فجأة - وأنت نخب."

تساعد المسافات إلى المجرات القريبة في تحديد سلم المسافة الكونية

لا يزال العلماء غير متأكدين مما إذا كانت المستعرات الأعظمية تترك وراءها ثقبًا أسود أو نجمًا نيوترونيًا مثل نواة ذرية عملاقة بحجم مدينة.

قال كيهو: "إن الانهيار الأساسي وكيفية حدوث الانفجار أمر صعب بشكل خاص". "جزء مما يجعل SN 2013ej مثيرًا للاهتمام هو أن علماء الفلك قادرون على مقارنة مجموعة متنوعة من النماذج لفهم ما يحدث بشكل أفضل. وباستخدام بعض هذه المعلومات ، يمكننا أيضًا حساب المسافة إلى هذا الجسم. وهذا يتيح لنا نوع الجسم الذي يمكن بواسطته دراسة الكون الأكبر ، وربما الطاقة المظلمة يومًا ما ".

نظرًا لكونه على بعد 30 مليون سنة ضوئية ، كان SN 2013ej حدثًا قريبًا نسبيًا خارج المجرة ، وفقًا لجوزيف فينكو ، عالم الفيزياء الفلكية في مرصد كونكولي وجامعة سيجد في المجر.

"تلعب المسافات إلى المجرات القريبة دورًا مهمًا في إنشاء ما يسمى سلم المسافة الكونية ، حيث تكون كل درجة مجرة ​​على مسافة معروفة."

قدم Vinko بيانات مهمة من التلسكوبات في مرصد Konkoly ومرصد Baja في المجر وأجرى تحليل قياس المسافة على SN 2013ej.

قال فينكو: "المستعرات الأعظمية القريبة لها أهمية خاصة". "من المفارقات أننا نعرف المسافات إلى أقرب المجرات بشكل أقل تأكيدًا من المسافات البعيدة. وفي هذه الحالة بالذات ، تمكنا من الجمع بين مجموعات البيانات الواسعة لـ SN 2013ej مع مجموعات بيانات مستعر أعظم آخر ، SN 2002ap ، وكلاهما حدث في M74 ، لقمع عدم اليقين بشأن المسافة المشتركة بينهما المستمدة من تلك البيانات ".

يشبه تحليل طيف المستعرات الأعظمية أخذ عينة أساسية

بينما تبدو النجوم ككائنات ثابتة موجودة إلى أجل غير مسمى ، فهي في الواقع عبارة عن كرة مشتعلة تغذيها اندماج العناصر ، بما في ذلك الهيدروجين والهيليوم في عناصر أثقل. نظرًا لأنها تستنفد العناصر الأخف ، يجب أن تتقلص في القلب وتسخن لحرق العناصر الثقيلة. بمرور الوقت ، يقومون بدمج العناصر الكيميائية المختلفة في الجدول الدوري ، من الأخف إلى الأثقل. في البداية يدمجون الهيليوم في الكربون والنيتروجين والأكسجين. ثم تغذي هذه العناصر اندماج العناصر الأثقل تدريجيًا مثل الكبريت والأرجون والكلور والبوتاسيوم.

قال كيهو: "دراسة طيف المستعر الأعظم بمرور الوقت تشبه أخذ عينة أساسية". "الكالسيوم الموجود في عظامنا ، على سبيل المثال ، تم طهيه في شكل نجم. الاندماج النووي للنجم دائمًا ما ينتج عنه عناصر أثقل وأثقل. في بداية الكون كان هناك الهيدروجين والهيليوم فقط. العناصر الأخرى صنعت في النجوم وفي المستعرات الأعظمية. المنتج الأخير الذي تم إنشاؤه هو الحديد ، وهو عنصر ثقيل للغاية ولا يمكن حرقه كوقود ".

كشف تحليل طيف Dhungana لـ SN 2013ej عن العديد من العناصر ، بما في ذلك الهيدروجين والهيليوم والكالسيوم والتيتانيوم والباريوم والصوديوم والحديد.

وأضاف كيهو: "عندما يكون لدينا العديد من الأطياف التي لدينا لهذا المستعر الأعظم في أوقات مختلفة ، فإننا قادرون على النظر بشكل أعمق وأعمق في النجم الأصلي ، مثل الأشعة السينية أو الأشعة المقطعية".

كان الوجود قصير العمر لـ SN 2013ej عشرات الملايين من السنين

يشير تحليل طيف SN 2013ej من الأشعة فوق البنفسجية عبر الأشعة تحت الحمراء إلى وصول الضوء من الانفجار إلى الأرض في 23 يوليو 2013. تم اكتشافه في 25 يوليو 2013 بواسطة تلسكوب كاتزمان للتصوير الآلي في مرصد ليك بكاليفورنيا. قال Dhungana إن نظرة إلى الوراء على الصور التي التقطتها SMU's ROTSE-IIIb أظهرت أن التلسكوب الروبوتي SMU اكتشف المستعر الأعظم قبل عدة ساعات.

