Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy

Recommended Posts

Astronomowie, astrofizycy i fizycy cząstek zgromadzeni w Kavli Institute for Theoretical Physics na Uniwersytecie Kalifornijskim zastanawiają się, na ile poważne są różnice w pomiarach dotyczących stałej Hubble'a. Zagadnienie to stało się jednym z ważniejszych problemów współczesnej astrofizyki, gdyż od rozstrzygnięcia zależy nasza wiedza np. od tempie rozszerzania się wszechświata.

Problem polega na tym, że wyliczenia stałej Hubble'a w oparciu o badania promieniowania wyemitowanego podczas Wielkiego Wybuchu różnią się od stałej Hubble'a uzyskiwanej na podstawie obliczeń opartych na badaniu supernowych. Innymi słowy, obliczenia oparte na najstarszych danych różnią się od tych opartych na danych nowszych. Jeśli specjaliści nie znajdą wyjaśnienia tego fenomenu może się okazać, że nie rozumiemy wielu mechanizmów działania wszechświata.

W latach 20. XX wieku Edwin Hubble zauważył, że najdalsze obiekty we wszechświecie wydają się oddalać od siebie szybciej niż te bliższe. Pojawiła się więc propozycja stworzenia stałą Hubble'a opisującej tempo rozszerzania się wszechświata.

Eksperymenty mające na celu określenie warto tej stałej dają jednak różne wyniki. Jedna z technik jej poszukiwania zakłada wykorzystanie mikrofalowego promieniowania tła, czyli światła powstałego wkrótce po Wielkim Wybuchu. Prowadzone na tej podstawie pomiary i obliczenia wykazały, że stała Hubble'a to 67,4 km/s/Mpc ± 0,5 km/s/Mpc. Jednak badania oparte o dane z supernowych pokazują, że stała Hubble'a to 74,0 km/s/Mpc. Obie wartości nie mogą być prawdziwe, chyba, że przyjmiemy, że coś niezwykłego stało się na początku rozszerzania się wszechświata. Niektórzy fizycy sugerują, że u zarania dziejów istniał inny rodzaj ciemnej energii powodującej rozszerzanie się wszechświata.

Na razie jednak fizycy nie wszczynają alarmu i uważają, że obecne teorie dotyczące działania wszechświata są nadal ważne.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
Guest kremien

W artykule nie wspomniano o standardowych syrenach (fale grawitacyjne). Tutaj obliczenia wskazują narazie 70km/s.

Proponuję jeszcze sprawdzić prędkości podane w artykule, bo prędkość wyliczona dzięki CBM wynosi chyba 67km/s, a nie 57km/s. Wikipedia twiedzi, że od 2001 roku nikt nie wyliczył mniej niż 67km/s/Mpc:

https://en.wikipedia.org/wiki/Hubble's_law

Edited by kremien

Share this post


Link to post
Share on other sites

Tak. w źródle: Such studies have shown the Hubble Constant to be 67.4 km/s/Mpc, with an error rate of just 0.5 km/s/Mpc.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Przede wszystkim "stała" Hubble'a raczej już nie jest uznawana za stałą - przyjmuje się że rozszerzanie przyśpiesza, co oznacza "stałą" zależną np. od wieku obiektów użytych do pomiaru.

Ale w kosmologii raczej jesteśmy daleko od bycia pewnym czegokolwiek. Na przykład przyciąganie grawitacyjne (ściągające Wszechświat) maleje 1/r^2. Przyjmuje się że rozszerzanie jednak przyśpiesza z powodu ciemnej energii - prawo zachowania energii mówi że jej gęstość powinna maleć 1/r^3, czyli w końcu 1/r^2 grawitacja powinna wygrać - ostatecznie prowadząc do zapaści do punktu "Big Crunch".

Też zapaść jest konieczna dla możliwości modelu cyklicznego ( https://en.wikipedia.org/wiki/Cyclic_model ), który pozwala uniknąć bardzo problematycznego momentu początku czasu - który mając tylko przyszłość jest np. niezgodny z fundamentalną symetrią: CPT, też z perspektywy równania Einsteina które wymaga wewnętrznej krzywizny - niemającej sensu na "krańcu" rozmaitości.

W każdym razie jeszcze duuużo potrzebujemy czasu żeby móc mówić tutaj coś rzeczywiście pewnego.

Share this post


Link to post
Share on other sites
14 minut temu, Jarek Duda napisał:

Przede wszystkim "stała" Hubble'a raczej już nie jest uznawana za stałą - przyjmuje się że rozszerzanie przyśpiesza, co oznacza "stałą" zależną np. od wieku obiektów użytych do pomiaru.

