Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Wysokie promieniowanie UV nie wyklucza możliwości istnienia życia na egzoplanetach

Recommended Posts

Na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society opublikowano artykuł, który daje nadzieję, że na najbliższych nam skalistych egzoplanetach może istnieć życie. Lisa Kaltenegger i Jack O'Malley-James z Carl Sagan Institute twierdzą, że wysoki poziom promieniowania ultrafioletowego wcale nie musi wykluczać istnienia życia.

Naukowcy modelowali promieniowanie UV na czterech najbliższych Ziemi egzoplanetach znajdujących się w ekosferach swoich gwiazd: Proxima-b, TRAPPIST-1e, Ross-128b oraz LHS-1140b.

Najbliższa z nich, Proxima-b, znajduje się w odległości nieco ponad 4 lat świetlnych od Ziemi. Dociera do niej 250 razy więcej promieniowania UV niż na Ziemię. Jednak Kaltenegger i O'Malley-James twierdzą, że może na niej istnieć życie, a dowodem na to... jesteśmy my.

Życie na Ziemi rozpoczęły organizmy, które żyły w czasach, gdy na naszą planetę docierało nawet więcej promieniowania UV niż dociera obecnie na Proximę-b. Przed 4 miliardami lat Ziemia była bombardowana olbrzymimi dawkami zabójczych promieni. A mimo to, życie na niej istniało. To samo może dziać się obecnie na niektórych z najbliższych nam egzoplanet.

Wspomniane planety krążą wokół czerwonych karłów, na których bardzo często dochodzi do rozbłysków, a wówczas do planet docierają duże dawki promieniowania UV. Wiadomo, że promieniowanie takie jest szkodliwe dla organizmów żywych i może niszczyć atmosferę.

O'Malley-James i Kaltenegger przeprowadzili symulacje z różnym składem atmosfery. Od takiej, podobnej do dzisiejszej atmosfery Ziemi, po cienką atmosferę, która nie zatrzymuje szkodliwego promieniowania. Ich modele wykazały, że im cieńsza atmosfera i mniej zawiera ozonu, tym większe dawki UV docierają do powierzchni planety. Następnie modele porównano z modelami ziemskiej atmosfery sprzed 4 miliardów lat.

Badania wykazały, że co prawda do wszystkich planet dociera więcej promieniowania UV niż obecnie do Ziemi, ale jest to znacznie mniej, niż Ziemia otrzymywała przed 3,9 miliardami lat.

Biorąc pod uwagę fakt, że w tym czasie na Ziemi istniało życie, wykazaliśmy, że promieniowanie UV nie powinno być uznawane za czynnik ograniczający istnienie życia na planetach krążących wokół gwiazd typu M. Najbliższe nam egzoplanety pozostają więc celem poszukiwania życia poza Układem Słonecznym, stwierdzili badacze.


« 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
      Astrofizycy uważają, że znaleźli potężne i unikatowe narzędzie do wykrywania ciemnej materii – egzoplanety. W opublikowanym przez siebie artykule naukowcy stwierdzają, że obecność ciemnej materii można wykryć, mierząc jej wpływ na temperaturę egzoplanet.
      Sądzimy, że istnieje 300 miliardów egzoplanet. Jeśli odkryjemy i przebadamy niewielki odsetek z nich, to zyskamy olbrzymią ilość informacji na temat ciemnej materii, stwierdził Juri Smironv z Ohio State University. Smirnov i Rebecca Lane ze SLAC National Accelerator Laboratory są autorami artykułu opublikowanego w Physical Review Letters.
      Uczony dodaje, że gdy ciemna materia zostaje przechwycona przez grawitację egzoplanet, jest wciągana do jądra planety, gdzie dochodzi do jej anihilacji, co wiąże się z uwolnieniem ciepła. Im więcej ciemnej materii, tym więcej ciepła jest w ten sposób emitowane. Ciepło to może zaś zostać zarejestrowane przez Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (James Webb Space Telescope – JWST), który ma zostać wystrzelony w październiku bieżącego roku. Jeśli egzoplanety będą wydzielały nadmiarowe ciepło związane z obecnością ciemnej materii, powinniśmy być w stanie to zauważyć, dodaje Smirnov.