وقال: "كانت هذه الملاحظات قادرة على إظهار سوبر نوفا سريع التألق بدأ قبل 20 ساعة فقط". "بداية المستعر الأعظم ، الذي يُطلق عليه اسم" اندلاع الصدمة "، يتوافق مع اللحظة التي يصطدم فيها الانفجار الداخلي بالطبقات الخارجية للنجم."

مثل كثيرين آخرين ، كان SN 2013ej من النوع الثاني مستعر أعظم. هذا نجم ضخم لا يزال يخضع للاندماج النووي. بمجرد انصهار الحديد ، ينفد الوقود ، مما يؤدي إلى انهيار اللب. في غضون ربع ثانية ، ينفجر النجم.

المستعرات الأعظمية لديها موت وولادة مكتوبة في كل مكان عليها

عادةً ما يكون عمر النجوم الضخمة أقصر من النجوم الأصغر.

قال كيهو: "ربما عاش SN 2013ej عشرات الملايين من السنين". "في زمن الكون ، هذه هي غمضة عين. إنها ليست طويلة جدًا على الإطلاق مقارنة بشمسنا ، التي ستعيش بلايين السنين. على الرغم من أن هذه النجوم أكبر ولديها الكثير من الوقود ، إلا أنها تحرقها بسرعة كبيرة ، لذا فإنها تصبح أكثر سخونة وسخونة حتى يلتهموا الأمر ويحرقوه ".

خلال معظم عمرها القصير ، من المحتمل أن يكون SN 2013ej قد حرق الهيدروجين ، الذي اندمج بعد ذلك مع الهيليوم ، وحرق لبضع مئات الآلاف من السنين ، ثم ربما الكربون والأكسجين لبضع مئات من الأيام ، والكالسيوم لبضعة أشهر والسيليكون لعدة أيام .

قال كيهو: "سوبرنوفا لها موت وولادة مكتوبة في كل مكان". "إنهم لا يصنعون العناصر التي صنعناها فحسب ، ولكن الموجة الصدمية التي تنبعث من الانفجار - ومن هنا يأتي نظامنا الشمسي."

تصطدم المواد المتدفقة بسحب المواد في الفضاء بين النجوم ، مما يتسبب في انهيارها وتشكيل نظام شمسي.

وقال كيهو إن "العناصر الثقيلة التي يتكون منها المستعر الأعظم ونجمه الأم هي تلك التي تشكل الجزء الأكبر من الكواكب الأرضية ، مثل الأرض ، وهي ضرورية للحياة".

إلى جانب الفيزيائيين في قسم الفيزياء بجامعة SMU ، شمل الباحثون في المشروع أيضًا علماء من جامعة Szeged ، Szeged ، المجر ، جامعة تكساس ، أوستن ، مرصد تكساس كونكولي ، بودابست ، المجر وجامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، كاليفورنيا.


ماذا لو كان المرشح أمامنا؟

تفترض هذه الاحتمالات أن المرشح العظيم وراءنا - أن البشرية هي من الأنواع المحظوظة التي تغلبت على عقبة تفشل فيها الحياة الأخرى تقريبًا. قد لا يكون هذا هو الحال ، ولكن قد تتطور الحياة إلى مستوانا طوال الوقت ولكن يتم القضاء عليها من قبل بعض الكوارث غير المعروفة. يعد اكتشاف الطاقة النووية حدثًا محتملًا لأي مجتمع متقدم ، ولكن لديه أيضًا القدرة على تدمير مثل هذا المجتمع. إن استخدام موارد كوكب ما لبناء حضارة متقدمة يدمر الكوكب أيضًا: العملية الحالية لتغير المناخ هي مثال. أو قد يكون شيئًا غير معروف تمامًا ، تهديدًا كبيرًا لا يمكننا رؤيته ولن نراه إلا بعد فوات الأوان.

الاقتراح الكئيب والمعارض للبديهة للمرشح العظيم هو أنه سيكون علامة سيئة للبشرية للعثور على حياة غريبة ، وخاصة الحياة الفضائية بدرجة من التقدم التكنولوجي مماثلة لحياتنا. إذا كانت مجرتنا فارغة وميتة حقًا ، فمن المرجح أننا مررنا بالفعل من خلال الفلتر العظيم. يمكن أن تكون المجرة فارغة لأن كل أشكال الحياة الأخرى فشلت في بعض التحديات التي مرت بها البشرية.