To trochę nie do końca tak. Kilkadziesiąt lat temu, gdy wydawało się nam, że Wszechświat powinien zwalniać (jak rzucona w górę cegła), "problem" był ten sam. Obserwacyjnie prawo Hubble dotyczy liniowej zależności między redshiftem a odległością (redshit niekoniecznie musi przekładać się liniowo na prędkość), a do tego czynnik skali i współrzędne współporuszające się.

ed: Słowem, do jakiejkolwiek zabawy trzeba przyjąć jakiś model kosmologiczny (zwykle metryka FLRW).

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jednostajne rozszerzanie? Steady State Model chyba już umarł dawno temu? ;)

Cytat

The parameter H{\displaystyle H}H is commonly called the “Hubble constant”, but that is a misnomer since it is constant in space only at a fixed time; it varies with time in nearly all cosmological models

(to z Twojego linku :))

ed: index 0 dodawany przy H podkreśla H "na dziś" ;)

Edited by Astro

Share this post


Link to post
Share on other sites

Jasne można zdefiniować "na dzisiaj", tylko mówię że raczej nie jest już uznawana jako stałą - np. miliardy lat temu raczej była inna.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Toż mówię to samo, patrz cytat. Na dziś jednak wydaje się stała :D. Czy jest stałą fundamentalną, to inna bajka.

H_0 definije się właśnie na dziś; inaczej z definicji raczej nie jest stałą. ;)

Share this post


Link to post
Share on other sites

Takie proste pytanie :)
To ile wynosiło H w czasie inflacji kosmologicznej?

To daje odpowiedź o fundamentalność tej średniej która jest używana do opisu obecnego stanu Wszechświata - nic ponadto.

Edited by thikim

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 godzinę temu, Jarek Duda napisał:

Przyjmuje się że rozszerzanie jednak przyśpiesza z powodu ciemnej energii - prawo zachowania energii mówi że jej gęstość powinna maleć 1/r^3, czyli w końcu 1/r^2 grawitacja powinna wygrać - ostatecznie prowadząc do zapaści do punktu "Big Crunch".

Uwielbiam kompromitować naukowców. Ciemna energia ma stałą gęstość kolego - to jest podstawowa wiedza o niej, taka jest jej własność i nie oznacza to wcale, że prawo zachowania energii nie działa. Prędzej Wszechświat jest układem otwartym zwiększającym energię. Niewiarygodne, że ja, totalny laik z fizyki, muszę uczyć fizyki kogoś takiego jak ty.

Share this post


Link to post
Share on other sites

A skąd ta pewność? Jeszcze bardziej przekonanie że wszechświat jest układam otwartym - dlaczego nie widać efektów interakcji np. termodynamicznej z tym hipotetycznym czymś na zewnątrz?

Nie wiemy co to jest ciemna energia, możemy sobie gdybać różne rzeczy - założenie o stałej gęstości jest wbrew zachowaniu energii: oznacza że całkowita energia (pomnożona przez objętość) będzie rosła z rozszerzaniem się wszechświata, też będzie rósł procentowy wkład ciemnej energii do energii wszechświata.

Po prostu nie wiem i twierdzę że inni też nie mają podstaw na przekonanie że wiedzą.

Edited by Jarek Duda

Share this post


Link to post
Share on other sites
23 minuty temu, thikim napisał:

To daje odpowiedź o fundamentalność tej średniej która jest używana do opisu obecnego stanu Wszechświata

W przeciwieństwie do pewnych parametrów kosmologicznych FUNDAMENTALNIE (choć niezbyt prosto) daje się zmierzyć, a każdy pomiar jest cenny, bo pozwala ograniczyć szaleństwo teoretyków w kreowaniu jednorożców.

Share this post


Link to post
Share on other sites
4 minuty temu, Jarek Duda napisał:

twierdzę że inni też nie mają podstaw na przekonanie że wiedzą.

Haha, zanim zaczniesz twierdzić, to się trochę zapoznaj z czymś takim jak internet. Poczytaj sobie, choćby nawet encyklopedię pwn:

https://encyklopedia.pwn.pl/haslo/ciemna-energia;3886511.html

" Niezwykłą właściwością ciemnej energii jest to, że jej gęstość jest stała pomimo rozszerzania się Wszechświata. "

I co teraz? Na pwn piszą bzdury? Wszędzie indziej też?

 

https://www.salon24.pl/u/zbigwie/890454,ciemna-energia-i-punkty-hawkinga-czyli-szalenstwo-sir-rogera-penrose

" Twierdzenie, że gęstość ciemnej energii jest stała, opiera się również na obserwacjach astronomicznych, a zatem jest również prawdziwe z pewną dokładnością: przez ostatnie 8 miliardów lat gęstość ciemnej energii zmieniła się nie więcej niż 1,1 razy. Możemy dziś powiedzieć to z pewnością. "

Jeszcze ci poszukać? Pamiętaj, że jestem totalnym laikiem z fizyki, który cię ośmieszył.

