Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

„Ogniste smugi” coraz bardziej realne w zderzeniach jąder atomowych i protonów

Recommended Posts

Zderzenia jąder ołowiu zachodzą w ekstremalnych warunkach fizycznych. Ich przebieg można opisać za pomocą modelu zakładającego, że przekształcająca się, ekstremalnie gorąca materia – plazma kwarkowo-gluonowa – płynie w postaci setek smug. Dotychczas „ogniste smugi” wydawały się konstrukcjami czysto teoretycznymi. Jednak najnowsza analiza zderzeń pojedynczych protonów wzmacnia tezę, że odpowiada im rzeczywiste zjawisko.

W 2017 roku fizycy z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie przedstawili przemawiający do wyobraźni model zjawisk zachodzących w trakcie zderzeń jąder ołowiu przy wysokich energiach. W modelu założono, że powstająca w zderzeniach egzotyczna materia, plazma kwarkowo-gluonowa, oddala się od miejsca kolizji w formie licznych smug, rozciągniętych wzdłuż pierwotnego kierunku ruchu jąder. Smugi te powinny poruszać się tym szybciej, im bardziej są odległe od osi zderzenia. Obecnie badacze zastosowali model „smug ognistych” do znacznie prostszych zderzeń proton-proton. Gdy porównali swoje przewidywania z danymi zebranymi w eksperymentach w europejskim ośrodku badań jądrowych CERN, czekała ich nie lada niespodzianka.

Jądra ołowiu zawierają ponad dwieście protonów i neutronów. Gdy dwa tak duże obiekty się zderzają, przy odpowiednio wielkich energiach powstaje płynna mieszanina kwarków i gluonów (cząstek w normalnych warunkach zlepiających kwarki w protony i neutrony). Plazma kwarkowogluonowa błyskawicznie ekspanduje i równocześnie się wychładza. W rezultacie istnieje tak krótko i w tak małym obszarze przestrzeni (o rozmiarach zaledwie setek milionowych części jednej miliardowej metra), że nie potrafimy jej bezpośrednio obserwować. Na dodatek interakcje między cząstkami plazmy są zdominowane przez oddziaływania silne i są tak skomplikowane, że z ich opisem współczesna fizyka po prostu sobie nie radzi. Ślady plazmy kwarkowo-gluonowej widać tylko pośrednio, w cząstkach wybiegających z miejsca zderzenia. Teoria przewiduje bowiem, że jeśli plazma kwarkowo-gluonowa rzeczywiście się wytworzyła, detektory powinny rejestrować wyraźnie większą liczbę cząstek dziwnych (a więc takich, które zawierają kwarki dziwne s).

Zderzenia proton-proton w akceleratorach w CERN produkują mało cząstek dziwnych. Powszechnie przyjmuje się więc, że w ich trakcie plazma kwarkowo-gluonowa nie powstaje. Uwzględniliśmy ten fakt w naszym modelu smug ognistych, po czym skonfrontowaliśmy jego przewidywania z danymi z eksperymentu NA49 na akceleratorze SPS. Zgodność była zdumiewająco dobra. Można więc powiedzieć, że teraz 'zobaczyliśmy' smugę ognistą w jakościowo innych warunkach fizycznych, tam, gdzie w ogóle się jej nie spodziewaliśmy!, tłumaczy dr hab. Andrzej Rybicki (IFJ PAN), jeden z autorów publikacji w czasopiśmie Physical Review C.

Kolizję dwóch jąder ołowiu musieliśmy modelować jako złożenie kilkuset smug. W takich warunkach trudno powiedzieć cokolwiek o własnościach pojedynczej smugi. Jednak gdy z modelu wyekstrahowaliśmy rozkład pospieszności, czyli relatywistycznej prędkości cząstek produkowanych przez pojedynczą smugę, okazało się, że jej kształt bardzo dobrze opisuje prawdziwe dane z pomiarów produkcji cząstek w zderzeniach proton-proton!, precyzuje mgr Mirek Kiełbowicz, doktorant IFJ PAN.

