Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Astronomowie znaleźli pierwsze molekuły w historii wszechświata

Recommended Posts

Wszystko ma gdzieś swój początek. Także wszechświat. W wyniku Wielkiego Wybuchu powstało niewiele pierwiastków, takich jak różne odmiany jąder wodoru, helu i litu. Naukowcy wiedzą więc, jak mogły wyglądać pierwsze atomy i pierwsze molekuły. Jednak dotychczas nie udawało się odnaleźć w przestrzeni kosmicznej pierwszych molekuł. Z teoretycznych przewidywań wynika, że powinien nią być zhydratowany jon helu (HeH+), jednak dotychczas nie udało się go zaobserwować.

Na łamach najnowszego numeru Nature właśnie doniesiono o pierwszym niezaprzeczalnym odkryciu molekuły HeH+ w przestrzeni kosmicznej.

Eksperci poszukiwali HeH+ od lat 70. ubiegłego wieku w mgławicach. Szczególnie interesowały ich mgławice planetarne. Jednak przez kilkadziesiąt lat niczego nie znaleziono, a wcześniejsze doniesienia o odkryciu HeH+ okazywały się wątpliwe. Jednym z problemów był fakt, że światło emitowane przez zhydratowany jon helu jest łatwo absorbowane w atmosferze Ziemi. Teleskopy nie mogły więc go zarejestrować. Nie dały sobie rady nawet te umieszczone wysoko w górach.

Naukowcy postanowili więc wykorzystać Stratospheric Observatory for Infrared Astronomy (SOPHIA) czyli obserwatorium umieszczone na pokładzie samolotu. W końcu, dzięki wyniesieniu instrumentów w startosferę, udało się zaobserwować HeH+. Molekułę znaleziono w mgławicy planetarnej NGC 7027 oddalonej od Ziemi o 2900 lat świetlnych.

Odkrycie rzuca nowe światło na mgławice planetarne oraz na samą molekułę. Dzięki niemu można będzie udoskonalić obecne teorie i modele. Przede wszystkim zaś znalezienie HeH+ potwierdziło pewne przypuszczenia dotyczące najwcześniejszego wszechświata. Cała chemia wszechświata rozpoczęła się od tego jonu. Przed dekady astronomia zmagała się z brakiem dowodów na jego istnienie w przestrzeni kosmicznej. Jednoznaczne odkrycie to szczęśliwy koniec długotrwałych badań.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jak obserwujemy je zza czasu 2900 lat - to nie jest to specjalnie dowód na to że są pierwsze w historii Wszechświata.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Czasem mam wrażenie, że te analizy spektroskopowe i in. to w sporej części interpretacje, a gdy byśmy tam polecieli, to zobaczylibyśmy coś zupełnie innego…

13 minut temu, thikim napisał:

są pierwsze w historii Wszechświata.

Dlaczego? Tu chodzi ogólnie o taką molekułę, a nie to, że ta była 1 femtosekundę wcześniej, a ta później. Bo wówczas powinniśmy szukać na obrzeżach widzialnego Wszechświata. Po prostu się nie rozpadła, nie weszła w reakcję z czymś.

  • Downvote (-1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 godziny temu, wilk napisał:

Czasem mam wrażenie, że te analizy spektroskopowe i in. to w sporej części interpretacje, a gdy byśmy tam polecieli, to zobaczylibyśmy coś zupełnie innego…

Nie wiem jak "in." ale spektroskopia nie zostawia wiele pola do interpretacji. To bardzo precyzyjne narzędzia analizy jakościowej. A jak byśmy polecieli, to pewnie nic byśmy nie zobaczyli bo to mgła tylko z daleka, z bliska to całkiem pusta pustka :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

A co z wodorkiem litu HLi? To raczej chyba jest łatwiejszy do otrzymania niż wzmiankowany HEH+?

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 18.04.2019 o 18:06, wilk napisał:

Po prostu się nie rozpadła, nie weszła w reakcję z czymś.

Albo dopiero co powstała :)

W dniu 18.04.2019 o 18:06, wilk napisał:

Tu chodzi ogólnie o taką molekułę, a nie to, że ta była 1 femtosekundę wcześniej, a ta później

Albo 13 mld lat później :D

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nie sądzę. Raczej chodziło o udowodnienie, że w przestrzeni kosmicznej w ogóle występuje taka molekuła.