      Zdaniem uczonych planety spoza Układu Słonecznego mogą być szczególnie pomocne w wykrywaniu lżejszej ciemnej materii, tej o niższej masie. Dotychczas nie prowadzono poszukiwań ciemnej materii w takich zakresach masy.
      Naukowcy uważają, że gęstość ciemnej materii rośnie w kierunku centrum Drogi Mlecznej. Jeśli to prawda, to powinniśmy zauważyć, że planety bliżej centrum galaktyki rozgrzewają się bardziej niż te na jej obrzeżach. Jeśli byśmy coś takiego zarejestrowali byłoby to niesamowite odkrycie. Wskazywałoby, że znaleźliśmy ciemną materię, mówi Smirnov.
      Smirnov i Lane proponują, by przyjrzeć się „gorącym Jowiszom” oraz brązowym karłom. To w tych obiektach najłatwiej będzie zauważyć nadmiarowe ciepło spowodowane obecnością ciemnej materii. Uczeni uważają też, że warto poszukać i badać swobodne planety, takie, które nie orbitują wokół gwiazd. W ich przypadku nadmiarowe ciepło powinno być jeszcze bardziej oczywistym sygnałem obecności ciemnej materii, gdyż nie dociera do nich energia z gwiazd macierzystych.
      Olbrzymią zaletą wykorzystania egzoplanet jako wykrywaczy ciemnej materii jest fakt, że nie potrzeba do tego nowych rodzajów urządzeń lub technologii czy przeprowadzania takich badań, jakich dotychczas nie wykonywano.
      Obecnie znamy ponad 4300 egzoplanet i niemal 6000 kandydatów na planety. W ciągu najbliższych lat misja Gaia, wysłana przez Europejską Agencję Kosmiczną, powinna wykryć dziesiątki tysięcy kolejnych egzoplanet. Będziemy więc mieli olbrzymią liczbę obiektów, które można badać w poszukiwaniu ciemnej materii.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Włoscy uczeni postanowili znaleźć te miejsca Drogi Mlecznej, w których życie może najbezpieczniej się rozwijać. Ocenili historyczną zdolność do podtrzymania życia w Drodze Mlecznej z uwzględnieniem wpływu eksplozji supernowych i rozbłysków gamma. Zjawiska te mogą bowiem zniszczyć życie w zasięgu swojego oddziaływania. Przy okazji zaś przetestowali hipotezę mówiącą, że to rozbłysk gamma był odpowiedzialny za wymieranie w ordowiku (ok. 445 milionów lat temu).
      Wybuchy supernowych i rozbłyski gamma niosą ze sobą olbrzymią ilość promieniowania, które może odrzeć atmosferę planety z ochronnej warstwy ozonu. Bez tej warstwy do powierzchni planety dociera szkodliwe promieniowanie zdolne do zabicia życia. Przed około 359 milionami lat pobliska supernowa prawdopodobne doprowadziła do masowego wymierania na Ziemi. Gdyby znajdowała się bliżej, mogłaby zabić całe życie.
      Eksperci z Università dell’Insubria, Osservatorio Astronomico di Brera, Sezione Milano–Bicocca oraz Università Milano–Bicocca zdolność do bezpiecznego utrzymania życia szacowali na podstawie odległości potencjalnych planet typu ziemskiego od centrum galaktyki. Wykorzystali tutaj dane dotyczące pojawiania się supernowych i rozbłysków gamma z historią ewolucji poszczególnych gwiazd oraz z zawartością cięższych pierwiastków (tzw. metali) w gwiazdach w całej galaktyce. Wzięli też pod uwagę prawdopodobieństwo pojawienia się planet typu ziemskiego w pobliżu gwiazd typu M i FGK. W ten sposób mogli sprawdzić, w jakiej odległości od badanych gwiazd doszło do potencjalnie destrukcyjnego wydarzenia astrofizycznego.