Aby wykresy, otrzymane za pomocą modelu smug ognistych zbudowanego dla zderzeń jąder ołowiu, zgadzały się z danymi eksperymentalnymi dla zderzeń proton-proton, należało je przeskalować o czynnik 0,748. Krakowscy badacze wykazali, że parametr ten nie jest swobodny. Pojawia się on po uwzględnieniu w bilansie energetycznym zmian związanych z różną produkcją cząstek dziwnych i można go odtworzyć z danych eksperymentalnych. Był to kolejny silny argument wzmacniający fizyczną poprawność modelu.

Pracuję nad modelem smug ognistych w ramach mojej pracy magisterskiej, więc nie zdziwiło mnie, że opisuje on dane ze zderzeń jądro-jądro w sporym zakresie energii. Kiedy jednak zobaczyłem, że wyekstrahowana przez nas funkcja fragmentacji tak dobrze zgadza się z danymi ze zderzeń proton-proton, trudno było ukryć zaskoczenie, wspomina Łukasz Rozpłochowski, student Uniwersytetu Jagiellońskiego współpracujący z grupą z IFJ PAN.

Materia powstająca w zderzeniach proton-proton, chłodniejsza i jakościowo inna niż plazma kwarkowo-gluonowa, wydaje się więc zachowywać jak pojedyncza ognista smuga. Jej pewne własności – takie jak prędkości emitowanych cząstek czy sposoby ich rozpadów – z jakiegoś powodu są zdumiewająco podobne do własności ognistych smug plazmy kwarkowo-gluonowej. A ponieważ plazma kwarkowo-gluonowa tworzy się przy większych energiach i w zderzeniach obiektów kwantowych o dużej złożoności, uprawnione staje się stwierdzenie, że to ona dziedziczy niektóre cechy materii formującej ogniste smugi w zderzeniach proton-proton.

Gdy opisywaliśmy zderzenia jądro-jądro, ogniste smugi były dla nas jedynie pewnymi abstrakcyjnymi konstrukcjami, czymś czysto teoretycznym. Nie wnikaliśmy w ich fizyczną naturę, w to, czym mogą być w rzeczywistości. Przeżyliśmy prawdziwy wstrząs, gdy zestawiając dane eksperymentalne z naszym modelem odkryliśmy, że to, co powstaje w zderzeniach proton-proton, zachowuje się dokładnie tak jak nasza pojedyncza ognista smuga, podsumowuje dr Rybicki.

Wyniki najnowszej analizy, przeprowadzonej przez krakowskich fizyków w ramach grantu SONATA BIS nr 2014/14/E/ST2/00018 Narodowego Centrum Nauki, wzmacniają zatem przypuszczenie, że ognistym smugom, wedle teorii formującym się w zderzeniach proton-proton i jądro-jądro, odpowiadają rzeczywiste procesy fizyczne zachodzące w przepływach ekstremalnie gorącej materii kwantowej.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
15 godzin temu, KopalniaWiedzy.pl napisał:

o rozmiarach zaledwie setek milionowych części jednej miliardowej metra

Nie ma tu jakiegoś błędu? Ile to jest?

Share this post


Link to post
Share on other sites

Nie  ma błędu.  Rozmiar protonu to ok jedna milionowa jednej miliardowej metra

Share this post


Link to post
Share on other sites
W dniu 10.05.2019 o 16:46, Flaku napisał:

Nie ma tu jakiegoś błędu? Ile to jest?

setki femtometrów (1e-6 * 1e-9 = 1e-15)  Mogli wyrazić w kilometrach byłoby jeszcze fajniej :)

 