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

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Trójwymiarowa mapa wszechświata ujawniła istnienie jednej z największych znanych człowiekowi struktur. Ściana Bieguna Południowego, bo tak nazwano tę strukturę, składa się z setek tysięcy galaktyk i rozciąga na odległość 1,4 miliarda lat świetlnych. Wcześniej tego giganta nie zauważono, gdyż jego większa część znajduje się za jasno świecącą Drogą Mleczną.
      Ściana Bieguna Południowego rozmiarami dorównuje Wielkiej Ścianie Sloan, szóstej największej strukturze wszechświata.
      Astronomowie od dawna wiedzą, że galaktyki nie są rozrzucone przypadkowo, ale tworzą wielką kosmiczną sieć. Składa się ona ze zbiorów galakty i wielkich struktur gazowych pomiędzy nimi, a wszystko to poprzedzielane jest pustką kosmosu. Kosmografia zajmuje się mapowaniem tej struktury. Już wcześniej kosmografowie zauważyli inne gigantyczne struktury wszechświata.
      W 2014 roku Daniel Pomarede z Uniwersytetu Paris-Saclay poinformował o istnieniu supergromady Laniakei. To wielka gromada galaktyk, do której należy też Droga Mleczna. Laniakea ma szerokość 520 milionów lat świetlnych.
      Teraz Pomarede i jego zespół przyjrzeli się obszarowi znanemu jako strefa unikania. To ten fragment południowej części wszechświata, który jest przed naszymi oczami przesłonięty Drogą Mleczną. Jasne światło naszej galaktyki przesłania to, co poza nim. Naukowcy śledzili zarówno przesunięcie galaktyk ku czerwieni, jak i ich ruch względem siebie oraz oddziaływania grawitacyjne. Następnie dzięki specjalnym algorytmom uczeni byli w stanie określić, jak wygląda rozkład materii w strefie unikania i wokół niej.
      Analiza wykazała istnienie olbrzymiej struktury z centrum na południowym nieboskłonie, której jedno wielkie ramię rozciąga się w kierunku Gwiazdozbioru Wieloryba, a drugie w kierunku Gwiazdozbioru Ptaka Rajskiego.
      Ściana Bieguna Południowego trafi więc do czołówki największych struktur we wszechświecie. Na czele tej listy znajduje się gigantyczna Wielka Ściana Herkulesa-Korony Północy, której rozpiętość sięga 10 miliardów lat świetlnych. W 2015 roku informowaliśmy o odkryciu Gigantycznego Pierścienia Rozbłysków Gamma. Rozciąga się on na 5,6 miliarda lat świetlnych. Pokonał więc ówczesną rekordzistkę, czyli Olbrzymią Wielką Grupę Kwazarów o szerokości 4 miliardów lat świetlnych. Strukturami większymi od Ściany Bieguna Południowego są jeszcze Wielka Grupa Kwazarów U1.11 (2,5 miliarda lat świetlnych) oraz Wielka Grupa Kwazarów Clowesa-Campusano (2 miliardy lat świetlnych).