Share this post


Link to post
Share on other sites

To nie jest prawda objawiona tylko założenie - może prawdziwe, może nie - w każdym razie mówi że całkowita energia wszechświata rośnie z jego objętością, nie podając źródła tej dodatkowej energii - w tej postaci będąc sprzeczna z dość fundamentalną zasadą zachowania energii.

To że "pisze w książce" jest wystarczającym argumentem w religii, natomiast w nauce jesteśmy bardziej ostrożni - czy jest konkretny eksperyment pokazujący stałość tej gęstości?

Raczej nie - nawet ciemnej materii jeszcze nie udało się bezpośrednio zaobserwować. W kosmologii mamy tylko modele bazujące na olbrzymiej ilości założeń - jest ona bardzo odległa od pewności.

ps. A ta prawda objawiona była w której teorii? Tutaj są przykładowe: https://en.wikipedia.org/wiki/Dark_energy#Theories_of_dark_energy z komentarzem np.:

Quote

A major outstanding problem is that the same quantum field theories predict a huge cosmological constant, more than 100 orders of magnitude too large.[12] This would need to be almost, but not exactly, cancelled by an equally large term of the opposite sign. Some supersymmetric theories require a cosmological constant that is exactly zero,[46] which does not help because supersymmetry must be broken.

 

Edited by Jarek Duda

Share this post


Link to post
Share on other sites
3 minuty temu, Jarek Duda napisał:

To nie jest prawda objawiona tylko założenie - może prawdziwe, może nie

Jeżeli pwn mówi, że tak jest to tak jest, a nie że założenie. Gdyby nie było pewności, to nie napisaliby takiego zdania. W ogóle z czego ja się tłumaczę? Mam bronić tego co pwn napisało i udowodnić, że ma rację? Dobre.

9 minut temu, Jarek Duda napisał:

nie podając źródła tej dodatkowej energii - w tej postaci będąc sprzeczna z dość fundamentalną zasadą zachowania energii.

Powiedziałem przecież, że nie jest sprzeczna z prawem zachowania energii, jeśli przyjmiemy układ otwarty. Ciężko to zapamiętać? Ja wiem, że ten bloger pokrętnie to tłumaczył, ale tego nie cytowałem, bo nie odnosiłem się do tego. Energia może być czerpana z innych wymiarów postulowanych przez teorię strun, superstrun itp. Wszystko idealnie wtedy jest wyjaśnione.

A tego już nie rozumiem do końca, ale podoba mi się:

Cytat

Druga i trzecia właściwość ciemnej energii - zdolność do przyspieszenia ekspansji wszechświata i jej stałość w czasie (lub, bardziej ogólnie, bardzo powolne uzależnienie czasowe) - są w rzeczywistości ściśle ze sobą powiązane. Takie połączenie wynika z równań ogólnej teorii względności. W ramach tej teorii przyspieszenie ekspansji wszechświata następuje dokładnie wtedy, gdy gęstość energii w nim albo wcale się nie zmienia, albo zmienia się bardzo powoli. Tak więc antygrawitacja ciemnej energii i jej złożone relacje z prawem zachowania energii są dwiema stronami tego samego medalu.

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Pod tym artykułem PWN jest autor: Stanisław Bajtlik - przedstawiający swoją opinię, wskazując ulubioną teorię: kwintesencji.

Tutaj jest więcej hipotetycznych teorii: https://en.wikipedia.org/wiki/Dark_energy#Theories_of_dark_energy - zapytać się kogoś innego to pewnie wskaże inną.

Natomiast proszę wskaż mi tą która została potwierdzona eksperymentalnie? Eksperyment to główna różnica między nauką a religią.

Niestety jesteśmy bardzo daleko do tego - wcześniej zostają tylko subiektywne indywidualne opinie, mniej lub bardziej zgodne z innymi zasadami jak zachowania energii.

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
29 minut temu, Jarek Duda napisał:

Raczej nie - nawet ciemnej energii jeszcze nie udało się bezpośrednio zaobserwować.

I co z tego? Teraz próbujesz deprecjonować jej istnienie.

10 minut temu, Jarek Duda napisał:

Pod tym artykułem PWN jest autor: Stanisław Bajtlik - przedstawiający swoją opinię, wskazując ulubioną teorię: kwintesencji.

A to ciekawe, bo nigdzie nie napisano, że stałość gęstości CE to opinia, tylko opisano to jako fakt. Więc pytanie: kłamiesz, mylisz się, czy pwn jest nieprecyzyjna?