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
      Na powierzchni Plutona wyróżnia się Tombaugh Regio, wielka dobrze odbijająca światło struktura w kształcie serca, która zyskała rozgłos po tym, jak w 2015 roku sfotografowała ją sonda New Horizons. Uwagę specjalistów szybko przyciągnęła jej eliptyczna zachodnia część, Sputnik Planitia. Przypomina ona misę wyżłobioną w wyniku potężnego uderzenia.
      New Horizons nie dostarczył nam zbyt wielu zdjęć z drugiej części Plutona, ale na tych, które mamy widać niezwykłą strukturę. Wygląda ona jak geologiczne puzzle składające się ze szczelin, kopców i jam. Co interesujące, znajduje się dokładnie naprzeciwko Sputnik Planitia.
      Podczas tegorocznej 51th Lunar and Planetary Science Conference przedstawiono wyniki symulacji, z których wynika, że niezwykła skruktura powstała w wyniku uderzenia, które utworzyło Sputnik Planitia. W wyniku tego uderzenia pojawiły się potężne fale sejsmiczne, które doprowadziły do pojawienia się po drugiej stronie globu puzzli ze szczelin, kopców i jam. Co więcej, takie przemieszczenie się fal sejsmicznych i utworzenie wspomnianych struktur byłoby możliwe tylko wówczas, jeśli pod powierzchnią Plutona istnieje głęboki ocean.
      Wyniki badań, przeprowadzonych przez doktorantkę Adeene Denton z Purdue University, już znalazły uznanie w oczach innych naukowców. To naprawdę nowatorski pomysł, mówi James Tuttle Keane z Jet Propulsion Laboratory.
      Z kolei Paul Byrne z North Carolina State University zauważa, że jeśli ten sposób badania planetarnej sejsmologii pozwala na udowodnienie istnienia wody, to w ten sposób zbadać można będzie nie tylko Plutona, ale wszelkie lodowe światy z Pasa Kuipera.
      Kluczowy dowód wskazujący na istnienie na Plutonie oceanu zdobyliśmy w 2016 roku. Gdy New Horizon dostarczył nam zdjęć Sputnik Planitia naukowcy zdali sobie sprawę, że struktura ta znajduje się w nietypowym miejscu. Jest na samym równiku, a jego pozycja jest na stałe powiązana z pozycją Charona, największego księżyca Plutona. Modele komputerowe sugerują, że gdy doszło do uderzenia, które utworzyło Sputnik Planitia, równik Plutona znajdował się w innym miejscu. Jednak po uderzeniu ocean pod powierzchnią planety zaczął gromadzić się w kraterze, na którego powierzchni uformowała się pokrywa lodowa. Doprowadziło to do przemieszczenia się Plutona i utworzenia nowego równika. to jednak wciąż tylko hipoteza.
      Wróćmy jednak do badań Denton. Symulacja, która najlepiej oddaje rozmiary Sputnik Planitia oraz to, co stało się po drugiej stronie Plutona, pokazuje, że obiekt, który wywołał kataklizm miał 400 kilometrów średnicy i poruszał się z prędkością 7240 km/h. Analiza sposobu rozchodzenia się i prędkości fal sejsmicznych po uderzeniu sugeruje też, że jądro Plutona zbudowane jest z serpentynitu.
      Hipoteza Denton jest interesująca i oparta na solidnych podstawach, jednak niczego nie przesądza. Jak bowiem zauważa Byrne, zdjęcia z drugiej półkuli Plutona, tej naprzeciwko Sputnik Planitia, są słabej jakości. Trudno jednoznacznie stwierdzić, co na nich widać. Nie można wykluczyć, że niezwykłe puzzle to skutek oddziaływania zamarzniętego metanu, dwutlenku węgla i azotu na powierzchni Plutona. Bardzo często przechodzą one z fazy stałej w gazową i mogą tworzyć niezwykłe krajobrazy.
