Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Po roku przerwy, w czasie którego był rozbudowywany, wykrywacz fal grawitacyjnych LIGO ponownie rozpoczyna pracę. Dzisiaj, 1 kwietnia, uruchomione zostaną detektory w stanach Waszyngton i Luizjana. Tym razem w pracy będzie je wspierał włoski detektor Virgo, a za kilka miesięcy do współpracy może dołączyć japoński KAGRA.

Naukowcy mają nadzieję, że udoskonalony LIGO ściśle współpracujący z innymi wykrywaczami zarejestruje więcej fal grawitacyjnych i będzie w stanie bardziej precyzyjnie wyśledzić ich pochodzenie. Większość prac ulepszających polegało na zwiększeniu mocy wykorzystywanego lasera. To zwiększyło czułość, mówi profesor Jolien Creighton z University of Wisconsin Milwaukee.

Fale grawitacyjne ściskają i rozciągają przestrzeń o 1 część na 10^21, co oznacza, że cała Ziemia jest ściskana lub rozciągana o 1/100000 nanometra, czyli mniej więcej o grubość jądra atomu. W ramach eksperymentu LIGO zbudowano dwa interferometry ułożone w kształt litery L o długości 4 kilometrów każdy. Na końcach tuneli umieszczono lustra odbijające światło. W stronę luster wystrzeliwany jest promień lasera, który odbija się i powraca do detektorów. Jeśli promienie przebyły drogę o różnej długości, pomiędzy promieniami dojdzie do interferencji. Badając interferencję naukowcy są w stanie zmierzyć relatywną długość obu ramion z dokładnością do 1/10 000 szerokości protonu. To wystarczająca dokładność, by wykryć ewentualne zmiany długości obu ramion interferometrów spowodowane obecnością fal grawitacyjnych. W skład LIGO wchodzą dwa laboratoria - w stanach Luizjana i Waszyngton.

W ramach rozbudowy przybliżono się też do fizycznych granic czułości LIGO, które są wyznaczane przez zasadę nieoznaczoności. Czułość wykrywacza zwiększono „kwantowo ściskając” światło lasera. Dzięki temu długość tuneli można mierzyć z jeszcze większą dokładnością. Dodanie do detektorów z Waszyngtonu i Luizjany urządzeń z Włoch i Japonii pozwoli na bardziej precyzyjną triangulację danych i lepsze określenie źródła pochodzenia sygnału.

Profesor Creighton mówi, że LIGO będzie przyglądał się takim samym źródłom sygnału, co wcześniej: zderzeniom czarnych dziur, gwiazd neutronowych lub kombinacji obu. Uczony jest pewien, że teraz wykrywanych będzie więcej zderzeń czarnych dziur. Mamy też nadzieję, że zobaczymy kolizję układu podwójnego gwiazd neutronowych oraz czarnej dziury, stwierdza. Jednak, jako że dotychczas takiego zjawiska nie zaobserwowano, trudno jest mówić, jak często ono występuje. Jednak po udoskonaleniu LIGO zajrzy jeszcze głębiej w przestrzeń kosmiczną, więc powinniśmy zaobserwować nawet rzadkie wydarzenia, mówi Creighton.

LIGO może też obserwować wybuchy supernowych oraz szybko obracające się samotne gwiazdy neutronowe. Jeśli taki obrót nie jest perfekcyjnie symetryczny, to powinny powstawać fale grawitacyjne, wyjaśnia Creighton. Taki sygnał będzie słaby, ale stały, więc im dłużej LIGO będzie pracował, tym większa szansa na jego zarejestrowanie.

Specjaliści spodziewają się również, że fale grawitacyjne mogą nieść ze sobą niezwykle subtelne echa Wielkiego Wybuchu i mają nadzieję, że uda się je wykryć. Zawsze jest nadzieja, że zobaczymy coś niespodziewanego. I są rzeczy, których nie potrafimy do końca przewidzieć, dodaje Creighton.

LIGO będzie pracował przez rok. Później ponownie zostanie wyłączony i znacząco udoskonalony w ramach projektu ALIGO+.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu w Kopenhadze, badając populacje gwiazd poza Drogą Mleczną, dokonali odkrycia, które może zmienić nasze rozumienie wielu procesów astronomicznych, w tym tworzenia się czarnych dziur, powstawania supernowych oraz tego, dlaczego galaktyki umierają.