إذا وجدنا حضارة غريبة أخرى ، ولكن ليس كونًا يعج بمجموعة متنوعة من الحضارات الفضائية ، فإن المعنى الضمني هو أن الفلتر العظيم ينتظرنا. يجب أن تكون المجرة مليئة بالحياة ، لكنها ليست مثالًا آخر للحياة قد يوحي بأن العديد من الحضارات الأخرى التي يجب أن تكون هناك قد تم القضاء عليها بسبب بعض الكوارث التي لم نواجهها نحن ونظرائنا الفضائيون بعد.

لحسن الحظ ، لم نجد أي حياة. على الرغم من أنه قد يكون وحيدًا ، إلا أنه يعني أن فرص البشرية في البقاء على قيد الحياة على المدى الطويل أعلى قليلاً من غير ذلك.


شكر وتقدير

تم تمويل هذا العمل من قبل (1) صندوق العلوم النمساوي (FWF) ، المشروع رقم I428-N16 وضمن برنامج ESF Eurogenesis (2) مجلس البحوث الأسترالي (ARC) ، رقم المشروع DP14100136 و (3) الجمعية اليابانية لـ ترقية العلوم (JSPS) رقم منحة KAKENHI 26800161. تعترف JF براتب (Abschlussstipendium) من جامعة فيينا. نشكر مرفق أبحاث الجيولوجيا البحرية في القطب الجنوبي ، جامعة ولاية فلوريدا ، الولايات المتحدة الأمريكية (C. Sjunneskog) لتوفير نوى الرواسب ، P. DeDeckker (ANU) للمساعدة في اختيار النوى JOGMEC ، اليابان لتزويد القشرة و P. Martínez Arbizu و M. Türkay لتوفير العقيدات. تم إجراء قياسات النظائر المستقرة بواسطة A. Ritter و S. Gurlit (HZDR) و V. Guillouat (CEREGE ، فرنسا). نحن نقدر دعم M. Fröhlich ، S. Akhmadaliev ، S. Pavetich ، R. Ziegenrücker و P. Collon. نشكر M. Lugaro و A. Karakas للحصول على معلومات عن النجوم العملاقة (الفائقة) المقاربة للفروع و D. Bourlès على طرق التأريخ في رواسب أعماق البحار. نشكر D. Schumann لتوفير مادة قياسية 60 Fe.


كيف قدر العلماء عدد المستعرات الأعظمية القريبة من الأرض خلال الـ 11 مليون سنة الماضية؟ - الفلك

نشر على 16/11/2020 7:22:17 ص بتوقيت المحيط الهادي بواسطة ريد بادجر

ناسا ، إيسا ، جيه هيستر ، إيه لول (جامعة ولاية أريزونا)

ربما تكون السوبرنوفا قد أثرت على مناخ الأرض في الأربعين ألف سنة الماضية.

تشير بيانات حلقات الأشجار إلى أن المستعرات الأعظمية تسببت في حدوث طفرات في الكربون المشع.

هل يمكن للمستعر الأعظم المجاور التالي أن يتسبب في انهيار الحضارة؟

Dendrochronology هي كلمة خيالية للتأريخ بحلقة الشجرة ، حيث يمكن تحديد عمر الشجرة بعدد حلقات النمو عبر جذعها. ولكن هناك الكثير لنتعلمه من النظر إلى حلقات الشجرة أكثر من مجرد عمرها.

مثل بصمات الأصابع ، تقدم حلقات الأشجار للعلماء أدلة على ما كان عليه العالم عندما كانت الشجرة حية. من خلال دراسة حلقات الأشجار ، يمكننا تحديد متى عاشت الشجرة ، والظروف المناخية التي عاشت خلالها ، وربما ما كان يحدث في الكون في ذلك الوقت.

في دراسة جديدة نُشرت في المجلة الدولية لعلم الأحياء الفلكي ، يشير عالم الأرض روبرت براكينريدج ، من جامعة كولورادو ، إلى أن عددًا من المستعرات الأعظمية ربما ترك بصماته على الحياة على الأرض على مدار الأربعين ألف سنة الماضية. من خلال البحث في سجلات حلقات الأشجار التي لا تعد ولا تحصى ومطابقتها مع أحداث المستعر الأعظم المعروفة ، اكتشف Brakenridge أنه من بين المستعرات الأعظمية الثمانية الأخيرة التي درسها ، بدا أن كل واحدة تترك بصماتها على الأشجار.

الجزء المقلق؟ ربما تكون أربعة من تلك المستعرات الأعظمية قد أحدثت اضطرابًا كبيرًا في مناخ الأرض ، مما دفع العلماء إلى التساؤل عما قد يعنيه حدث المستعر الأعظم التالي للحضارة.

