Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Pierwsza znana galaktyka bez ciemnej materii
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Przed czterema laty informowaliśmy, że NASA wybrała przyszłą misję, która pozwoli lepiej zrozumieć ewolucję wszechświata oraz zbadać, na ile powszechne w naszej galaktyce są podstawowe składniki niezbędne do powstania życia. Misja SPHEREx (Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer) wystartowała 11 marca i właśnie przysłała pierwsze zdjęcia. W ciągu dwóch lat pracy ma dostarczyć danych o ponad 450 milionach galaktyk i ponad 100 milionach gwiazd w Drodze Mlecznej.
Mimo, że zdjęcia pochodzą z nieskalibrowanych jeszcze instrumentów, więc nie nadają się więc do prowadzenia badań, pokazują niezwykłe możliwości misji i – przede wszystkim – dowodzą, iż czujniki działają. Na każdym z sześciu obrazów, po jednym dla każdego z wyspecjalizowanych detektorów, widzimy jasne źródła światła, jak galaktyki czy gwiazdy. Każdy z nich powinien zawierać ponad 100 000 takich źródeł. Trzy górne obrazy prezentują ten sam obszar nieboskłonu, co trzy dolne. Widzimy tutaj pełne pole widzenia SPHEREx. To prostokątny obszar około 20-krotnie szerszy niż Księżyc w pełni widziany z Ziemi. Gdy w drugiej połowie kwietnia SPHEREx rozpocznie badania naukowe, będzie wykonywał około 600 takich ujęć na dobę.
Najnowszy teleskop NASA działa w podczerwieni i wykorzystuje 102 filtry, po 17 dla każdego z czujników. Dzięki temu, badając unikatową sygnaturę światła, będzie mógł wykrywać różne związki chemiczne i molekuły. Urządzenie pomoże też mierzyć odległość do zaobserwowanych obiektów, co pozwoli na badanie odległych galaktyk i tworzenie trójwymiarowej mapy wszechświata.
Zanim jednak SPHEREx przystąpi do badań, musi zostać odpowiednio przygotowany. Przez ostatnie dwa tygodnie inżynierowie z JPL (Jet Propulsion Laboratory), którzy zarządzają misją, sprawdzali stan teleskopu. Dotychczas wszystko działa bez zarzutu.
Obecnie trwa schłodzenie czujników i innego sprzętu do docelowej temperatury roboczej około -210 stopni Celsjusza. Bez osiągnięcia tak niskiej temperatury promieniowanie cieplne samego teleskopu uniemożliwiłoby rejestrowanie obrazu w podczerwieni. Co interesujące, chłodzenie jest całkowicie pasywne. SPHEREx nie wykorzystuje w tym celu elektryczności czy specjalnych chłodziw, dzięki czemu był tańszy i prostszy w budowie. A chłodzi się dzięki trzem stożkowatym osłonom, które chronią urządzenia przed ciepłem Słońca oraz Ziemi oraz specjalnym lustrom, które odbijają promieniowanie cieplne urządzeń bezpośrednio w przestrzeń kosmiczną.
Przesłane obrazy testowe dowiodły, że czujniki teleskopu zostały dobrze ustawione i zapewniają ostry obraz. To bardzo dobra informacja, gdyż odpowiedniego dostrojenia ostrości można było dokonać jedynie na Ziemi. W przestrzeni kosmicznej nie można już tego zmienić. Z tego, co widzimy na zdjęciach wynika, że zespół odpowiedzialny za instrumenty idealnie wykonał swoją robotę, cieszy się Jamie Bock, główny naukowiec misji.
SPHEREx zapewni naukowcom ogólny przegląd nieboskłonu. O ile teleskopy takie jak Webb czy Hubble badają bardzo szczegółowo niewielki wycinek nieba, SPHEREx zapewnia bardzo szeroki widok. Posłuży zresztą między innymi do określania celów obserwacyjnych dla bardziej precyzyjnych urządzeń. Możliwości nowego teleskopu są tak duże, że w ciągu dwóch lat aż czterokrotnie sfotografuje on całe niebo.