      Od lat 50. ubiegłego wieku przyjmuje się, że populacje gwiazd w innych galaktykach są podobne do tej, którą obserwujemy w Drodze Mlecznej – składają się one z gwiazd o dużej, średniej i małej masie. Duńscy naukowcy, na podstawie obserwacji 140 000 galaktyk do których analizy wykorzystano liczne zaawansowane modele, doszli do wniosku, że rozkład mas gwiazd w innych galaktykach wcale nie jest podobny do tego, co obserwujemy w najbliższym sąsiedztwie. Okazało się, że w odległych galaktykach gwiazdy mają zwykle większą masę niż w Drodze Mlecznej i u jej sąsiadów.
      Masa gwiazd wiele nam mówi. Jeśli zmienimy masę gwiazd, zmieni się też liczba supernowych oraz czarnych dziur powstających z masywnych gwiazd. Zatem uzyskane przez nas wyniki oznaczają, że musimy jeszcze raz rozważyć wiele naszych założeń, gdyż odległe galaktyki wyglądają inaczej niż nasza, mówi główny autor badań, Alber Sneppen z Instytutu Nielsa Bohra.
      Założenie, że rozkład wielkości i mas gwiazd z w odległych galaktykach jest taki sam jak w naszej, przyjęto przed około 70 laty dlatego, że nie wyliśmy w stanie wystarczająco szczegółowo galaktyk tych badać. Widzieliśmy jedynie wierzchołek góry lodowej i od dawna podejrzewaliśmy, że założenie, iż inne galaktyki wyglądają jak nasza, nie jest zbyt dobrym założeniem. Nikt jednak nie próbował dowieść, że w innych galaktykach populacje gwiazd wyglądają inaczej. Nasze badania pozwoliły nam to wykazać, a to otwiera drogę do lepszego zrozumienia tworzenia się galaktyk i ich ewolucji, wyjaśnia profesor Charles Steinhardt.
      Naukowcy wykorzystali katalog COSMO, wielką międzynarodową bazę danych zawierającą ponad milion obserwacji światła z galaktyk, od takich znajdujących się w naszym najbliższym sąsiedztwie, po obiekty odległe o 12 miliardów lat świetlnych. Autorzy analizy twierdzą na przykład, że odkryli, dlaczego w pewnym momencie galaktyki przestają tworzyć nowe gwiazdy. Teraz, gdy lepiej określiliśmy masy gwiazd, widzimy nowy wzorzec. Najmniej masywne galaktyki tworzą gwiazdy, a bardziej masywne ich nie tworzą. To wskazuje, że istnieje uniwersalny trend opisujący śmierć galaktyk, mówi Sneppen.
      Z badań wynika również, że większość galaktyk posiada bardziej masywne populacje gwiazd, niż sądzono. Ze szczegółami pracy można zapoznać się na łamach The Astrophysical Journal.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Astronomowie pracujący przy Event Horizon Telescope (EHT, Teleskop Horyzontu Zdarzeń) pokazali pierwszy obraz Sagittariusa A*, czyli supermasywnej czarnej dziury znajdującej się w centrum Drogi Mlecznej. Co prawda nie jesteśmy w stanie dostrzec samej czarnej dziury, ale możemy zobrazować rozgrzany świecący gaz krążący wokół niej. EHT zarejestrował światło zakrzywione przez potężną grawitację Sgr A*, która jest 4 000 000 razy bardziej masywna od Słońca.
      Teleskop Horyzontu Zdarzeń to projekt naukowy, w którym uczestniczą radioteleskopy rozsiane po cały świecie. Celem projektu jest obserwacja Sgr A* i M87*, co ma pozwolić na weryfikację OTW, zrozumienie procesu akrecji oraz powstawania dżetów wokół czarnych dziur.
      Byliśmy zaskoczeni tym, jak dobrze rozmiary dysku otaczającego czarną dziurę zgadza się z Ogólną Teorią Względności Einsteina, mówi Geoffrey Bower z EHT. Te bezprecedensowe obserwacje znakomicie uzupełniają naszą wiedzę o tym, co dzieje się w centrum naszej galaktyki i dają nam wgląd w interakcje pomiędzy masywnymi czarnymi dziurami, a otoczeniem.