Edited by mankomaniak

Share this post


Link to post
Share on other sites
2 hours ago, Jarek Duda said:

Ale w kosmologii raczej jesteśmy daleko od bycia pewnym czegokolwiek. Na przykład przyciąganie grawitacyjne (ściągające Wszechświat) maleje 1/r^2. Przyjmuje się że rozszerzanie jednak przyśpiesza z powodu ciemnej energii - prawo zachowania energii mówi że jej gęstość powinna maleć 1/r^3, czyli w końcu 1/r^2 grawitacja powinna wygrać - ostatecznie prowadząc do zapaści do punktu "Big Crunch".

W swoich rozważaniach przyjmujesz  błędne założenie, że prawo grawitacji Newtona  F = G*M*m/(r*r) obowiązuje również w przypadku znacznych odległości kosmicznych rzędu  milionów lat świetlnych. Tymczasem wiadomo, że tak nie jest. Przyspieszanie Wszechświata jest przypisywane ciemnej energii, której natura nie jest zbyt dobrze poznana. Mechanizm przyspieszania można by wyjaśnić wykorzystując znane  prawa fizyki przy założeniu zmiennej gęstości energetycznej próżni. Od czasu opublikowania prac holenderskiego fizyka Hendrika Casimira i Dicka Poldera dotyczącego tzw. efektu Casimira, czyli oddziaływań kwantowych na siły powierzchniowe pomiędzy dwoma nienaładowanymi płytami w 1948 r. wiadomo, że próżnia nie jest tak naprawdę pusta, a wypełniają ją cząstki wirtualne - pary komplementarne elektron-pozyton, które pozostają w równowadze energetycznej tzn. ulegają anihilacji a następnie kreacji w tej samej ilości. Kwantowa próżnia tworzy tzw. pole Higgsa, w którym cząstki masowe nabywają masę dzięki bozonom Higgsa . W krótkim czasie po Wielkim Wybuchu (WW) Wszechświat ekspandował szybciej niż prędkość światła w próżni, gdyż rozszerzała się wówczas sama energia w fałszywej próżni. Po powstaniu masywnych cząstek i pierwiastków pojawiły się siły grawitacyjne, które oddziaływały również na cząstki wirtualne (pary elektron-pozyton) . Aproksymując ówczesny Wszechświat do wielkiej kuli na warstwy znajdujące się dalej od epicentrum WW oddziaływały większe siły grawitacyjne  przy założeniu jednakowej gęstości masowej ówczesnego Wszechświata co jest zgodne z prawem Newtona. Powodowało to różnicowanie się gęstości energetycznej Wszechświata, która z czasem zaczęła maleć wraz z odległością od epicentrum WW. Korzystając z zasady zachowania energii lub zasady zachowania pędu prędkość galaktyk będzie rosła coraz bardziej w miarę poruszania się w coraz „rzadszej” próżni, gdyż na bozony Higgsa masywnych cząstek w tych galaktykach będzie oddziaływało coraz słabsze pole Higgsa, a przez to wartość masy tych cząstek będzie coraz mniejsza.

Share this post


Link to post
Share on other sites

mankomaniak, jak napisałem - nie wiem i uważam że zdecydowanie za wcześniej na pychę żeby tutaj mówić coś pewnego. Trudno mi dyskutować z prawdą objawioną - wskaż konkretny eksperyment np. potwierdzający stałość gęstości ciemnej energii to chętnie się przyjrzę.

Qion, siła Casimira w praktyce raczej działa na mikroskopowych odległościach ... co ciekawe ma też hydrodynamiczny analog:

 

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
39 minut temu, Jarek Duda napisał:

mankomaniak, jak napisałem - nie wiem i uważam że zdecydowanie za wcześniej na pychę żeby tutaj mówić coś pewnego.

Teraz już inaczej śpiewasz. Przypomnę, co napisałeś na początku:

3 godziny temu, Jarek Duda napisał:

Przyjmuje się że rozszerzanie jednak przyśpiesza z powodu ciemnej energii - prawo zachowania energii mówi że jej gęstość powinna maleć 1/r^3, czyli w końcu 1/r^2 grawitacja powinna wygrać - ostatecznie prowadząc do zapaści do punktu "Big Crunch".

Więc skoro "przyjmuje się", to i ty przyjmujesz, bo następnie zaczynasz się pogrążać, twierdząc, że gęstość CE powinna spadać zgodnie z prawem zachowania energii. Wykazałem ci, że tak nie jest i tak być nie musi. Co więcej, poczytaj sobie, np.

Dark energy as the weight of violating energy conservation

to może w końcu dotrze, że opowiadasz bzdury.

Godzinę temu, Jarek Duda napisał:

Natomiast proszę wskaż mi tą która została potwierdzona eksperymentalnie? Eksperyment to główna różnica między nauką a religią.

Niczego nie muszę wskazywać, bo to nie o to tutaj chodzi. To ty przecież zacząłeś od teoretyzowania o ciemnej energii. To ty przyjąłeś błędne założenia i jako z góry pewne. Wynika z tego, że to ty uprawiasz religię,  nie ja. Ja tylko wykazałem twoją niewiedzę, a także to, że twoje wnioski są błędne.