      Na podstawie badań Włosi doszli do wniosku, że jeszcze około 6 miliardów lat temu najbezpieczniejszym regionem dla życia były obrzeża naszej galaktyki. Jednak sytuacja ta uległa zmianie w ciągu ostatnich około 4 miliardów lat. Obecnie od około 500 milionów lat najbezpieczniejszym stał się region położony w odległości 2–8 tysięcy parseków od centrum galaktyki. Jeden parsek to około 3,26 roku świetlnego. Szczęśliwie dla nas niedawne badania wykazały, że Ziemia znajduje się bliżej czarnej dziury niż sądzono, dzięki czemu znaleźliśmy się wewnątrz obszaru wyznaczonego obecnie przez Włochów.
      Naukowcy potwierdzili przyczynę wspomnianego na wstępie wymierania w ordowiku. To jasno pokazuje, że nasz region nie jest całkowicie bezpieczny, gdyż byłoby to drugie takie wydarzenie w historii Ziemi w ciągu ostatnich 500 milionów lat. Jednak w tym samym czasie krańce Drogi Mlecznej zostały wysterylizowane przez 2-5 długotrwałych rozbłysków gamma, stwierdzają autorzy badań.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W samym sercu Łabędzia, jednego z najpiękniejszych gwiazdozbiorów letniego nieba, bije źródło cząstek promieniowania kosmicznego o dużych energiach: Kokon Łabędzia. Międzynarodowa grupa naukowców z obserwatorium HAWC zdobyła dowody wskazujące, że ta rozległa struktura astronomiczna jest najpotężniejszym z dotychczas poznanych naturalnych akceleratorów cząstek naszej galaktyki.
      Spektakularnym odkryciem mogą się pochwalić naukowcy z międzynarodowego obserwatorium promieniowania kosmicznego HAWC (High-Altitude Water Cherenkov Gamma-Ray Observatory). Ulokowane na zboczach meksykańskiego wulkanu Sierra Negra, obserwatorium rejestruje cząstki i fotony o wielkich energiach, napływające z otchłani kosmosu. Na niebie półkuli północnej ich najjaśniejszym źródłem jest region Kokonu Łabędzia. W HAWC ustalono, że z Kokonu nadlatują fotony o energiach nawet kilkadziesiąt razy większych od rejestrowanych przez wcześniejsze detektory Fermi-LAT i ARGO. Fakt ten sugeruje, że Kokon Łabędzia jest najpotężniejszym z dotychczas zidentyfikowanych akceleratorów cząstek w Drodze Mlecznej. Wyniki badań, w których ważną rolę odegrali naukowcy z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie, zaprezentowano na łamach prestiżowego czasopisma Nature Astronomy.
      Odkrycie dokonane dzięki obserwatorium HAWC to istotny element trwającej od ponad stu lat naukowej układanki, której celem jest rozszyfrowanie natury promieniowania kosmicznego, zwłaszcza w zakresie cząstek o największych energiach występujących w naszej galaktyce, mówi dr hab. Sabrina Casanova (IFJ PAN), inicjatorka najnowszej analizy danych z regionu Kokonu Łabędzia i jej istotna współautorka.
      Kokon Łabędzia, rozległa struktura astronomiczna o rozmiarach około 180 lat świetlnych, leży w odległości 4,6 tysiąca lat świetlnych od Słońca. Na naszym niebie znajdziemy go niemal dokładnie w centrum gwiazdozbioru Łabędzia, gdzie zajmuje obszar o szerokości kątowej zbliżonej do czterech tarcz Księżyca. To region intensywnego formowania się masywnych (i w konsekwencji krótko żyjących) gwiazd, z dwiema młodymi gromadami gwiezdnymi Cygnus OB2 i NGC 6910.