Program Explorer, w ramach którego powstał SPHEREx, to najstarszy wciąż kontynuowany program naukowy NASA. Pierwszą misją, jaką przeprowadzono w jego ramach, była Explorer 1 wystrzelona w 1958 roku. Dotychczas w ramach programu przeprowadzono około 100 misji w przestrzeni kosmicznej.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Węgiel i inne pierwiastki nie dryfują bezwładnie w przestrzeni kosmicznej, zauważyli naukowcy z USA i Kanady. Okazuje się, że w aktywnych galaktykach – takich jak Droga Mleczna – w których wciąż powstają nowe gwiazdy, pierwiastki są transportowane w formie wielkich strumieni. Krążą w galaktyce, wychodzą poza nią i wracają, zanim w wyniku oddziaływania grawitacji i innych sił nie utworzą planet, gwiazd, księżyców czy asteroid. To zaś oznacza, że pierwiastki w naszych organizmach, zanim do nich trafiły, mogły spędzić sporo czasu w przestrzeni międzygalaktycznej, wchodząc w skład ośrodka okołogalaktycznego (CGM).
Pomyślmy o ośrodku okołogalaktycznym jak o wielkiej stacji kolejowej. Bez przerwy wypycha materiał na zewnątrz i go z powrotem zasysa. Ciężkie pierwiastki, które powstały w gwiazdach, są wypychane z ich galaktyk macierzystych w wyniku eksplozji supernowych i trafiają do przestrzeni międzygalaktycznej, a następnie są z powrotem wciągane do galaktyki, gdzie biorą udział w tworzeniu gwiazd i planet, mówi doktorantka Samantha Garza z University of Washington, jedna z autorek pracy opublikowanej na łamach Astrophysical Journal Letters.
Naukowcy zauważają, że odkrycie tego procesu ma olbrzymie znaczenie dla naszego zrozumienia procesu ewolucji galaktyk. Jego implikacje dla ewolucji oraz natury dostępnych rezerwuarów węgla są ekscytujące. Ten sam węgiel, który tworzy nasze ciała, prawdopodobnie spędził dużo czasu poza galaktyką, mówi profesor Jessica Werk.
W 2011 roku po raz pierwszy potwierdzono hipotezę, że aktywne galaktyki są otoczone przez ośrodek okołogalatyczny, olbrzymią chmurę materiału zawierającą gorące gazy. Teraz Garza, Werk i ich współpracownicy odkryli, że w ośrodku tym krążą również pierwiastki powstające w niższych temperaturach, takie jak węgiel. Możemy potwierdzić, że ośrodek okołogalaktyczny działa jak gigantyczny rezerwuar zarówno węgla jak i tlenu. I, przynajmniej w odniesieniu do galaktyk tworzących gwiazdy, uważamy, że materiał ten wraca do galaktyki w procesie recyklingu, stwierdza Garza.
Jedna z postawionych przez naukowców hipotez mówi, że to spowolnienie lub zaprzestanie tego recyklingu pomiędzy galaktyką a ośrodkiem okołogalaktycznym jest odpowiedzialne za przerwanie procesu tworzenia się nowych gwiazd.
Badacze wykorzystali instrument Cosmic Origin Spectrograph, który znajduje się na Teleskopie Hubble'a, do obserwacji, w jaki sposób ośrodek okołogalaktyczny 11 galaktyk tworzących gwiazdy wpływa na światło z 9 odległych kwazarów. W ten sposób odkryli, że część tego światła je pochłaniana przez węgiel znajdujący się w medium. I że tego węgla jest dużo. Okazało się również, że węgiel ten można wykryć w odległości nawet 400 tysięcy lat świetlnych od macierzystej galaktyki.