السوبرنوفا انفجارات رائعة ناتجة عن موت النجوم الضخمة. إنها الانفجارات الأكثر ضخامة وحيوية التي يعرفها العلم ، وفي بعض الأحيان تتألق أكثر سطوعًا من الضوء المشترك لمجراتها. تسببت الطاقة الهائلة المنبعثة من مثل هذا الانفجار في قلق العلماء من أن مستعر أعظم قريب يمكن أن يمحو الحياة على الأرض. وقال براكينريدج في بيان صحفي إنه حتى المستعرات الأعظمية البعيدة يمكن أن تشكل خطرًا من خلال إتلاف طبقة الأوزون الواقية للأرض.

وقال: "هذه أحداث متطرفة ، ويبدو أن آثارها المحتملة تتطابق مع سجلات حلقات الأشجار".

Brakenridge’s research relies on the scientific art of radiocarbon dating. When carbon atoms in Earth’s atmosphere get struck by cosmic rays from space, they can form a radioactive isotope called carbon-14, or radiocarbon. Some of those carbon isotopes get taken in by plants and animals, leaving a lasting fingerprint that scientists use to date their remains.

When dendrochronologists look at the amount of radiocarbon in tree rings, they expect a steady decline in the isotope as they look at older rings. To their surprise, scientists have discovered a number of cases where the concentration of radiocarbon in tree rings spike. Without any earthly explanations, scientists have looked toward the cosmos for answers.

Many scientists believe these spikes may be caused by solar activity. Violent solar flares can cause the ejection of plasmas and solar particles that bombard Earth’s upper atmosphere and may explain the spikes in radiocarbon. But a handful of scientists believe the answer lives farther out, beyond the comforts of our solar system.

“We’re seeing terrestrial events that are begging for an explanation,” Brakenridge said. “There are really only two possibilities: A solar flare or a supernova. I think the supernova hypothesis has been dismissed too quickly.”

To dig deeper, Brakenridge created a list of recorded supernovas that occurred near Earth over the last 40,000 years. When he compared these records to the carbon fingerprints left in tree rings, eight of the closest matching supernova events coincided with spikes in radiocarbon.

The last time scientists observed a supernova with the naked eye was in 1604, when Johannes Kepler described SN 1604 (Kepler’s Supernova) in De Stella Nova. And the earliest account of a supernova, some believe, is a stone carving in Burzaham, India. The artwork, estimated to be between 4,000 and 6,000 years old, depicts a hunting scene where two people hunt under a sky with two suggestively bright celestial objects. Some researchers think this may represent a supernova estimated to be as bright as the moon that occurred during the same time period.

Astronomers are able to record these past explosions by observing the colorful nebulas they leave behind and estimate when they occurred. However, this method of dating supernovas isn’t an exact science, and estimates can be off by as much as 1,500 years.

This goes to show that when looking at some historical records, scientists rarely can be certain. We may not know the real danger a nearby supernova poses to civilization until it happens. Let’s just hope that doesn’t take place for a very, very long time.


How scientists estimated the number of near-Earth supernovae over the last 11 million years? - الفلك

ESO Astronomers Contribute towards Resolution of Cosmic Puzzle

Since the discovery of the expansion of the Universe by American astronomer Edwin Hubble in the 1920's, by measurement of galaxy velocities, astronomers have tried to learn how this expansion changes with time.

Until now, most scientists have been considering two possibilities: the expansion rate is slowing down and will ultimately either come to a halt - whereafter the Universe would start to contract, or it will continue to expand forever.

However, new studies by two independent research teams, based on observations of exploding stars ( supernovae ) by ESO astronomers [1] with astronomical telescopes at the La Silla Observatory as well as those of their colleagues at other institutions, appear to show that the expansion of the Universe is accelerating .

The results take the discovery of the cosmological expansion one step further and challenge recent models of the Universe. If the new measurements are indeed correct, they show that the elusive "cosmological constant" , as proposed by Albert Einstein , contributes significantly to the evolution of the Universe. The existence of a non-zero cosmological constant implies that a repulsive force, counter-acting gravity, currently dominates the universal expansion , and consequently leads to an ever-expanding Universe.

This new research is being named as the "Breakthrough of the Year" by the renowned US science journal Science in the December 18, 1998, issue. A Press Release is published by the journal on this occasion. "Fundamental Parameters" of the Universe

Three fundamental parameters govern all cosmological models based on the theory of General Relativity. هم انهم

1. the current expansion rate as described by Hubble's constant , i.e. the proportionality factor between expansion velocity and distance

2. the average matter density in the Universe, and

3. the amount of "other energy" present in space.

From the measured values of these fundamental parameters, the age of the Universe and the geometry of space can be derived.

They have been the focus of a large number of astronomical programmes over the past decades. Many aspects of the currently preferred cosmological model, the Hot Big Bang , have been impressively confirmed by observations of the expansion of the Universe, the cosmic background radiation, and also the explanation of the synthesis of light elements.