Share this post


Link to post
Share on other sites

W przeciwieństwie do wielu wymyślonych modeli kosmologicznych, przykładami potwierdzonych podstawowych zasad fizyki są:

1) całkowita energia przy założeniu stałej gęstości = gęstość energii razy objętość

2) całkowita energia jest zachowana - jeśli gdzieś przybywa, to gdzie indziej musi ubyć.

Z którą z tych zasad się nie zgadzasz i dlaczego?

Jeśli zgadzasz się z obydwiema, to założenie że gęstość nie zmienia się z czasem, w połączeniu z rozszerzaniem się wszechświata, oznacza że całkowita energia wszechświata rośnie - nieprawdaż?

Jeśli tak to z zachowania energii potrzebujemy skądś ją brać - skąd?

Share this post


Link to post
Share on other sites

@UP

Ciemne materia i energia jak na razie są zaledwie teoretycznymi konstruktami wstawionymi do równań, aby te zgadzały się z obserwacjami. Jakiekolwiek twierdzenia na ich temat niewiele mają wspólnego z rzeczywistością. Równie dobrze mogę twierdzić, że za redshift odpowiadają "fioletowe międzygalaktyczne duszki".

  • Upvote (+1) 1

Share this post


Link to post
Share on other sites
33 minuty temu, Jarek Duda napisał:

Jeśli tak to z zachowania energii potrzebujemy skądś ją brać - skąd?

A skąd mam wiedzieć, może z ukrytych wymiarów. To ja tak samo mogę zapytać a skąd w ogóle wzięła się energia? Zgodnie z twoim rozumowaniem, nie może wziąć się z niczego, zatem musiała istnieć zawsze, czyli też przed powstaniem wszechświata. Ale to oznacza, że musiał istnieć inny wszechświat, w którym ta energia mogłaby istnieć i w jakiś sposób uwolnić się do nowego wszechświata. No to już masz logiczną odpowiedź - może ten proces odbywa się jakby ciągle.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Przechodzisz do innego problemu o którym wspominałem - hipotezy początku czasu, sprzecznej np. z symetrią CPT czy zachowaniem energii.

Dlatego osobiście preferuję hipotezę rozwiązującą m.in. te problemy (wymagając żeby nasz wszechświat ostatecznie się zapadł) - cyklicznego wszechświata w którym stała energia periodycznie się zapada i ponownie wybucha:

https://en.wikipedia.org/wiki/Cyclic_model

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
      Królewska Szwedzka Akademia Nauk zdecydowała dzisiaj, że Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za rok 2020 otrzymają: w połowie Roger Penrose za odkrycie, że formowanie się czarnych dziur potwierdza ogólną teorię względności. Drugą połowę otrzymują wspólnie Reinhard Genzel i Andrea Ghez za odkrycie supermasywnego kompaktowego obiektu w centrum naszej galaktyki.
      Roger Penrose to jeden z najwybitniejszych żyjących matematyków, fizyków i filozofów nauki. Uczony urodził się w 1931 roku w Wielkiej Brytanii. Tytuł doktora zdobył na Cambridge University. Obecnie jest emerytowanym profesorem matematyki na University of Oxford.
      Reinhard Genzel urodził się w 1952 roku w Niemczech. Tytuł doktora uzyskał na Uniwersytecie w Bonn. Obecnie jest dyrektorem Instytutu Fizyki Pozaziemskiej im. Maxa Plancka oraz profesorem Uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley.
      Urodzona w 1965 roku w Nowym Jorku Andrea Ghez uzyskała tytuł dotorski na Caltechu (California Institute of Technology), a obecnie pracuje na Uniwersytecie Kalifornijskim w Los Angeles.
      Tegoroczna gala noblowska będzie miała inny charakter niż wcześniej. Nie wymagamy, by laureaci przybyli do Sztokholmu w grudniu bieżącego roku odebrać nagrody. Z powodu pandemii planujemy online'owe wykłady noblowskie i online'ową ceremonię przyznania nagród, oświadczył Göran Hansson, sekretarz generalny Akademii. Zapewnił jednocześnie, że przed końcem roku wszyscy laureaci otrzymają swoje nagrody i zostaną zaproszeni na galę w innym terminie.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Very Large Telescope zauważył sześć galaktyk zgromadzonych wokół supermasywnej czarnej dziury z czasów, gdy wszechświat liczył sobie mniej niż miliard lat. Po raz pierwszy zauważono takie zgrupowanie z czasów tak nieodległych od Wielkiego Wybuchu. Odkrycie pomaga lepiej zrozumieć, w jaki sposób supermasywne czarne dziury mogą powstawać i ewoluować tak szybko.
      Głównym celem naszych badań było lepsze zrozumienie jednych z najbardziej niezwykłych obiektów astronomicznych – supermasywnych czarnych dziur istniejących już we wczesnym wszechświecie. Dotychczas nikt nie potrafi dobrze wyjaśnić ich istnienia, mówi główny autor badań, Marco Mignoli z Narodowego Instytutu Astrofizyki w Bolonii.
      Nowe obserwacje ujawniły istnienie galaktyk znajdujących się w okolicach supermasywnej czarnej dziury, a całość otoczona jest „pajęczą siecią” gazu rozciągającego się na obszarze 300-krotnie większym niż obszar Drogi Mlecznej. Olbrzymia ilość gazu zasila zarówno galaktyki, jak i czarną dziurę. Naukowcy szacują, że czarna dziura ma masę miliarda mas Słońca, a otaczająca całość gazowa struktura powstała, gdy wszechświat liczył sobie zaledwie 900 milionów lat.
      Obecnie uważa się, że pierwsze czarne dziury powstały z pierwszych gwiazd, które się zapadły. Musiały one błyskawicznie ewoluować, skoro po 900 milionach lat istnienia wszechświata osiągały masę miliarda Słońc. Astronomowie mają jednak problemy z wyjaśnieniem tej ewolucji. Takie czarne dziury musiałyby bowiem bardzo szybko wchłaniać olbrzymie ilości materii. Odkrycie galaktyk otaczających czarną dziurę i spowijającej wszystko sieci gazu może wyjaśniać tę błyskawiczną ewolucję.
      Powstaje jednak pytanie, w jaki sposób dochodzi do tworzenia się „pajęczej sieci” gazu. Astronomowie sądzą, że bierze w tym udział ciemna materia. To ona przyciąga gaz, który tworzy olbrzymie struktury, wystarczające, by wyewoluowały z nich zarówno galaktyki, jak i czarne dziury.
      Nasze badania wspierają hipotezę mówiącą, że najbardziej odległe masywne czarne dziury tworzą się i rosną w masywnym halo ciemnej materii. Dotychczas takich struktur nie wykrywaliśmy, gdyż ograniczały nas nasze możliwości obserwacyjne, wyjaśnia współautor badań Colin Norman z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa. Zaobserwowane teraz galaktyki są jednymi z najsłabiej świecących, jakie udało się zarejestrować.  Aby je zauważyć, konieczne były wielogodzinne obserwacje za pomocą jednych z najpotężniejszych teleskopów optycznych. Dzięki temu uczeni dowiedli też, że istnieje związek pomiędzy czterema galaktykami, a czarną dziurą
      Sądzimy, że obserwujemy wierzchołek góry lodowej. Że te galaktyki, które widzimy, są najjaśniejszymi, jakie się tam znajdują, przyznaje Barbara Balmaverde z Narodowego Instytutu Astrofizyki w Turynie.