Teraz celem naukowców jest opisanie innych pierwiastków wchodzących w skład ośrodka okołogalaktycznego, określenie różnic pomiędzy składem ośrodka wokół poszczególnych galaktyk i porównanie tego składu pomiędzy galaktykami, w których wciąż powstają gwiazdy, a tymi, w którym proces formowania gwiazd w dużej mierze się zatrzymał.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W Kwintecie Stephana, na galaktycznym skrzyżowaniu, w którym dawne kolizje galaktyk pozostawiły po sobie liczne szczątki, dochodzi właśnie do kolejnego zderzenia. Bierze w nim udział galaktyka pędząca z prędkością 3,2 milionów km/h. Kolizję, w bezprecedensowej rozdzielczości, zaobserwował międzynarodowy zespół naukowy korzystający z William Herschel Telescope Enhaced Area Velocity Explorer (WEAVE). To supernowoczesny spektrograf, zamontowany przed dwoma laty na William Herschel Telescope na Wyspach Kanaryjskich.
Zderzenie zostało spowodowane przez galaktykę NGC 7318b, która przedziera się przez Kwintet. W jego efekcie powstała potężna fala uderzeniowa, podobna do fali, jaka ma miejsce, gdy samolot przekracza barierę dźwięku.
Kwintet Stephana został odkryty około 150 lat temu. To grupa powiązanych ze sobą grawitacyjnie pięciu galaktyk. Cztery z nich znajdują się w odległości około 290 milionów lat świetlnych od nas, piąta położona jest w odległości 40 milionów lś. Kwintet jest idealnym naturalnym laboratorium służącym do badań interakcji pomiędzy galaktykami. Nic więc dziwnego, że stał się pierwszym celem obserwacyjnym WEAVE.
Doktor Marina Arnaudova z University of Hertfordshire, która stoi na czele grupy badawczej, mówi, że Kwintet nie tylko doświadcza kolejnego w swej historii potężnego zderzenia, ale dzięki niemu astronomowie odkryli podwójną naturę fali uderzeniowej. W miarę, jak wędruje ona przez zimy gaz, ma prędkość hipersoniczną, w medium międzygalaktycznym Kwintetu porusza się z prędkością kilkunastokrotnie większą od prędkości dźwięku. Fala jest tak potężna, że wyrywa elektrony z atomów, pozostawiając za sobą świecący gaz, który obserwujemy za pomocą WEAVE. Jednak gdy fala przechodzi przez otaczający Kwintet gorący gaz, staje się znacznie słabsza. Zamiast dokonywać w nim zniszczeń, fala kompresuje gaz, co prowadzi do pojawienia się emisji w zakresie fal radiowych, którą rejestrują radioteleskopy, takie jak Low Frequency Array (LOFAR), doaje doktorant Soumyadeep Das.
Nowe, niezwykle szczegółowe informacje, zebrano dzięki połączeniu danych z WEAVE, LOFAR, Very Large Array i Teleskopu Jamesa Webba. Eksperci są przede wszystkim zachwyceni możliwościami WEAVE. Maja nadzieję, że nowy instrument zrewolucjonizuje naszą wiedzę o wszechświecie. Już ta pierwsza praca naukowa powstała za jego pomocą pokazała, jak wielki potencjał tkwi w spektrografie.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Gdyby większość ciemnej materii istniała nie w postaci w formie cząstek, a mikroskopijnych czarnych dziur, to mogłyby one wpływać na orbitę Marsa tak, że bylibyśmy w stanie wykryć to za pomocą współczesnej technologii. Zatem zmiany orbity Czerwonej Planety mogłyby posłużyć do szukania ciemnej materii, uważają naukowcy z MIT, Uniwersytetu Stanforda i Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz. A wszystko zaczęło się od odrodzenia hipotezy z lat 70. XX wieku i pytania o to, co stałoby się z człowiekiem, przez którego przeszłaby miniaturowa czarna dziura.
Pomysł, że większość ciemnej materii, której wciąż nie potrafimy znaleźć, istnieje w postaci miniaturowych czarnych dziur, narodził się w latach 70. Wysunięto wówczas hipotezę, że u zarania wszechświata z zapadających się chmur gazu powstały niewielkie czarne dziury, które w miarę ochładzania się i rozszerzania wszechświata, rozproszyły się po nim. Takie czarne dziury mogą mieć wielkość pojedynczego atomu i masę największych znanych asteroid. W ostatnich latach hipoteza ta zaczęła zdobywać popularność w kręgach naukowych.