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Fizyk z Uniwersytetu w Genewie zaproponował rozwiązanie poważnego kryzysu, trapiącego kosmologię. Kryzysowi temu na imię stała Hubble'a. To jedna z podstawowych stałych kosmologicznych. Opisuje ona tempo rozszerzania się wszechświata. Problem w tym, że dotychczasowe obliczenia i badania dają co najmniej dwa różne, zbyt różne, wyniki. Profesor Lucas Lombriser twierdzi, że wie, skąd bierze się ta różnica.
      Stałą Hubbla wyznacza się za pomocą dwóch głównych metod. Pierwsza, pomiary promieniowania mikrofalowego tła, wskazuje, że wszechświat rozszerza się z prędkością 64,4 km/s/Mpc, czyli, że na każdy megaparsek (3,26 miliona lat świetlnych) tempo rozszerzania się wszechświata rośnie o 64,4 km/s. Jednak obliczenia z wykorzystaniem cefeid, zmiennych gwiazd pulsujących, dają wartość 73,4 km/s/Mpc. Różnica jest tak duża, że obliczeń tych nie da się pogodzić. W miarę upływu lat te dwie wartości były wyznaczane coraz bardziej precyzyjnie, ale różnica między nimi pozostawała. To doprowadziło do sporu naukowego. Pojawiły się głosy, że mamy do czynienia z „nową fizyką”.
      Lombriser wysunął jednak hipotezę, która nie wymaga odwoływania się do „nowej fizyki”. Zdaniem uczonego, należy przyjąć wszechświat nie jest homogeniczny. Oczywiście takie założenie jest prawdziwe, jednak w dość niewielkich skalach. Nie ma wątpliwości, że w galaktykach i poza nimi materia rozłożona jest inaczej. Jednak trudno wyobrazić sobie różnice w skalach tysiąckrotnie większych niż galaktyki.
      Jeśli znajdowalibyśmy się w gigantycznym „bąblu”, w którym gęstość materii jest znacząco mniejsza niż gęstość materii we wszechświecie, miałoby to konsekwencje dla odległości do supernowych i dla określenia stałej Hubble'a, mówi Lombriser. Naukowiec zaproponował hipotezę, że Droga Mleczna i tysiące innych galaktyk poruszają się w bąblu o średnicy 250 milionów lat świetlnych, w którym gęstość materii jest o 50% niższa niż w reszcie wszechświata.
      Jeśli w takim bąblu znajdują się obiekty, z galaktyk których używamy do wyznaczania stałej Hubble'a, to po przeprowadzeniu obliczeń okazuje się, że uzyskane wyniki w wysokim stopniu zgadzają się z obliczeniami, w których uwzględniane jest mikrofalowe promieniowanie tła. Prawdopodobieństwo, że istnieje tego typu fluktuacja [wspomniany bąbel – red.] wynosi między 1/20 a 1/5, co oznacza, że to nie jest tylko fantazja teoretyka. We wszechświecie istnieje wiele takich regionów jak nasz, mówi Lombriser.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W meteorytach znajdowano już wiele molekuł będących składnikami życia, co wzmacnia teorie mówiące o jego pozaziemskim pochodzeniu. Teraz znaleziono kolejną z takich molekuł – cukier, będący ważnym składnikiem kodu genetycznego.
      Yoshihiro Furukawał i jego zespół z Uniwersytetu Tohoku odkryli w analizowanym meteorycie rybozę i inne ważne z biologicznego punktu widzenia cukry. Poinformowano o tym na łamach PNAS.
      Jeśli chcemy wiedzieć, jak powstało życie, musimy najpierw zrozumieć, jak tworzą się molekuły organiczne i jak wchodzą one w interakcje ze środowiskiem zanim jeszcze powstanie życie. Niestety większość śladów pochodzących z okresu przed pojawieniem się życia na Ziemi została zniszczona wskutek aktywności geologicznej naszej planety. Śladów takich należy więc szukać poza Ziemią, na przykład w meteorytach. Zawierają one bowiem zapis tego, jak wyglądał Układ Słoneczny w pierwszych okresach istnienia naszej planety. To zamrożone kapsuły czasu, stwierdza jeden z autorów najnowszych badań, astrobiolog Daniel Glavin z Goddard Space Fligh Center.
      Dotychczas w meteorytach znajdowano aminokwasy czy zasady azotowe nukleotydów. Jednak nigdy wcześniej nie znaleziono tam rybozy, która stanowi m.in. element strukturalny RNA.