      Pozostaje tylko mieć nadzieję, że jeszcze większe teleskopy optyczne, jak budowany właśnie Extremely Large Telescope, pozwolą dostrzec więcej szczegółów.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Ostatnim rozdziałem końca wszechświata, który nastąpi długo po tym, jak zgaśnie ostatnia gwiazda, może być seria niezwykłych eksplozji. Niezwykłych, bo ich głównymi bohaterami będą supernowe z czarnych karłów, twierdzi Matt E. Caplan z Illinois State University, którego artykuł Black dwarf supernova in the far future został zaakceptowany do publikacji w Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
      Czarne karły jeszcze nie powstały, gdyż sam wszechświat istnieje zbyt krótko by mogły się pojawić. Ewolucja gwiazd jest determinowana przez ich masę. Niektóre eksplodują, stają się supernowymi i mogą zostać czarnymi dziurami. Jeszcze inne stają się niewielkimi gęstymi gwiazdami – białymi karłami. Po bilionach lat tracą blask i zamieniają się w czarne nie emitujące światła obiekty zwane czarnymi karłami. Caplan twierdzi, że pod koniec istnienia wszechświata mogą one rozświetlić go, eksplodując i zamieniając się w supernowe.
      Supernowe czarnych karłów powstaną w wyniku fuzji pyknonuklearnej (pycnonuclear fusion). Zwykle gwiazdy są zasilane dzięki reakcjom termojądrowym, gdzie wysokie temperatury i ciśnienie wymuszają łączenie się atomów w cięższe pierwiastki.
      Tymczasem fuzja pyknonuklearna zachodzi w wyniku pojawienia się tunelowania kwantowego, które pozwala atomom na zbliżenie się bardziej niż normalnie. To proces, który z czasem zmienia białego karła w żelazo – ostatni z pierwiastków, jaki może powstać w wyniku fuzji.
      Jak mówi Matt Caplan, takie reakcje zachodzą niezwykle powoli. Przez milion lat może nie dojść do ani jednej tego typu reakcji w czarnym karle, stwierdza uczony. Dla porównania – w każdej sekundzie w Słońcu dochodzi do fuzji ponad 1038 protonów.
      Zamiana czarnego karła w żelazo w wyniku fuzji pyknonuklearnej może potrwać od 101100 do 1032000 lat. To kolosalne skale czasowe, mówi astrofizyk Fred Adams z Univesrity of Michigan. Uważamy, że największe możliwe czarne dziury parują w ciągu 10100 lat. To mgnienie oka w porównaniu ze skalą omawianą w artykule.
      Gdy już większość czarnego karła zamieni się w żelazo, obiekt zostanie zmiażdżony przez własną masę. Dojdzie do implozji, która odrzuci zewnętrzne warstwy. Podobne procesy zachodzą we współczesnym wszechświecie, gdzie gromadzenie się żelaza prowadzi do pojawienia się supernowych Typu II.
      Jak wylicza Caplan, supernowa czarnego karła może powstać z czarnego karła o masie od 1,16 do 1,35 masy Słońca. Z kolei takie czarne karły powstaną z typowych gwiazd o masie od 6 do 10 mas Słońca. Gwiazdy o takiej masie nie są zbyt rozpowszechnione, chociaż nie można też powiedzieć, że występują rzadko. Szacuje się, że stanowią one około 1% wszystkich gwiazd. Na tej podstawie Caplan szacuje, że przed końcem wszechświata pojawi się około 1021 supernowych czarnych karłów. Jako, że czarne karły będą miały niewielką masę, ich supernowe nie będą tak olbrzymie jak znane nam supernowe, jednak nadal będzie to spektakularne widowisko, szczególnie w pozbawionym gwiazd ciemnym wszechświecie.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Teoria pętlowej grawitacji kwantowej (LQG) pozwala wyjaśnić pewne anomalie mikrofalowego promieniowania tła, z którymi nie poradziły sobie dotychczas inne teorie, twierdzi zespół naukowy pracujący pod kierunkiem Abhaya Ashtekara z Pennsylvania State University. Wyniki badań zostały opisane na łamach Physical Review Letters.
      Teoria grawitacji kwantowej opisuje historię wszechświata w kategorii „Wielkiego Odbicia”.  Bardziej znana teoria Wielkiego Wybuchu mówi, że wszechświat powstał z osobliwości, niezwykle małego punktu, z którego się rozszerzył. W teorii kwantowej grawitacji mamy zaś do czynienia ze stałą Plancka, najmniejszym możliwym rozmiarem. Zgodnie z nią wszechświat po okresie rozszerzania zacznie się kurczyć, a gdy osiągnie wielkość stałej Plancka, nastąpi odbicie i znowu zacznie się rozszerzać. Zatem wszechświat jest zjawiskiem cyklicznym. W teorii tej Wielki Wybuch jest albo pierwszym, albo kolejnym z serii Wielkich Odbić.
      Autorzy najnowszych badań skupili się na dwóch anomaliach mikrofalowego tła (CMB), zwanym też promieniowaniem reliktowym. To obecne w całym wszechświecie promieniowanie jest pozostałością po wczesnym etapie formowania się wszechświata.
      Jedna z tych anomalii ma związek z rozkładem energii CMB, w którym widoczne są niewielkie różnice temperatury. Druga anomalia ma związek z amplitudą soczewkowania CMB, czyli jego zagięcia podczas podróży w przestrzeni. Soczewkowanie to jest wynikiem rozkładu i gęstości materii, co z kolei jest związane z kwantowym fluktuacjami, do których dochodziło jeszcze przed rozszerzaniem się wszechświata.