Niedawno jeden z autorów badań, Tung Tran, został przez kogoś zapytany, co by się stało, gdyby taka pierwotna czarna dziura przeszła przez człowieka. Tran chwycił za coś do pisania i wyliczył, że gdyby tego typu czarna dziura minęła przeciętnego człowieka w odległości 1 metra, to osoba taka zostałaby w ciągu 1 sekundy odrzucona o 6 metrów. Badacz wyliczył też, że prawdopodobieństwo, by taki obiekt znalazł się w pobliżu kogokolwiek na Ziemi jest niezwykle małe.
Jednak Tung postanowił sprawdzić, co by się stało, gdyby miniaturowa czarna dziura przeleciała w pobliżu Ziemi i spowodowała niewielkie zmiany orbity Księżyca. Do pomocy w obliczeniach zaprzągł kolegów. Wyniki, które otrzymaliśmy, były niejasne. W Układzie Słonecznym mamy do czynienia z tak dynamicznym układem, że inne siły mogłyby zapobiec takim zmianom, mówi uczony.
Badacze, chcąc uzyskać jaśniejszy obraz, stworzyli uproszczoną symulację Układu Słonecznego składającego się z wszystkich planet i największych księżyców. Najdoskonalsze symulacje Układu biorą pod uwagę ponad milion obiektów, z których każdy wywiera jakiś wpływ na inne. Jednak nawet nasza uproszczona symulacja dostarczyła takich danych, które zachęciły nas do bliższego przyjrzenia się problemowi, wyjaśnia Benjamin Lehmann z MIT.
Na podstawie szacunków dotyczących rozkładu ciemnej materii we wszechświecie i masy miniaturowych czarnych dziur naukowcy obliczyli, że taka wędrująca we wszechświecie czarna dziura może raz na 10 lat trafić do wewnętrznych regionów Układu Słonecznego. Wykorzystując dostępne symulacje rozkładu i prędkości przemieszczania się ciemnej materii w Drodze Mlecznej, uczeni symulowali przeloty tego typu czarnych dziur z prędkością około 241 km/s. Szybko odkryli, że o ile efekty przelotu takiej dziury w pobliżu Ziemi czy Księżyca byłyby trudne do obserwowania, gdyż ciężko byłoby stwierdzić, że widoczne zmiany wywołała czarna dziura, to w przypadku Marsa obraz jest już znacznie jaśniejszy.
Z symulacji wynika bowiem, że jeśli pierwotna czarna dziura przeleciałaby w odległości kilkuset milionów kilometrów od Marsa, po kilku latach orbita Czerwonej Planety zmieniłaby się o około metr. To wystarczy, by zmianę taką wykryły instrumenty, za pomocą których badamy Marsa.
Zdaniem badaczy, jeśli w ciągu najbliższych dziesięcioleci zaobserwujemy taką zmianę, powinniśmy przede wszystkim sprawdzić, czy nie została ona spowodowana przez coś innego. Czy to nie była na przykład nudna asteroida, a nie ekscytująca czarna dziura. Na szczęście obecnie jesteśmy w stanie z wieloletnim wyprzedzeniem śledzić tak wielkie asteroidy, obliczać ich trajektorie i porównywać je z tym, co wynika z symulacji dotyczących pierwotnych czarnych dziur, przypomina profesor David Kaiser z MIT.
A profesor Matt Caplan, który nie był zaangażowany w badania, dodaje, że skoro mamy już obliczenia i symulacje, to pozostaje najtrudniejsza część – znalezienie i zidentyfikowanie prawdziwego sygnału, który potwierdzi te rozważania.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Japoński akcelerator cząstek SuperKEKB pobił światowy rekord świetlności. Pracujący przy nim naukowcy obiecują, że to dopiero początek. W ciągu najbliższych lat chcą zwiększyć świetlność urządzenia aż 40-krotnie, co ma pozwolić zarówno na odkrycie ciemnej materii, jak i wyjście z fizyką poza Model Standardowy. Mamy nadzieję, że akcelerator pozwoli nam wykryć ciemną materię – o ile ona istnieje – i badać ją w niedostępny obecnie sposób, mówi profesor Kay Kinoshita z University of Cincinnati.