      Jeśli jednak Denton ma rację, to jej badania stanowią silny argument za istnieniem na Plutonie wielkiego oceanu. Dają też nadzieję, na przeprowadzenie kolejnych zdalnych badań z dziedziny geologii planetarnej.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rząd Japonii dał zielone światło budowie Hyper-Kamiokande, największego na świecie wykrywacza neutrin, którego konstrukcja pochłonie 600 milionów dolarów. Gigantyczna instalacja powstanie w specjalnie przygotowanej dlań grocie niedaleko kopalni w miejscowości Kamioka. Pomieści ona 250 000 ton ultraczystej wody. To 5-krotnie więcej niż obecnie używany Super-Kamiokande. Ten z kolei jest następcą 300-tonowego Kamiokande, który działał w latach 1983–1995.
      Dzięki olbrzymim rozmiarom Hyper-K możliwe będzie zarejestrowanie większej liczby neutrin niż dotychczas. Będą one pochodziły z różnych źródeł – z promieniowania kosmicznego, Słońca, supernowych oraz z akceleratora cząstek. Instalacja posłuży też do ewentualnej obserwacji rozpadu protonów. Istnienie takiego zjawiska przewidują niektóre rozszerzenia Modelu Standardowego, jednak dotychczas nie udało się go zarejestrować.
      Budowa wykrywacza ma kosztować 600 milionów dolarów, z czego Japonia pokryje 85%, a resztę sfinansują inne kraje, w tym Wielka Brytania i Kanada. Dodatkowo Japonia wyda 66 milionów dolarów na rozbudowę akceleratora J-PARC. To znajdujące się 300 kilometrów dalej urządzenie będzie źródłem neutrin dla Hyper-K.
      Głównym elementem nowego wykrywacza będzie zbiornik o głębokości 71 i średnicy 68 metrów. Grota, do której trafi, powstanie 8 kilometrów od istniejącej infrastruktury Kamioka, by uniknąć wibracji mogących zakłócić prace przygotowywanego właśnie do uruchomienia wykrywacza fal grawitacyjnych KAGRA.
      Wnętrze zbiornika Hyper-K zostanie wyłożone fotopowielaczami, które będą przechwytywały fotony powstałe w wyniku zderzeń neutrino z atomami w wodzie.
      Hyper-Kamiokande będzie jednym z trzech dużych instalacji służących do wykrywania neutrin, jakie mają ruszyć w nadchodzącej dekadzie. Dwa pozostałe to Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE), który ma zacząć pracę w USA w 2025 roku oraz Jiangmen Underground Neutrino Observatory (JUNO), jaki Chiny planują uruchomić w roku 2021.
      Takaaki Kajita, fizyk z Uniwersytetu Tokijskiego, mówi, że naukowcy są podekscytowani możliwościami Hyper-K, który ma pozwalać na badanie różnic w zachowaniu neutrin i antuneutrin. Już w Super-K zauważono istnienie takich różnic, jednak to Hyper-K i DUNE pozwolą na ich bardziej szczegółowe zbadanie. Zaś dzięki temu, że oba detektory będą korzystały z różnej techniki – w DUNE znajdzie się płynny argon a nie woda – będzie można nawzajem sprawdzać uzyskane wyniki.
      Jednak,jak podkreśla Masayuki Nakahata, fizyk z Uniwersytetu Tokijskiego i rzecznik prasowy Super-K, największą nadzieją, jaką pokłada się w Hyper-K jest odkrycie rozpadu protonu.
      Na razie rząd Japonii nie wydał oficjalnego oświadczenia w sprawie budowy Hyper-Kamiokande. Jednak japońscy naukowcy mówią, że właśnie zaproponowano poprawkę budżetową, w ramach której przewidziano pierwszą transzę w wysokości 32 milionów dolarów na rozpoczęcie budowy wykrywacza. Poprawka musi jeszcze zostać zatwierdzona przez parlament, co prawdopodobnie nastąpi w przyszłym miesiącu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas formowania się Układu Słonecznego mogło dość często dochodzić do zderzeń tworzących się planet. Podczas jednej z takich kolizji powstał ziemski Księżyc. Jednak to, co spotkało Jowisza jest czymś wyjątkowym.