      Samo znalezienie molekuł organicznych w meteorytach nie oznacza jeszcze, że to dzięki nim powstało życie na Ziemi. Pokazuje jednak, że istnieją naturalne procesy geologiczne, pozwalające na pojawienie się takich związków na ciałach pozbawionych życia, jak meteoryty czy planety. Zupełnie inną kwestią jest odkrycie w jaki sposób mogło dojść do połączenia takich molekuł i powstania życia. Jednak odnajdowanie kolejnych molekuł organicznych w przestrzeni kosmicznej oznacza, że życie mogło powstać również poza Ziemią.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed dwoma tygodniami rozpoczęto testowanie nowego potężnego narzędzia, którego zadaniem jest stworzenie mapy milionów galaktyk oraz dokonanie pomiarów ich ruchu. Robotyczny instrument o nazwie DESI pozwoli astronomom na określenie ilości ciemnej energii oraz zachodzących w niej zmian.
      Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) został zainstalowany w teleskopie znajdującym się w Kitt Peak National Observatory w Arizonie. Jego instalowanie zajęło specjalistom aż 18 miesięcy.
      DESI oficjalnie rozpocznie pracę na początku przyszłego roku. W idealnych warunkach instrument będzie rejestrował nawet 5000 galaktyk w ciągu 20 minut. Naukowcy spodziewają się, że w ciągu 5 lat pracy DESI zarejestruje światło z 35 milionów galaktyk i 2,4 miliona kwazarów. Tak wysoka wydajność jest możliwa dzięki zastosowaniu robotyki. Wewnątrz instrumentu umieszczono 5000 światłowodów oraz urządzenia do precyzyjnego pozycjonowania każdego z nich. Urządzenia te są w stanie w ciągu kilku minut ustawić wszystkie światłowody w predefiniowanej pozycji.
      DESI będzie zbierał konkretne długości fali światła z poszczególnych galaktyk, a astronomowie na tej podstawie określą, jak szybko oddalają się one od nas. Możliwe będzie też dokonanie pomiarów odległości każdej z galaktyk do Ziemi względem innych galaktyk. Lokalizacja galaktyk oraz ich względne odległości posłużą do stworzenia trójwymiarowej mapy wszechświata obejmującej przestrzeń w promieniu do 11 miliardów lat świetlnych.
      Dzięki pomiarom na temat tempa ruchu galaktyk astronomowie będą mogli ocenić ilość ciemnej energii, a jako że DESI dostarczy indywidualnych danych dla milionów galaktyk, możliwe będzie określenie ilości ciemnej energii w konkretnym miejscu i konkretnym czasie. To zaś pozwoli stwierdzić czy, zgodnie z założeniami współczesnej kosmologii, ilość ciemnej energii we wszechświecie jest stała czy też w jakiś sposób zmienia się w czasie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcom udało się przeprowadzić symulację okresu „ponownego ogrzewania” (reheating), który stworzył warunki do Wielkiego Wybuchu. Wielki Wybuch nastąpił około 13,8 miliardów lat temu. Jednak obecnie fizycy nie postrzegają Wielkiego Wybuchu jako wydarzenia inicjującego, które nastąpiło w czasie t=0.
      Współczesna kosmologia, mówiąc o Wielkim Wybuchu ma na myśli moment, na samym początku istnienia wszechświata, w którym zaistniały warunki konieczne do zaistnienia Wielkiego Wybuchu. To zaś oznacza, że ówczesny wszechświat był wypełniony wieloma różnymi typami gorącej materii, znajdującej się w termicznej równowadze. To stan równowagi zdominowany przez promieniowanie. Masy cząstek wypełniających wówczas wszechświat były znacznie mniejsze niż średnia temperatura wszechświata.
      W takim pojęciu mieści się więc założenie, że przed Wielkim Wybuchem miały miejsce wydarzenia, w wyniku których powstały warunki do Wielkiego Wybuchu. I właśnie te warunki postanowił zbadać profesor David I. Kaiser wraz ze swoim zespołem z MIT oraz Kenyon College.
      Przed Wielkim Wybuchem miała miejsce inflacja kosmologiczna. Trwała ona biliardową część sekundy, jednak w tym czasie zima materia zaczęła się gwałtownie rozszerzać, zanim procesy Wielkiego Wybuchu przejęły kontrolę, spowolniły to rozszerzanie i doprowadziły do dywersyfikacji rodzącego się wszechświata.
      Dokonane w ostatnim czasie obserwacje potwierdzają Wielki Wybuch oraz inflację kosmologiczną, jednak zjawiska te są tak bardzo od siebie różne, że naukowcy mieli dotychczas problem z ich połączeniem.
      Kaiser wraz z zespołem przeprowadzili szczegółową symulację fazy przejściowej, która połączyła inflację z Wielkim Wybuchem. Faza ta, znana pod nazwą „ponownego ogrzewania” (reheating) miała miejsce na samym końcu inflacji, a w jej wyniku z zimnej homogenicznej zupy wyłoniła się super gorąca złożona mieszanina, która dała początek Wielkiemu Wybuchowi.