      Przed trzema laty EHT pokazał nam pierwszy w historii obraz czarnej dziury. Zobrazował wówczas M87*, znajdującą się w centrum galaktyki Messier 87.
      Teraz widzimy, że Sgr A* jest bardzo podobna do M87*, mimo tego, że jest od niej ponad tysiąc razy mniejsza i mniej masywna. Mamy dwa całkowicie różne typy galaktyk i dwie czarne dziury o zupełnie innych masach. Ale blisko krawędzi dziury te wyglądają zadziwiająco podobnie, stwierdza Sera Makroff z Uniwersytetu w Amsterdamie.
      Uzyskanie obrazu Sgr A* było znacznie trudniejsze niż M87*. Gaz w pobliżu obu tych czarnych dziur porusza się z taką samą prędkością bliską prędkości światła. Jednak o ile obiegnięcie M87* zajmuje gazowi dni lub tygodnie, to w przypadku SgrA* są to zaledwie minuty. A to oznacza, że jasność gazu i jej wzorzec szybko się zmieniają. Próba sfotografowania takiego obiektu przypomina próbę uzyskania ostrego zdjęcia szczeniaka próbującego schwytać własny ogon, wyjaśnia Chi-kwan Chan z University of Arizona.
      Naukowcy musieli więc opracować zaawansowane narzędzia, które brałyby pod uwagę ruch gazu wokół Sgr A*. O ile zatem M87* była łatwiejszym, bardziej stabilnym obiektem do zobrazowania, w przypadku którego niemal wszystkie zdjęcia wyglądały tak samo, to Sgr A* na każdym z ujęć wyglądała inaczej. Potrzeba było współpracy 300 specjalistów z 80 instytucji na całym świecie, by uzyskać pierwszy uśredniony obraz czarnej dziury w centrum Drogi Mlecznej.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Egzotyczne, szybko rotujące obiekty, są w kręgu zainteresowań astrofizyków. Polscy astronomowie próbują uzyskać informacje o warunkach fizycznych panujących we wnętrzu szybko rotujących gwiazd neutronowych. W pracy opublikowanej w The Astronomical Journal [PDF] wzbogacili analizy o efekty wynikające ze zjawiska pociemnienia grawitacyjnego.
      Gwiazdy neutronowe są jednymi z ekstremalnych obiektów we Wszechświecie. Gęstość materii w ich wnętrzach dwukrotnie przekracza gęstość jądra atomowego. W takich warunkach, w jądrze gwiazdy, mogą pojawiać się tak egzotyczne stany, jak kondensaty pionów, kaonów, a nawet swobodne kwarki. Centrum gwiazdy może być w stanie nadciekłym lub nadprzewodzącym. Materii w takich warunkach, jakie występują we wnętrzach gwiazd neutronowych, nie jesteśmy w stanie otrzymać w żadnym ziemskim laboratorium. Jedynym sposobem na jej badanie pozostają obserwacje astronomiczne. Stworzone modele teoretyczne opisują strukturę wnętrza gwiazdy neutronowej przy założonych właściwościach i składzie materii ją tworzącej. Użyteczną dla astronomii obserwacyjnej formą przedstawienia tych modeli jest zależność promienia gwiazdy neutronowej od jej masy. Zatem wyznaczenie mas i promieni dla kilku, kilkunastu gwiazd i skonfrontowanie ich z przewidywaniami modeli, pozwoliłoby na weryfikację założeń teoretycznych na temat własności materii wnętrza gwiazdy neutronowej.
      Polski zespół astronomów i astrofizyków, w skład którego wchodzą dr Agnieszka Majczyna (NCBJ), prof. Jerzy Madej (Obserwatorium Astronomiczne UW), prof. Agata Różańska (Centrum Astronomiczne im. M. Kopernika, PAN) oraz mgr Mirosław Należyty, realizuje projekt mający na celu wyznaczenie mas i promieni gwiazd neutronowych. Zaproponowana przez nich metoda polega na modelowaniu widm promieniowania gwiazd neutronowych i dopasowania ich do widm gwiazd neutronowych obserwowanych w zakresie rentgenowskim. Stworzony przez nich model – ATM24 uwzględnia wiele istotnych efektów, jak na przykład rozpraszanie fotonów na gorących elektronach (rozpraszanie Comptona). Niedawno autorzy wzbogacili model o kolejny ważny efekt – pociemnienie grawitacyjne.