      Astronomowie z amerykańskiego Rice University i chińskiego Uniwersytetu Sun Jat-sena uważaja, że znaleźli wyjaśnienie dziwnych wyników pomiarów pola grawitacyjnego Jowisza dostarczonych przez sondę Juno.
      Wiodące teorie dotyczące formowania się planet mówią, że Jowisz rozpoczął swoje życie jako gęsta skalista lub lodowa planeta i z czasem zyskał olbrzymią warstwę bardzo gęstej atmosfery złożonej z gazów i pyłów z rodzącego się Układu Słonecznego. Jednak odczyty z Juno wskazują, że jądro Jowisza jest znacznie większe i mniej gęste, niż w takim scenariuszu. To było zastanawiające. Wskazywało, że coś się stało z jądrem. W grę wchodzi wielka kolizja, mówi współautor badań Andrea Isella z Rice University.
      Uczony przyznaje, że bardzo sceptycznie podszedł do hipotezy głównego autora badań, Shanga-Fei Liu, mówiącej o zderzeniu, które rozbiło jądro Jowisza i wymieszało je z rzadszymi częściami planety. To brzmiało bardzo nieprawdopodobnie. Jednak Shang-Fei przekonał mnie, za pomocą wielu obliczeń, że nie jest to nieprawdopodobne, stwierdził Isella.
      Naukowcy przeprowadzili tysiące symulacji komputerowych i stwierdzili, że szybko rosnący Jowisz zaburzył orbity pobliskich protoplanet. Uruchomiono więc kolejne symulacje, by sprawdzić, jakie – w różnych warunkach – było prawdopodobieństwo, że doszło do kolizji. Okazało się, że podczas pierwszych kilku milionów lat swojego istnienia Jowisz mógł z co najmniej 40-procentowym prawdopodobieństwem zderzyć się z rodzącą się planetą i ją wchłonął. Modelowanie komputerowe wykazało, że gdyby Jowisz wciągnął planetę o masę Ziemi, opadałaby ona na jego jądro i rozpadłaby się w gęstej atmosferze. Jądro Jowisza pozostałoby nietknięte. Jedyny scenariusz, wyjaśniający, dlaczego obecnie jądro Jowisza wygląda tak, jak obecnie, zakłada, że protoplaneta, z którą się zderzył, miała masę około 10-krotnie większą od masy Ziemi, mówi Liu.
      Obliczenia wskazują, że tak masywna protoplaneta rozbiła jądro Jowisza. Jeśli nawet do tego wydarzenia doszło 4,5 miliarda lat temu, to potrzeba będzie kolejnych miliardów lat, by jądro Jowisza powróciło do stanu sprzed zderzenia, mówi Isella.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Niektóre asteroidy są bardzo gęste, składają się z żelaza i niklu. Naukowcy sądzą, że są one pozostałościami po jądrach dużych ciał niebieskich, które rozpadły się w wyniku kolizji. Są niezwykle stare, przez miliardy lat mogły być ukryte tysiące kilometrów pod powierzchnią planet. Ich zbadanie może przynieść olbrzymią ilość nowych informacji na temat wszechświata i Układu Słonecznego.
      Dlatego też NASA planuje misję na tego typu asteroidę. Jej celem będzie Psyche, największa metaliczna asteroida krążąca wokół Słońca. Misja ma wystartować nie wcześniej niż w 2022 roku, a jej celem będzie dotarcie na orbitę i dokładne zbadanie 226-kilometrowego obiektu. Na miejscu sonda może trafić na niezwykle egzotyczne zjawisko, krajobraz ukształtowany przez ferrowulkanizm, czyli erupcje płynnego żelaza, do których dochodziło, gdy stygł odłupany od planety fragment jądra.
      Ekspertom jeszcze nigdy nie udało się zaobserwować ferrowulkanizmu. Zdobycie dowodów na to, że rzeczywiście miał on miejsce na Psyche może na nowo napisać historię jąder planetarnych i odpowiedzieć na wiele pytań z dziedziny geofizyki. Lindy Elkins-Tanton, główna badaczka misji Psyche, mówi, że wraz z zespołem zamierza poszukać tam dowodów na ferrowulkanizm i ma nadzieję, że dokonają niezwykłego odkrycia.