      Detektor HAWC ma większą czułość i rozdzielczość kątową od wcześniejszych urządzeń tego typu. W ciągu 1343 dni obserwacji zarejestrowaliśmy za jego pomocą fotony promieniowania gamma o energiach dochodzących nawet do stu teraelektronowoltów, nadlatujące z kierunku gromady Cygnus OB2. Co mogło być źródłem tak wysokoenergetycznego promieniowania?, zastanawia się dr Casanova.
      Z najnowszej analizy promieniowania gamma docierającego do Ziemi z Kokonu Łabędzia wyłania się ciekawy obraz zjawisk o złożonej, wieloetapowej naturze. Źródłem wysokoenergetycznego promieniowania kosmicznego zwykle są pozostałości supernowych, w tym pulsary. Protony bądź elektrony nie mają tu jednak wystarczająco dużo czasu, by rozpędzić się do energii kinetycznej sięgającej aż kilkuset teraelektronowoltów. Mogą jednak trafić do wnętrza młodej gromady masywnych gwiazd. Tutaj turbulencje oddziałujących ze sobą potężnych wiatrów gwiazdowych mogą przyspieszać cząstki przez miliony lat. Niektóre z tych cząstek mają wówczas szanse zyskać energie sięgające petaelektronowoltów.
      Sytuacja jest jednak bardzo skomplikowana, zauważa dr Casanova i precyzuje: Wewnątrz gromad masywnych gwiazd niektóre cząstki mogą być przyspieszane przez miliony lat, czas porównywalny z wiekiem samej gromady. Jednak im większa energia cząstek, tym krótszy staje się czas ich przyspieszania. Cząstki z największymi energiami opuszczą gromadę zanim wyemitują fotony gamma, które obserwujemy. Pojawia się więc pytanie, jakie jest maksimum energii, do której mogą się rozpędzić cząstki w gromadzie gwiazd?
      Kluczowe pytanie dotyczy natury cząstek odpowiedzialnych za emisję wysokoenergetycznych fotonów, które zarejestrowano w obserwatorium HAWC. Gdyby źródłem fotonów były elektrony, ich energie musiałyby być kilkukrotnie większe od energii fotonów. Jeśli jednak źródłem były protony, ich energie musiałyby sięgać nawet petaelektronowolta. To wartość stukrotnie większa od energii zderzeń protonów w akceleratorze LHC.
      Nasza analiza nie przynosi jednoznacznego rozstrzygnięcia odnośnie do pochodzenia fotonów o energiach sięgających 100 TeV. Wskazuje jednak na wyraźnego faworyta: protony o ekstremalnych energiach, przyspieszane w zderzeniach wiatrów gwiazdowych, a następnie emitujące fotony gamma w trakcie zderzeń z materią międzygwiazdową, mówi dr Casanova.
      Jeśli przyszłe obserwacje potwierdzą obecną interpretację, gromada gwiazd Cygnus OB2 we wnętrzu Kokonu Łabędzia byłaby najpotężniejszym ze wszystkich dotychczas zidentyfikowanych akceleratorów naszej galaktyki.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Stephen Hawking przewidywał, że czarne dziury emitują promieniowanie jak ciało doskonale czarne. Emisja ta, zwana emisją Hawkinga, jest stała w czasie, a jej temperatura jest determinowana przez grawitację. Mimo, że przewidywania Hawkinga liczą sobie 50 lat, dotychczas nie udało się obserwacyjnie potwierdzić temperatury promieniowania. Prawdopodobnie jest ona niezwykle niska, w skali nanokelwinów lub mniej.
      Naukowcy z Wydziału Fizyki Izraelskiego Instytut Technologii Technion stworzyli dźwiękową czarną dziurę, będącą analogiem rzeczywistych czarnych dziur. To system, z którego fale dźwiękowe nie mogą się wydostać.
      W artykule opublikowanym na łamach Nature Physics naukowcy wykazali istnienie stacjonarnego promieniowania Hawkinga z takiej dziury.