Still, our knowledge about the dynamical state of the Universe, as well as the early formation of structures, i.e., of galaxies and stars, is far from complete - this remains a field of active research. Possibly, the simplest way to test our present assumptions in this direction is to measure accurate distances and compare them with the expected cosmic scale. This is where the recent results contribute to our understanding of the Universe. The key role of supernovae

The two research teams, both with participation from ESO [1], have concentrated on the study of rare stellar explosions, during which certain old stars undergo internal incineration. In this process, explosive nuclear fusion burns matter into the most stable atomic nucleus, iron, and releases a gigantic amount of energy.

[Preview - JPEG: 800 x 648 pix - 768k]

[High-Res - JPEG: 3000 x 2431 pix - 8.5Mb]

[Preview - JPEG: 800 x 649 pix - 784k]

[High-Res - JPEG: 3000 x 2432 pix - 8.4Mb]

These photos illustrate the follow-up observations on which the new results described in this Press Release are based. Sky fields with clusters of galaxies are monitored with the 4-m telescope at Cerro Tololo Interamerican Observatory (CTIO) in Chile and spectra are obtained of suddenly appearing star-like objects that may be supernovae. Confirmed Type Ia supernovae are then monitored by ESO telescopes at La Silla and at other observatories.

In PR Photo 50a/98 , a supernova at redshift z = 0.51 [2] (corresponding to a distance of about 10,000 million light-years) is observed on five dates with the SUSI camera at the 3.6-m New Technology Telescope (NTT). The host galaxy is clearly visible and the supernova reaches its maximum brightness around 13 March 1997, after which it fades. In PR Photo 50b/98 of another supernova that was found at the same time, the image of the host galaxy is barely visible, most probably because it is a low surface brightness galaxy . Here, the redshift of the supernova is z = 0.40 (distance 6,000 million light-years) and the brightness peaks around 16 March 1997.

Technical information: All images were obtained through an R (red) optical filtre. The image quality varies somewhat from image to image. Exposure times and seeing values: Photo 50a/98 - 11 March (300 sec 0.73 arcsec) 13 March (600 sec 0.79 arcsec) 16 March (600 sec 0.72 arcsec) 29 March (1200 sec 1.17 arcsec) 5 April (300 sec 0.55 arcsec) and Photo 50b/98 - 11 March (300 sec 0.50 arcsec) 13 March (600 sec 0.81 arcsec) 16 March (600 sec 0.90 arcsec) 29 March (1200 sec 0.83 arcsec) 7 April (300 sec 1.43 arcsec) 7 May (1800 sec 1.22 arcsec).

These explosions, known as Type Ia Supernovae , are distinguished by their very uniform properties, including their intrinsic brightness this makes them ideal for the measurement of large distances, cf. ESO PR Photos 50a/98 and 50b/98 , as well as ESO Press Release 09/95. It is by means of observations of remote objects of this type that the all-important distances could be determined with sufficient accuracy. In particular, coordinated observing campaigns of Type Ia Supernovae were carried out at several of the world's major observatories. In this way it became possible to secure the crucial data that provide the basis of the new analysis. Distances to Type Ia Supernovae are larger than expected

The new observations show that, compared to their nearby twins, distant supernovae appear too dim, even for a Universe which has been freely coasting (i.e. with no change of the expansion velocity) for the last several billion years (corresponding to redshifts of about 0.5).

The only reasonable interpretation of these data implies that the measured distances are larger than what they would be in a "non-braking" Universe. This means that the distances to the supernovae must have increased over and above what they would have been if the rate of expansion did not change with time.

This is only possible by the effect of additional acceleration , i.e., the rate of expansion of the Universe increases with time. The acceleration comes from a repulsive force . This concept was introduced by Albert Einstein , as the cosmological constant . Implications

There are several important implications from this new result. The corresponding, deduced age of the Universe , now about 14,000 - 15,000 million years, no longer conflicts with that of the oldest known stellar objects in globular clusters. Moreover, the spatial geometry of the Universe appears to be "flat" - this is a strong confirmation of inflation (a short phase of very rapid expansion) in the very early Universe.

Ordinary matter, which comprises everything we know - from the atom to the stars - is composed of baryonic matter . It has been realized over the last few years that the matter we observe directly is only a fraction of all mass that is actually present in galaxies and clusters of galaxies, as estimated from measurements of internal motions in these objects. This has been referred to as the "dark matter problem" . Following the new measurements, a new component, "dark energy" (i.e., energy of the vacuum), must be added. It appears that this form of energy is dominating the Universe at the current time.

There is a profound philosophical repositioning of humankind implied by this result. This follows the first step which was taken by Copernicus who in the mid-sixteenth century dislodged us from the centre of the Universe. Not only does the material from which the visible galaxies, stars, the Earth and its inhabitants are made comprise only a small fration of the gravitating mass in the Universe. There is now a new component, the "dark energy" which joins the "dark matter" in shaping the large-scale geometric and dynamical structure.