      Psyche była prawdopodobnie w przeszłości otoczona krzemowym skalistym płaszczem, osłaniającym metaliczne jądro. Jednak nigdy nie stała się częścią planety. "Wczesny Układ Słoneczny był jak tor ze zderzającymi się samochodami", mówi Matthew Genge, eksperd od meteorytów z Imperial College London. Przez miliony lat w proto-Psyche mogła uderzać olbrzymia liczba mniejszych obiektów, w które w końcu pozbawiły ją skalistej otoczki, odsłaniając żelazno-niklową Psyche.
      Jacob Adams z Uniwersytetu Kalifornijskiego w Santa Cruz, i jego promotor Francis Nimmo, stworzyli serię matematycznych modeli, które brały pod uwagę uproszczony model metalicznego asteroidy i sprawdzały, co się dzieje, gdy taki asteroid stygnie od zewnątrz. Po utracie otaczających go warstw taki asteroida będzie stopniowo zamarzał i kurczył się, przez co na powierzchni pojawią się pęknięcia. Znajdujące się głębiej płynne żelazo będzie przez te pęknięcia uciekało.
      Symulowane asteroidy były mniej więcej wielkości Psyche, zatem być może uda się taki scenariusz zweryfikować podczas badań tej asteroidy.
      To, w jaki sposób planety stygną, może całkowicie zmienić ich historię. Ziemia, w 4,5 miliarda lat po swoim powstaniu, ma wciąż gorące, stopniowo stygnące jądro. Dotychczas ono nie wystygło, gdyż jest chronione przez grube kolejne warstwy naszej planety. Inaczej miała się sprawa z Merkurym. Jego niewielkie rozmiary i jądro stosunkowo większe względem planety niż ziemskie, spowodowały, że jądro planety wystygło i się skurczyło. W ramach tego procesu doszło do skurczenia zewnętrznych warstw planety i całej jej powierzchni, co zamknęło szczeliny, przez które w przeszłości wypływała magma.
      Psyche sama w sobie jest niezwykle interesująca. Dotychczasowe badania wskazują, że w połowie składa się ona z żelaza. ALbo więc jest niezwykle porowata, albo coś innego znacząco zmieniło jej strukturę.
      Ostatnio zaprezentowane wyliczenia sugerują, że mogą tam istnieć kominy wulkaniczne, a niewielką gęstość asteroidy można wyjaśnić, jeśli wciąż posiada ona skalisty płaszcz, a wewnątrz wciąż zachodzą procesy ferrowulkaniczne. Niewykluczone, że w jądrze znajduje się radioaktywne aluminium-26, które podtrzymuje aktywność wulkaniczną.
      Celem misji Psyche będzie zbadanie wieku asteroidy oraz względnego wieku jej poszczególnych regionów, sprawdzenie, czy składa się ona z tych samych pierwiastków, których spodziewamy się w jądrze Ziemi, zbadanie, czy Psyche formowała się w obecności większej czy mniejszej ilości tlenu niż ziemskie jądro oraz wykonanie mapy asteroidy.
      Misja Psyche zostanie wyposażona w cztery instrumenty – aparat fotograficzny wykonujący zdjęcia w różnych zakresach fali, spektrometr neutronowy i rentgenowski, magnetometr oraz urządzenie do pomiarów grawitacji. Ponadto sonda zostanie wyposażona w nowoczesny laserowy system kompunikacji (Deep Space Optical Communication – DSOC), a specjaliści z Jet Propulsion Laboratory przeprowadzą testy tego systemu. Jeśli się on sprawdzi, możemy zyskać znacznie bardziej wydajny sposób przesyłania danych pomiędzy Ziemią a obiektami pracującymi w przestrzeni kosmicznej.
      Obecny plan misji zakłada, że Psyche zostanie wystrzelona w 2022 roku, w roku 2023 skorzysta z asysty grawitacyjnej Marsa, na orbitę asteroidy dotrze w roku 2026 i pozostanie na niej przez 21 miesięcy.