      Pociemnienie grawitacyjne występuje w gwiazdach odkształconych zarówno wskutek sił pływowych (w układzie podwójnym gwiazd) jak i rotacji. Gwiazdy neutronowe, choć silnie związane grawitacyjnie, ze względu na szybką rotację, dochodzącą nawet do tysiąca obrotów na sekundę, ulegają odkształceniu. Rotująca gwiazda przypomina elipsoidę obrotową – nieznacznie spłaszczoną na biegunach kulę. Taki kształt gwiazdy powoduje różnicę w wartości przyspieszenia grawitacyjnego, a tym samym temperatury w poszczególnych obszarach na jej powierzchni. Taka gwiazda wygląda na gorętszą, gdy obserwuje się ją od strony bieguna, gdzie grawitacja jest większa, niż gdyby patrzeć na nią w płaszczyźnie równika. W tej klasie obiektów szybko rotujące gwiazdy neutronowe są więc dobrymi kandydatami do badań efektu pociemnienia grawitacyjnego. Efekt pociemnienia grawitacyjnego jest znany od 1924, jednak w teoretycznych modelach atmosfer gwiazdowych, opisujących rozkład widmowy promieniowania, nie był uwzględniany. Powszechnie dotąd przyjmowane założenie jednorodnej grawitacji i temperatury na powierzchni odkształconej gwiazdy jest jedynie przybliżeniem, które autorzy porzucili w ramach swojej pracy.
      Zbadaliśmy wpływ efektu pociemnienia grawitacyjnego na obserwowane widmo szybko rotującej, spłaszczonej gwiazdy neutronowej – mówi dr Agnieszka Majczyna z Zakładu Astrofizyki NCBJ. W naszym modelu widma promieniowania uwzględniamy przyczynki pochodzące od obszarów o różnych wartościach temperatury i przyspieszenia grawitacyjnego na powierzchni gwiazdy neutronowej, widzianej przez odległego obserwatora. Obliczona przez nas siatka modeli jest pierwszą taką w skali światowej. Nasze badania jasno pokazują, że efekt pociemnienia grawitacyjnego silnie wpływa na kształt widma i powinien być uwzględniany w realistycznych modelach atmosfer rotujących gwiazd neutronowych. Naukowcy nadal pracują nad udoskonalaniem modeli widm promieniowania rotujących gwiazd neutronowych. Kolejnym etapem naszego projektu będzie ulepszenie zaproponowanej przez nas metody wyznaczania masy i promienia gwiazdy neutronowej oraz stworzenie rozległej siatki teoretycznych modeli widm promieniowania. Ulepszona metoda dopasowania policzonej siatki modeli, zastosowana do obecnych lub przyszłych widm, obserwowanych pozwoli na nałożenie ograniczeń na własności supergęstej materii, która występuje we wnętrzu gwiazdy neutronowej – dodaje dr Majczyna.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Profesor Bożena Czerny z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN jest pierwszą Polką uhonorowaną Nagrodą im. Lodewijka Woltjera przez Europejskie Towarzystwo Astronomiczne. Polska uczona została nagrodzona za wkład w zrozumienie fizyki dysków akrecyjnych i obszarów powstawania szerokich linii emisyjnych w aktywnych jądrach galaktyk, a także za prace nad kwazarami i ciemną energią.
      Profesor Czerny ukończyła fizykę teoretyczną na Uniwersytecie Warszawskim. W 1978 roku rozpoczęła pracę w Centrum Astronomicznym im. Mikołaja Kopernika PAN. W 1984 roku uzyskała tytuł doktora. Jej rozprawa dotyczyła dysków akrecyjnych. W 2015 roku rozpoczęła pracę w Centrum Fizyki Teoretycznej PAN. W latach 2012–2020 była wydawcą naukowym The Astrophysical Journal Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego, w 2019 roku Czeska Akademia Nauk uhonorowała panią profesor Medalem Zasługi im. Ernsta Macha.