Świetlność akceleratora to liczba kolizji, która w nim zachodzi. Podczas tych zderzeń powstają nowe cząstki. Im więc więcej zderzeń, tym więcej cząstek, więcej danych i większa szansa n a zarejestrowanie czegoś nowego.
SuperKEKB zderza pozytony i elektrony przyspieszane w 3-kilometrowym tunelu. Akcelerator został uruchomiony w 2018 roku i naukowcy ciągle pracują nad zwiększaniem jego jasności. Profesor Alan Schwartz i jego studenci z University of Cincinnati zaprojektowali i zbudowali jeden z detektorów akceleratora. To krok milowy w projektowaniu akceleratorów. SuperKEKB wykorzystuje architekturę tzw. „nano strumieni”. W technice tej strumienie cząstek są ściskane wzdłuż osi pionowej, dzięki czemu są bardzo cienkie, wyjaśnia Schwartz. To pierwszy na świecie akcelerator, który korzysta z tej techniki.
Ze względu na rozmiary cząstek, szansa, że dojdzie do zderzenia, jest niewielka. Im bardziej ściśnięty strumień, tym większe zagęszczenie cząstek i tym większe prawdopodobieństwo zderzeń. Obecnie wysokość wiązki w punkcie zderzenia wynosi 220 nanometrów. W przyszłości ma to być zaledwie 50 nanometrów, czyli około 1/1000 grubości ludzkiego włosa.
Profesor Kay Kinoshita poświęciła całą swoją naukową karierę zagadnieniu zwiększania świetlności akceleratorów. Uczona pracuje nad tym zagadnieniem od 1982 roku. To bardzo interesujące, gdyż jest bardzo wymagające. Wiesz, że robisz coś, czego nikt nigdy nie zrobił, mówi.
Poprzednik SuperKEKB, akcelerator KEKB, który działał w latach 1999–2010 w KEK (Organizacja Badań nad Akceleratorami Wysokich Energii), również był światowym rekordzistą. Urządzenie pracowało ze świetlnością 2,11x1034 cm-2s-1. Dopiero w 2018 roku rekord ten został pobity przez Wielki Zderzacz Hadronów, który osiągnął świetlność 2,14x1034 cm-2s-1. Rekord LHC nie utrzymał się długo, dnia 15 czerwca 2020 roku SuperKEKB osiągnął świetlność 2,22x1034 cm-2s-1. Już tydzień później, 21 czerwca naukowcy poinformowali o nowym rekordzie. Teraz SuperKEKB pracuje ze świetlnością wynoszącą 2,40x1034 cm-2s-1.
W ciągu najbliższych lat świetlność SuperKEKB ma wzrosnąć 40-krotnie. Docelowo ma ona wynieść 8x1035 cm-2s-1.
Sukces SuperKEKB to sukces międzynarodowej współpracy. Nadprzewodzące magnesy, które ostatecznie skupiają strumienie cząstek zostały zbudowane we współpracy z amerykańskimi Brookhaven National Laboratory oraz Fermi National Accelerator Laboratory. Systemy monitorowania kolizji to dzieło SLAC National Accelerator Laboratory i University of Hawaii. Naukowcy ze Szwajcarii (CERN), Francji (IJCLab), Chin (IHEP) i USA (SLAC) biorą udział w pracach i badaniach, w których wykorzystywany jest akcelerator. Wykorzystujący diament system monitorowania promieniowania oraz system przerywania wiązki to dzieło włoskich Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej oraz Uniwersytetu w Trieście, a system monitorowania jasności powstał w Rosji.
Wiązki elektronów i pozytonów rozpędzane w SuperKEKB zderzają się w centrum detektora Belle II, który opisywaliśmy przed 2 laty. To niezwykłe urządzenie zostało zbudowane przez grupę 1000 fizyków i inżynierów ze 119 uczelni z 26 krajów świata. I to właśnie wewnątrz Belle II naukowcy mają nadzieję znaleźć ciemną materię i rozpocząć badania jej właściwości.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.