Clearly, more observations are needed to further support the findings described here. They will soon be forthcoming, especially from new and large telescopes like the ESO Very Large Telescope (VLT) , that has recently delivered its first, impressive results.

But already now, on the verge of the new millenium, we are having a first glimpse of extremely exciting and fundamental aspects in the continuing human quest for the deep truths of nature. ملاحظات:


Ocean circulation

2006: Freshwater flowing into the North Atlantic could shut down the ocean conveyor belt that shuttles warm water toward Western Europe.

2016: The ocean conveyor belt may already be slowing, but it&rsquos not much of a conveyor belt at that.

Last year may have been Earth&rsquos hottest on record (SN: 2/20/16, p. 13). But for one small corner of the globe, 2015 was one of the coldest. Surface temperatures in the subpolar North Atlantic have chilled in recent years and, oddly enough, some research suggests global warming is partly responsible.

An influx of freshwater from melting glaciers and increasing rainfall can slow — and possibly even shut down — the ocean currents that ferry warm water from the tropics to the North Atlantic. About 10 years ago, scientists warned of a possible abrupt shutdown of this &ldquoocean conveyor belt.&rdquo After years of closely monitoring Earth&rsquos flowing oceans, researchers say a sudden slowdown isn&rsquot in the cards. Some researchers report that they may now be seeing a more gradual slowing of the ocean currents. Others, meanwhile, have discovered that Earth&rsquos ocean conveyor belt may be less of a sea superhighway and more of a twisted network of side roads.

The consequences of a sea current slowdown won&rsquot be anywhere near as catastrophic as the over-the-top weather disasters envisioned in the 2004 film The Day After Tomorrow, says Stephen Griffies, a physical oceanographer at NOAA&rsquos Geophysical Fluid Dynamics Laboratory. &ldquoThe doomsday scenario is overblown, but the possibility of a slowing down of the circulation is real and will have important impacts on Atlantic climates,&rdquo Griffies says.

EVERY WHICH WAY Tracking the motion of floating markers dropped into the northwest Atlantic (white-rimmed circles), researchers found that the idea of an ocean conveyor belt is overly simplistic. The markers quickly split up, ending up in many different destinations (solid circles). Amy S. Bower et al/Nature 2009

The Atlantic mixing that feeds the currents is powered by differences in the density of seawater. In the simple ocean conveyor-belt model, warm, less-dense surface water flows northward into the North Atlantic. Off Greenland, cold, denser water sinks into the deep ocean and flows southward. This heat exchange, known as the Atlantic overturning circulation, helps keep European cities warmer than their counterparts elsewhere in the world.

Ten years ago, scientists knew from past changes in Earth&rsquos climate that temperature shifts can disrupt this density balance. Freshwater from the shrinking Greenland ice sheet and increased rainfall make the North Atlantic waters less dense and therefore less likely to sink. Investigations into Earth&rsquos ancient climates show that the overturning circulation weakened around 12,800 years ago, probably causing cooling in Europe and sea level rise along North America&rsquos East Coast, as piled-up water in the north sloshed southward.

Tracking sea surface temperatures, researchers reported last year that the Atlantic overturning circulation significantly slowed during the 20th century, particularly after 1970. Comparing the recent slowdown with past events, the researchers reported in March in Nature Climate Change that the rapid weakening of the circulation is unprecedented in the last 1,000 years.

That result isn&rsquot the final word, though, says Duke University physical oceanographer Susan Lozier. Scientists have directly measured the speed of the ocean circulation only since the deployment of a network of ocean sensors in 2004. Earlier Atlantic circulation speed changes have to be gleaned from less reliable indirect sources such as sea surface temperature changes. &ldquoIf you look at the most recent results, there&rsquos a decline, yes,&rdquo she says. &ldquoBut we can&rsquot say that&rsquos part of a long-term trend right now.&rdquo And effects on Europe&rsquos climate could be masked by other factors.

Another challenge is that over the last 10 years, &ldquothe ocean conveyor-belt model broke,&rdquo Lozier said in February at the American Geophysical Union&rsquos Ocean Sciences Meeting in New Orleans. From 2003 through 2005, she and colleagues tracked the movements of 76 floating markers dropped into the North Atlantic and pulled around by ocean waters. If the model was right, these markers should have traveled along the southward-flowing part of the conveyor belt. Instead, the markers moved every which way, the researchers reported in 2009 in Nature.

&ldquoWe went from this simple ribbon of a conveyor belt to a complex flow field with multiple pathways,&rdquo Lozier says. Determining past and possible future effects of climate change on ocean currents will require more measurements and a better understanding of how the ocean truly flows, she says.