      Zainteresowania naukowe profesor Czerny dotyczą głównie modelowania procesów zachodzących w pobliżu czarnych dziur w centrach aktywnych galaktyk, w układach podwójnych oraz porównywania modeli z danymi obserwacyjnymi. Już na początku swojej kariery naukowej zaczęła badać fizyczne podstawy ruchu materii z wewnętrznych obszarów dysku akrecyjnego w kierunku horyzontu zdarzeń. Jest jednym z pionierów badań nad zmiennością promieniowania rentgenowskiego w aktywnych centrach galaktyk i pionowym ułożeniem warstw w dyskach akrecyjnych.
      We współpracy z naukowcami z Uniwersytetów Cambridge, Harvarda i Leicester badała emisję z dysków akrecyjnych w aktywnych jądrach galaktyk. Badała niestabilności dysków akrecyjnych, a w 2011 roku stworzyła, bazujący na ciśnieniu promieniowania działającym na pył nowy model struktury obszarów powstawania szerokich linii emisyjnych (FRADO – Failed Radiatively Accelerated Dusty Outflow). W ostatnim czasie uczona skupia się na pomiarach światła w echo odległych kwazarów, by w ten sposób dokładniej określić odległość do nich.
      Cieszę się, że jako Polka mogę mieć tak duży wkład w rozwój fizyki i astronomii. Każda publikacja, nowe odkrycie i zdobywane nagrody motywują do dalszego działania. Wierzę w to, że swoją aktywnością otwieram furtkę do lepszego zrozumienia wszechświata, mówi profesor Czerny.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed dwoma laty Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO) poinformowało o odkryciu najbliższej Ziemi czarnej dziury. Jednak najnowsze badania przeprowadzone m.in. na Uniwersytecie Katolickim w Leuven (KU Leuven) pokazały, że w układzie HR 6819 nie ma czarnej dziury. Składa się on za to z dwóch gwiazd, z których jedna pochłania drugą.
      Autorzy pierwotnych badań nad HR 6819 twierdzili, że odległy od nas o 1000 lat świetlnych układ składa się z czarnej dziury, gwiazdy obiegającaj ją zaledwie w ciągu 40 dni oraz jeszcze jednej gwiazdy, na znacznie szerszej orbicie wokół tych dwóch obiektów.
      Jednak zespół badawczy z KU Leuven, na którego czele stała doktorantka Julia Bodensteiner zaproponował właśnie inną interpretację danych. Zdaniem belgijskich naukowców HR 6819 składa się wyłącznie z dwóch gwiazd, obiegających się wciągu 40 dni. Jedna z tych gwiazd została odarta przez swojego towarzysza ze znacznej ilości materii.
      Osiągnęliśmy limit możliwych do zdobycia danych. Musieliśmy więc przyjąć inną strategię obserwacyjną, by zdecydować, który scenariusz jest bardziej możliwy, mówi Abigail Frost z KU Leuven. Zespoły z ESO i KU Leuven połączyły więc siły.
      Naukowcy zdecydowali się wykorzystać Very Large Telescope Interferometer (VLTI). VLTI to jedyne urządzenie, które mogło dostarczyć nam decydujących informacji, pozwalających na rozstrzygnięcie, jak naprawdę wygląda HR 6819, dodaje Dietrich Baade, współautor wcześniejszych badań. Scenariusze, które rozważaliśmy, były jasno opisane i można było je od siebie łatwo odróżnić za pomocą odpowiednich instrumentów, stwierdzają naukowcy.
      Oba zespoły zgadzały się co do tego, że HR 6819 składa się z dwóch źródeł światła. Trzeba było określić, czy są to czarna dziura z orbitującą wokół gwiazdą oraz odległa gwiazda czy też dwie gwiazdy na ciasnej orbicie, z których jedna została pozbawiona znacznej części materii.
      Do rozstrzygnięcia sporu zaangażowano dwa instrumenty wchodzące w skład VLTI: GRAVITY oraz MUSE. "MUSE potwierdził, że nie ma jasnego źródła światła na szerokiej orbicie, a dzięki wysokiej rozdzielczości GRAVITY byliśmy w stanie zauważyć dwa źródła światła, któe dzieli zaledwie 1/3 odległości pomiędzy Ziemią z Słońcem", stwierdzili uczeni.
      Stwierdzono zatem, że HR 6819 to układ podwójny, w którym niedawno jedna z gwiazd wyssała atmosferę gwiazdy jej towarzyszącej.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...