      Dziura o średnicy 0,1 mm powstała z 8000 atomów rubidu. Każdy pomiar ją niszczył, zatem naukowcy – chcąc obserwować ewolucję swojej czarnej dziury – musieli ją na nowo utworzyć, zmierzyć i znowu utworzyć. Eksperyment powtórzyli 97 000 razy, co odpowiadało 124 dniom obserwacji i pomiarów. W tym czasie udało im się zarejestrować 6 momentów spontanicznego promieniowania i potwierdzić, że jego temperatura oraz siła były stałe.
      Profesor Jeff Steinhauer, który stał na czele zespołu badawczego, mówi, że emisja z dźwiękowej czarnej dziury składa się z fal dźwiękowych, a nie świetlnych. Atomy rubidu poruszają się szybciej niż prędkość dźwięku, więc dźwięk nie jest w stanie dotrzeć do horyzontu zdarzeń i uciec z dziury. Jednak poza horyzontem zdarzeń atomy poruszają się powoli, więc i dźwięk może się swobodnie przemieszczać.
      Wyobraź sobie, że płyniesz pod prąd. Jeśli prąd porusza się szybciej od ciebie, nie możesz się przesuwać naprzód, jesteś spychany w tył. To właśnie dzieje się w czarnej dziurze, wyjaśnia uczony.
      Hawking uważał, że promieniowanie czarnych dziur jest spontaniczne. Steinhauer i jego zespół potwierdzili to już podczas poprzednich badań. Obecnie chcieli sprawdzić, czy promieniowanie to jest też stałe, czyli czy nie zmienia się w czasie.
      Promieniowania Hawkinga składa się z pary fotonów. Jeden z nich wpada w czarną dziurę, drugi z niej ucieka. Dlatego też Steinhauer i jego koledzy szukali podobnych par fal dźwiękowych. Gdy już je znaleźli, musieli jeszcze określić, czy między nimi istnieje korelacja. W jej poszukiwaniu przeprowadzili wspomniane 97 000 powtórzeń eksperymentu.
      Uzyskane przez Izraelczyków wyniki są zgodne z przewidywaniami Hawkinga. Wszystko wskazuje na to, że promieniowanie jest stacjonarne. Oczywiście odnosi się do dźwiękowej czarnej dziury stworzonej w laboratorium, jednak naukowcy uważają, że dalsze prace teoretyczne pozwolą stwierdzić, iż wyniki te można też odnieść do czarnych dziur.
      Z naszych badań wynikają ważne pytania, gdyż obserwowaliśmy cały cykl życiowy odpowiednika czarnej dziury, zatem widzieliśmy, jak rozpoczynało się promieniowanie Hawkinga. W przyszłości ktoś może porównać uzyskane przez nas wyniki z tym, co mówią teorie na temat procesów zachodzących w czarnych dziurach. Czy rzeczywiście promieniowanie Hawkinga bierze się z niczego.
      W pewnym momencie podczas eksperymentów promieniowania otaczające laboratoryjną czarną dziurę stało się bardzo silne. Doszło do tego, czy czarna dziura utworzyła horyzont wewnętrzny. Jego istnienie jest zgodnie z teorią Einsteina. Horyzont wewnętrzny znajduje się wewnątrz czarnej dziury i oddziela obszar bliższy centrum temu dalszemu. Wewnątrz tego horyzontu grawitacja jest znacznie mniejsza, więc znajdujące się tam obiekty mogą się swobodnie przemieszczać. Nie opadają na centrum czarnej dziury. Nie są jednak w stanie wydostać się z czarnej dziury, gdyż nie mogą przekroczyć wewnętrznego horyzontu w stronę horyzontu zdarzeń.
      Horyzont zdarzeń to zewnętrzna sfera czarnej dziury. Wewnątrz znajduje się jeszcze jedna mała sfera, horyzont wewnętrzny. Jeśli tam trafisz to nadal jesteś uwięziony w czarnej dziurze, jednak nie odczuwasz dziwacznych praw fizyki w niej obowiązujących. Panuje tam bardziej „normalne środowisko”, oddziaływanie grawitacyjne jest tam znacznie słabsze, wyjaśnia Steinhauer.