      Jeśli teoria pętlowej grawitacji kwantowej jest prawdziwa, to Wielkie Odbicie powinno wpłynąć na CMB. Teoria ta stwierdza, że w momencie Wielkiego Odbicia zagięcie czasoprzestrzeni było większe niż kiedykolwiek później. Pętlowa grawitacja kwantowa przewiduje konkretną wartość zagięcia czasoprzestrzeni w momencie odbicia. Wartość ta jest podstawowym elementem tego, co obecnie obserwujemy. Innymi słowy, jeśli przewidywanie te są prawdziwe, to i obecnie powinniśmy obserwować pewne konkretne modyfikacje rozszerzającego się wszechświata, mówi Ashtekar.
      Olbrzymie zakrzywienie czasoprzestrzeni, jakie miało miejsce w momencie Wielkiego Odbicia, pozostawiło trwały ślad w mikrofalowym promieniowaniu tła. Długość fali fluktuacji  wywołanych tym zjawiskiem jest większa niż część wszechświata, jaką obserwujemy, więc nie jesteśmy w stanie wykryć jej bezpośrednio. Jednak jest ona skorelowana z falami o mniejszych długościach, które objawiają się w anomaliach CMB, których teoria Wielkiego Wybuchu nie potrafi wyjaśnić.
      Istnieje sześć podstawowych parametrów, które decydują o tym, co widzimy przyglądając się mikrofalowemu promieniowaniu tła. Dwa to pierwotne parametry związane z końcem okresu inflacji, a ich wartości wpływają na zakres mocy CMB. Dwa kolejne pochodzą z czasu pomiędzy końcem inflacji, gdy wszechświat liczył sobie 10-32 sekundy, a momentem, gdy około 379 000 lat później pojawiło się CMB. Dwa ostatnie parametry opisują to, co wydarzyło się pomiędzy pierwszą emisją CMB a dniem dzisiejszym.
      Chociaż teoria Wielkiego Wybuchu jest w stanie określić wartości tych parametrów, to LQC wprowadza do nich modyfikacje, które wyjaśniają obserwowane anomalie.
      W mikrofalowym promieniowaniu tła istnieje też trzecia anomalia, hemisferyczna. Otóż obie hemisfery CMB mają różną średnią energię. Tę anomalię wyjaśnił już Ivan Agullo z Louisiana State University, który również wykorzystał przy tym teorię pętlowej grawitacji kwantowej.
      Sam Agullo zapoznał się z pracą grupy Ashtekara i określił ją jako fantastyczną. Dowodzi ona, że fizyczne procesy, które miały miejsce w odległej przeszłości, przed epoką inflacji, mogą pozostawić ślady na współczesnym niebie, stwierdził.
      Ostatnią, wciąż niewyjaśnioną anomalią, jest różnica w pomiarach stałej Hubble'a. O problemie tym informowaliśmy już wcześniej. Ashtekar wskazuje jednak na pracę Alejandro Pereza z Aix-Marseille Universite, która jego zdaniem stanowi pierwszy krok ku wyjaśnieniu tej anomalii na gruncie LQC.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed około 359 milionami lat Ziemia doświadczyła epizodu wymierania, podczas którego niemal całkowicie wyginęły akritarchy i ryby pancerne. To późnodewońskie wymieranie, zwane kryzysem Hangenberg, trwało około 300 000 lat. Brian Field z University of Illinois Urbana-Champaign upublicznił artykuł [PDF], w którym dowodzi, że za wymieranie to odpowiada... wybuch supernowej.
      Uważa się, że kryzys Hangenberg był spowodowany długotrwałym ubytkiem ozonu, przez co do Ziemi docierało zbyt dużo szkodliwego promieniowania ultrafioletowego ze Słońca. Jedną z możliwych przyczyn ubytku ozonu jest pojawienie się w niższych warstwach atmosfery dużej ilości pary wodnej, która może brać udział w cyklu pojawiania się wolnych rodników tlenku chloru, który niszczy ozon. Jednak hipoteza taka jest o tyle wątpliwa, że para wodna mogłaby utrzymywać się w atmosferze zbyt krótko, by wywołać wymieranie trwające 300 000 lat. Ponadto taki mechanizm spowodowałby redukcję ozonu na ograniczonym terenie geograficznym, tymczasem wiemy, że kryzys Hangenberg objął całą Ziemię.
      Brian Field uważa, że przyczyną wymierania mógł być wybuch pobliskiej supernowej. Podczas takiego wydarzenia uwalniana jest olbrzym ilość promieniowania ultrafioletowego, X czy gamma. Promieniowanie kosmiczne z pobliskiej supernowej mogłoby oddziaływać na Ziemię przez 100 000 lat. To z kolei doprowadziłoby do długotrwałej globalnej utraty warstwy ozonowej. Hipoteza z supernową wyjaśnia zarówno skalę jak i czas trwania kryzysu Hangenberg.
      Z wyliczeń zespołu Fielda wynika, że za wspomniane wymieranie może być odpowiedzialny wybuch supernowej Typu II. Taki wybuch w odległości mniejszej niż 10 parseków (33 lata świetlne) od Ziemi prawdopodobnie zniszczyłby życie na naszej planecie.
      Dlatego też naukowcy sądzą, że do eksplozji doszło w odległości około 20 parseków. To wystarczająco blisko, by zabić wiele gatunków, jednak za daleko, by całkowicie zniszczyć życie.
      Dowodami na takie wydarzenie mają być radioaktywne izotopy, które powstały podczas wybuchu i opadły na Ziemię. Część z tych izotopów na na tyle długi okres połowicznego rozpadu, że powinny nadal być obecne w osadach z przełomu dewonu i karbonu. Takim pierwiastkiem jest np. pluton-244. Jego znalezienie w osadach z tego okresu byłoby silnym poparciem hipotezy Fielda.

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