      Przygotowania do misji idą najwyraźniej lepiej niż się spodziewano. Jeszcze dwa lata temu informowaliśmy, że Psyche ma wystartować w 2023 roku.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z University of Warwick zdobyli pierwsze bezpośrednie dowody wskazujące, że białe karły – a taką gwiazdą stanie się Słońce po swej śmierci – ulegają krystalizacji, a na nieboskłon pełen jest takich olbrzymich kryształów.
      Dokonane przez astronomów obserwacje wskazują, że jądra białych karłów są zbudowane z zestalonego tlenu i węgla, które przeszły przemianę fazową podobną do tej, jaką przechodzi woda zamieniająca się w lód. Proces odbywa się, oczywiście, w znacznie wyższej temperaturze. Ponadto krystalizacja spowalnia stygnięcie gwiazd, a to oznacza, że niektóre białe karły mogą być o miliardy lat starsze niż się obecnie przypuszcza.
      Najnowszego odkrycia dokonał zespół doktora Piera-Emmanuela Tremblaya, który korzystał głównie z danych dostarczonych przez satelitę Gaia Europejskiej Agencji Kosmicznej.
      Białe karły należą do najstarszych gwiazd we wszechświecie. Są bardzo użyteczne, gdyż astronomowie potrafią obliczać ich wiek, przez co można wykorzystywać je w roli kosmicznych zegarów do szacowania wieku pobliskich gwiazd.
      Białe karły powstają po ustaniu reakcji jądrowych w gwiazdach o małej lub średniej masie. Gwiazdy o masie Słońca zamieniają się z czasem w białe karły węglowe lub węglowo-tlenowe.
      Pier-Emmanuel Tremblay i jego zespól wybrali 15 000 białych karłów znajdujących się w odległości do około 300 lat świetlnych od Ziemi i przeanalizowali dane dotyczące ich jasności i koloru. Odkryli nadmiar gwiazd o specyficznej jasności i kolorze, których nie można było dopasować ani do grupy o tym samym wieku, ani masie. Gdy przyjrzeli się następnie modelom ewolucji gwiazd okazało się, że dobrze pasują one wysuniętej przed 50 laty hipotezy o możliwości krystalizacji białych karłów. Krystalizacja opóźnia stygnięcie gwiazdy i uczeni z Warwick wyliczyli, że niektóre z białych karłów mogą być nawet o 2 miliardy lat starsze, niż wynikałoby to z ich temperatury.
      Wszystkie białe karły krystalizują w pewnym momencie swojej ewolucji. To oznacza, że w naszej galaktyce istnieją miliardy krystalicznych sfer. Samo Słońce stanie się skrystalizowanym białym karłem za około 10 miliardów lat, mówi Tremblay.
      W jądrach białych karłów panuje niezwykle wysokie ciśnienie, przez co tworzący je gaz staje się cieczą. Gdy temperatura jądra spadnie do około 10 milionów stopni Celsjusza, rozpoczyna się proces krystalizacji.
      Nie tylko zdobyliśmy dowody na energię wydzielaną w procesie krystalizacji, ale zauważyliśmy, że do wyjaśnienia tych zjawisk potrzeba przyjęcia znacznie większego uwalniania energii niż zakładano. Sądzimy, że dzieje się tak, gdyż najpierw krystalizuje tlen, który tonie w rdzeniu. To proces podobny do tworzenia się osadów na dnie rzek. Tonący tlen wypych w górę węgiel i to właśnie ten proces uwalnia dodatkową energię, mówi Tremblay.
      Uczony dodaje, że teraz zyskaliśmy dodatkowe dane, które pozwolą lepiej ocenić wiek białych karłów oraz innych gwiazd. Dzięki precyzyjnym pomiarom rozumiemy budowę wnętrza białych karłów tak dobrze, jak nigdy wcześniej. Przed Gaią mieliśmy dokładne dane o odległości i jasności 100-200 białych karłów. Teraz mamy takie dane o 200 000 takich gwiazd.

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