Even if the overturning circulation cuts out completely, the resulting cooling effect will probably be short-lived, Griffies says. &ldquoAt some point, even if the circulation collapses, it would only be 10 or 20 years before the global warming signal would overwhelm that cooling&rdquo in Europe, he says. &ldquoThis is not going to save us from a warmer planet.&rdquo

Drought conditions worsened by climate change helped fuel the civil unrest that led to 2011&rsquos Syrian civil war. Global security experts worry that continuing climate change will help spark more conflicts. Christiaan Triebert/Flickr (CC BY 2.0)


Ten Facts About Supernovae

Somewhere in the cosmos, a star is reaching the end of its life. Maybe it’s a massive star, collapsing under its own gravity. Or maybe it’s a dense cinder of a star, greedily stealing matter from a companion star until it can’t handle its own mass.

Whatever the reason, this star doesn’t fade quietly into the dark fabric of space and time. It goes kicking and screaming, exploding its stellar guts across the universe, leaving us with unparalleled brightness and a tsunami of particles and elements. It becomes a supernova.

1. The oldest recorded supernova dates back almost 2000 years

In 185 AD, Chinese astronomers noticed a bright light in the sky. Documenting their observations in the Book of Later Han, these ancient astronomers noted that it sparkled like a star, appeared to be half the size of a bamboo mat and did not travel through the sky like a comet. Over the next eight months this celestial visitor slowly faded from sight. They called it a “guest star.”

Two millennia later, in the 1960s, scientists found hints of this mysterious visitor in the remnants of a supernova approximately 8000 light-years away. The supernova, SN 185, is the oldest known supernova recorded by humankind.

2. Many of the elements we’re made of come from supernovae

Everything from the oxygen you’re breathing to the calcium in your bones, the iron in your blood and the silicon in your computer was brewed up in the heart of a star.

As a supernova explodes, it unleashes a hurricane of nuclear reactions. These nuclear reactions produce many of the building blocks of the world around us. The lion’s share of elements between oxygen and iron comes from core-collapse supernovae, those massive stars that collapse under their own gravity. They share the responsibility of producing the universe’s iron with thermonuclear supernovae, white dwarves that steal mass from their binary companions. Scientists also believe supernovae are a key site for the production of most of the elements heavier than iron.

3. Supernovae are neutrino factories

In a 10-second period, a core-collapse supernova will release a burst of more than 10 58 neutrinos, ghostly particles that can travel undisturbed through almost everything in the universe.

Outside of the core of a supernova, it would take a light-year of lead to stop a neutrino. But when a star explodes, the center can become so dense that even neutrinos take a little while to escape. When they do escape, neutrinos carry away 99 percent of the energy of the supernova.

Scientists watch for that burst of neutrinos using an early warning system called SNEWS. SNEWS is a network of neutrino detectors across the world. Each detector is programmed to send a datagram to a central computer whenever it sees a burst of neutrinos. If more than two experiments observe a burst within 10 seconds, the computer issues an automatic alert to the astronomical community to look out for an exploding star.

But you don’t have to be an expert astronomer to receive an alert. Anyone can sign up to be among the first to know that a star’s core has collapsed.

4. Supernovae are powerful particle accelerators

Supernovae are natural space laboratories they can accelerate particles to at least 1000 times the energy of particles in the Large Hadron Collider, the most powerful collider on Earth.

The interaction between the blast of a supernova and the surrounding interstellar gas creates a magnetized region, called a shock. As particles move into the shock, they bounce around the magnetic field and get accelerated, much like a basketball being dribbled closer and closer to the ground. When they are released into space, some of these high-energy particles, called cosmic rays, eventually slam into our atmosphere, colliding with atoms and creating showers of secondary particles that rain down on our heads.

5. Supernovae produce radioactivity

In addition to forging elements and neutrinos, the nuclear reactions inside of supernovae also cook up radioactive isotopes. Some of this radioactivity emits light signals, such as gamma rays, that we can see in space.

This radioactivity is part of what makes supernovae so bright. It also provides us with a way to determine if any supernovae have blown up near Earth. If a supernova occurred close enough to our planet, we’d be sprayed with some of these unstable nuclei. So when scientists come across layers of sediment with spikes of radioactive isotopes, they know to investigate whether what they’ve found was spit out by an exploding star.

In 1998, physicists analyzed crusts from the bottom of the ocean and found layers with a surge of 60Fe, a rare radioactive isotope of iron that can be created in copious amounts inside supernovae. Using the rate at which 60Fe decays over time, they were able to calculate how long ago it landed on Earth. They determined that it was most likely dumped on our planet by a nearby supernova about 2.8 million years ago.