      Postinflacyjne ponowne ogrzewanie stworzyło warunki dla Wielkiego Wybuchu. Podpaliło lont. To okres, w którym rozpętało się piekło, a materia zaczęła zachowywać się w bardzo złożony sposób, wyjaśnia Kaiser.
      Uczeni symulowali interakcje jaki zachodziły pomiędzy poszczególnymi rodzajami materii po zakończeniu procesu inflacji. ich badania wykazały, że olbrzymia ilość energii, która napędzała inflację, błyskawicznie się rozprzestrzeniła, tworząc warunki do Wielkiego Wybuchu.
      Okazało się także, że do takich gwałtownych zmian mogło dojść jeszcze szybciej i zachodziły one bardziej efektywnie, jeśli zjawiska kwantowe zmodyfikowały sposób, w jaki materia przy wysokich energiach reaguje na oddziaływanie grawitacji. Zjawiska te odbiegają od tych opisanych przez ogólną teorię względności. To pozwala nam opisanie całego ciągu wydarzeń, od inflacji, poprzez okres postinflacyjny po Wielki Wybuch i dalej. Możemy śledzić rozwój poszczególnych znanych procesów fizycznych i stwierdzić na tej podstawie, że jest to prawdopodobny rozwój wydarzeń, które doprowadziły do tego, że obecnie wszechświat jest taki, jakim go widzimy, dodaje uczony.
      Teoria inflacji została opracowana w latach 80. przez Alana Gutha z MIT. Mówi ona, że historia wszechświata rozpoczęła się od niezwykle małe punktu, wielkości miliardowych części średnicy protonu. Ten punkt był wypełniono wysokoenergetyczną materią. Jej energia była tak wielka, że powstały siły grawitacyjne odpychające się wzajemnie, które wywołały gwałtowną inflację. Proces ten był niezwykle gwałtowny. W czasie krótszym niż bilionowa część sekundy ten zaczątek wszechświata zwiększył swoją objętość kwadryliard (1027) razy.
      Kaiser i jego zespół badali, co stało się po zakończeniu inflacji, a przed Wielkim Wybuchem. Najwcześniejsza faza ponownego ogrzewania powinna charakteryzować się istnieniem rezonansów. Dominuje jedna forma wysokoenergetycznej materii która wstrząsa w tę i z powrotem całą olbrzymią przestrzenią, rezonując sama ze sobą, prowadząc do gwałtownego powstawania nowych cząstek. To nie trwa wiecznie. W miarę, jak przekazuje ona swoją energię drugiej formie materii, jej własne oscylacje stają się bardziej chaotyczne i nierówne. Chcieliśmy się dowiedzieć, jak długo trwało, zanim ten efekt rezonansowy się załamał i jak stworzone cząstki rozpraszały się na sobie nawzajem tworząc równowagę termiczną, warunki potrzebne do powstania Wielkiego Wybuchu.
      Uczeni do symulacji wybrali konkretny model inflacyjny i jego warunki wyjściowe. Zdecydowali się na ten, którego założenia najlepiej odpowiadają precyzyjnym pomiarom mikrofalowego promieniowania tła. Podczas symulacji śledzono zachowanie dwóch typów materii podobnych do bozonu Higgsa, które były dominującymi typami w czasie inflacji. Model zmodyfikowali też o taki rodzaj oddziaływań grawitacyjnych, jakie powinny istnieć w świecie materii o znacznie wyższych energiach, tak, jak to było w czasie inflacji. W takich warunkach siła grawitacji może być różna w czasie i przestrzeni.
      Symulacja wykazała, że im silniejszy wpływ grawitacji zmodyfikowanej o efekt kwantowy, tym szybciej zachodziła przemiana ze stanu zimnej homogenicznej materii, w zróżnicowane formy gorącej materii, które są charakterystyczne dla Wielkiego Wybuchu.
      Ponowne ogrzewanie to był szalony okres, w którym wszystko oszalało. Wykazaliśmy, że materia wchodziła w tak silne interakcje, że mogło dojść do równie szybkiego rozprężenia i pojawienia się warunków do Wielkiego Wybuchu. Nie wiemy, czy tak to wyglądało, ale tak wynika z naszych symulacji, którą przeprowadziliśmy wyłącznie z uwzględnieniem znanych nam praw fizyki, mówi Kaiser.
      Prace Amerykanów pochwalił profesor Richard Easther z University of Auckland. Istnieją setki propozycji dotyczących inflacji. Jednak przejście od inflacji do Wielkiego Wybuchu jest najmniej zbadanym elementem całości. Ta praca kładzie podwaliny pod precyzyjne symulowania epoki postinflacyjnej.
      Ze szczegółami pracy można zapoznać się na serwerze arXiv [PDF].

      « powrót do artykułu
×
×
  • Create New...