      Niektórzy fizycy przewidywali, że gdy analog czarnej dziury tworzy wewnętrzny horyzont, rośnie emisja z czarnej dziury. Takie właśnie zjawisko zaobserwował zespół Seinhauera.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Fizycy teoretyczni z Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) sądzą, że znaleźli dowód na istnienie aksjonów, teoretycznych cząstek tworzących ciemną materię. Ich zdaniem aksjony mogą być źródłem wysokoenergetycznego promieniowania X otaczającego pewną grupę gwiazd neutronowych.
      Istnienie aksjonów postulowane jest od lat 70. ubiegłego wieku. Zgodnie z hipotezami mają powstawać one we wnętrzach gwiazd i pod wpływem pola magnetycznego zmieniać się w fotony. Mają też tworzyć ciemną materię, która stanowi 85% masy wszechświata i której istnienia wciąż bezpośrednio nie udowodniono. Widzimy jedynie jej oddziaływanie grawitacyjne na zwykłą materię.
      Grupa gwiazd neutronowych, o której mówią naukowcy z LBNL to Magnificient 7. Są one świetnym miejscem do testowania obecności akcjonów, gdyż wiadomo, że gwiazdy te posiadają silne pola magnetyczne, są dość blisko siebie – w odległości kilkuset lat świetlnych – i powinny emitować niskoenergetyczne promieniowanie X oraz światło ultrafioletowe.
      Wiemy, że gwiazdy te są nudne i w tym przypadku jest to dobra cecha, mówi Benjamin Safdi, który stał na czele grupy badawczej.
      Gdyby Magnificient 7 były pulsarami, to tłumaczyłoby to odkrytą emisję w paśmie X. Jednak pulsarami nie są i żadne znane wyjaśnienie nie pozwala wytłumaczyć rejestrowanej emisji. Jeśli zaś otaczające Magnificient 7 promieniowanie pochodziło ze źródła lub źródeł ukrytych za pulsarami, to byłyby one widoczne w danych uzyskanych z teleskopów kosmicznych XMM-Newton i Chandra. A żadnego takiego źródła nie widać. Dlatego też Safdi i jego współpracownicy uważają, że źródłem są aksjony.
      Naukowcy nie wykluczają całkowicie, że nadmiar promieniowania można wyjaśnić w innych sposób niż istnieniem aksjonów. Mają jednak nadzieję, że jeśli takie alternatywne wyjaśnienie się pojawi, to również i ono będzie związane ze zjawiskiem wykraczającym poza Model Standardowy.
      Jesteśmy dość mocno przekonani, że to nadmiarowe promieniowanie istnieje i bardzo mocno przekonani, że mamy tutaj do czynienia z czymś nowym. Gdybyśmy zyskali 100% pewności, że to, co obserwujemy, spowodowane jest obecnością nieznanej cząstki, byłoby to wielkie odkrycie. Zrewolucjonizowałoby to fizykę, mówi Safdi.
      W tej chwili nie twierdzimy, że odkryliśmy aksjony. Twierdzimy, że dodatkowe promieniowanie X może być wyjaśnione przez aksjony, dodaje doktor Raymond Co z University of Minnesota.
      Safdi mówi, że kolejnym celem jego badań bądą białe karły. Gwiazdy te również mają bardzo silne pole magnetyczne i powinny być wolne od promieniowania X. Jeśli i tam zauważymy nadmiarowe promieniowanie X, będziemy coraz bardziej przekonani, że znaleźliśmy coś, co wykracza poza Model Standardowy, dodaje uczony.
      W ostatnim czasie aksjony cieszą się większym zainteresowaniem niż zwykle, gdyż kolejne eksperymenty nie dostarczyły dowodów na istnienie WIMP-ów (słabo oddziałujących masywnych cząstek), które również są kandydatem na cząstki tworzące ciemną materię.
      Aksjony to cała rodzina cząstek. Mogą istnieć setki cząstek podobnych do aksjonów (ALP) tworzących ciemną materię, a teoria strun pozwala na istnienie wielu typów ALP.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...