6. A nearby supernova could cause a mass extinction

If a supernova occurred close enough, it could be pretty bad news for our planet. Although we’re still not sure about all the ways being in the midst of an exploding star would affect us, we do know that supernovae emit truckloads of high-energy photons such as X-rays and gamma rays. The incoming radiation would strip our atmosphere of its ozone. All of the critters in our food chain from the bottom up would fry in the sun’s ultraviolet rays until there was nothing left on our planet but dirt and bones.

Statistically speaking, a supernova in our own galaxy has been a long time coming.

Supernovae occur in our galaxy at a rate of about one or two per century. Yet we haven’t seen a supernova in the Milky Way in around 400 years. The most recent nearby supernova was observed in 1987, and it wasn’t even in our galaxy. It was in a nearby satellite galaxy called the Large Magellanic Cloud.

But death by supernova probably isn’t something you have to worry about in your lifetime, or your children’s or grandchildren’s or great-great-great-grandchildren’s lifetime. IK Pegasi, the closest candidate we have for a supernova, is 150 light-years away—too far to do any real damage to Earth.

Even that 2.8-million-year-old supernova that ejected its radioactive insides into our oceans was at least 100 light-years from Earth, which was not close enough to cause a mass-extinction. The physicists deemed it a “near miss.”

7. Supernovae light can echo through time

Just as your voice echoes when its sound waves bounce off a surface and come back again, a supernova echoes in space when its light waves bounce off cosmic dust clouds and redirect themselves toward Earth.

Because the echoed light takes a scenic route to our planet, this phenomenon opens a portal to the past, allowing scientists to look at and decode supernovae that occurred hundreds of years ago. A recent example of this is SN1572, or Tycho’s supernova, a supernova that occurred in 1572. This supernova shined brighter than Venus, was visible in daylight and took two years to dim from the sky.

In 2008, astronomers found light waves originating from the cosmic demolition site of the original star. They determined that they were seeing light echoes from Tycho’s supernova. Although the light was 20 billion times fainter than what astronomer Tycho Brahe observed in 1572, scientists were able to analyze its spectrum and classify the supernova as a thermonuclear supernova.

More than four centuries after its explosion, light from this historical supernova is still arriving at Earth.

8. Supernovae were used to discover dark energy

Because thermonuclear supernovae are so bright, and because their light brightens and dims in a predictable way, they can be used as lighthouses for cosmology.

In 1998, scientists thought that cosmic expansion, initiated by the big bang, was likely slowing down over time. But supernova studies suggested that the expansion of the universe was actually speeding up.

Scientists can measure the true brightness of supernovae by looking at the timescale over which they brighten and fade. By comparing how bright these supernovae appear with how bright they actually are, scientists are able to determine how far away they are.

Scientists can also measure the increase in the wavelength of a supernova’s light as it moves farther and farther away from us. This is called the redshift.

Comparing the redshift with the distances of supernovae allowed scientists to infer how the rate of expansion has changed over the history of the universe. Scientists believe that the culprit for this cosmic acceleration is something called dark energy.

9. Supernovae occur at a rate of approximately 10 per second

By the time you reach the end of this sentence, it is likely a star will have exploded somewhere in the universe.

As scientists evolve better techniques to explore space, the number of supernovae they discover increases. Currently they find over a thousand supernovae per year.

But when you look deep into the night sky at bright lights shining from billions of light-years away, you’re actually looking into the past. The supernovae that scientists are detecting stretch back to the very beginning of the universe. By adding up all of the supernovae they’ve observed, scientists can figure out the rate at which supernovae occur across the entire universe.

Scientists estimate about 10 supernovae occur per second, exploding in space like popcorn in the microwave.

10. We’re about to get much better at detecting far-away supernovae

Even though we’ve been aware of these exploding stars for millennia, there’s still so much we don’t know about them. There are two known types of supernovae, but there are many different varieties that scientists are still learning about.

Supernovae could result from the merger of two white dwarfs. Alternatively, the rotation of a star could create a black hole that accretes material and launches a jet through the star. Or the density of a star’s core could be so high that it starts creating electron-positron pairs, causing a chain reaction in the star.

Right now, scientists are mapping the night sky with the Dark Energy Survey, or DES. Scientists can discover new supernova explosions by looking for changes in the images they take over time.

Another survey currently going on is the All-Sky Automated Survey for Supernovae, or the ASAS-SN, which recently observed the most luminous supernova ever discovered.

In 2019, the Large Synoptic Survey Telescope, or LSST, will revolutionize our understanding of supernovae. LSST is designed to collect more light and peer deeper into space than ever before. It will move rapidly across the sky and take more images in larger chunks than previous surveys. This will increase the number of supernovae we see by hundreds of thousands per year.

Studying these astral bombs will expand our knowledge of space and bring us even closer to understanding not just our origin, but the cosmic reach of the universe.