Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
  • ×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

      Only 75 emoji are allowed.

    ×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

    ×   Your previous content has been restored.   Clear editor

    ×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Przed dwoma tygodniami rozpoczęto 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
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Tegoroczne Nagrody Nobla z dziedziny fizyki zostały przyznane za wkład w zrozumienie ewolucji wszechświata i miejsca Ziemi w kosmosie. Otrzymali je James Peebles za teoretyczne odkrycia w dziedzinie kosmologii fizycznej oraz Michel Mayor i Didier Queloz za odkrycie egzoplanety krążącej wokół gwiazdy typu Słońca.
      James Peebles to Kanadyjczyk pracujący obecnie na Princeton University. Michel Mayor jest Szwajcarem, pracuje na Uniwersytecie w Genewie. Podobnie zresztą jak Didier Queloz, który dodatkowo zatrudniony jest na Cambridge University.
      Profesor Peebles, odpowiadając podczas konferencji prasowej na pytanie o możliwość istnienia życia na innych planetach, stwierdził: Ironią jest, że możemy być pewni, że istnieje wiele planet zdolnych do podtrzymania życia [...], ironią jest, że mamy wizję życia na innych planetach, ale możemy być pewni, że nigdy nie zobaczymy tych form życia, tych planet. To pokazuje, jak wielkie są możliwości i jak wielkie są ograniczenia nauki, powiedział noblista.
      Niestety, wbrew naszym oczekiwaniom, tegorocznym laureatem nie został profesor Artur Ekert, o którego szansach na nagrodę informowaliśmy wczoraj.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Tibet AS-gamma Experiment zarejestrował najbardziej intensywne promieniowanie pochodzące ze źródła astrofizycznego. Energia fotonów pochodzących z Mgławicy Kraba wynosiła ponad 100 teraelektronowoltów (TEV), to około 10-krotnie więcej niże maksymalna energia uzyskiwana w Wielkim Zderzaczu Hadronów.
      Naukowcy spekulują, że źródłem tak intensywnego promieniowania jest pulsar ukryty głęboko we wnętrzu Mgławicy.
      Pojawienie się Mgławicy Kraba zostało zauważone na Ziemi w 1054 roku. Wydarzenie to odnotowały źródła historyczne. Jako, że Mgławica położona jest w odległości ponad 6500 lat świetlnych od Ziemi wiemy, że eksplozja, w wyniku której powstała, miała miejsce około 7500 lat temu.
      Nowa gwiazda została po raz pierwszy zaobserwowana 4 lipca 1054 roku. Jej pojawienie się odnotowały chińskie źródła. W ciągu kilku tygodni przygasła, a dwa lata po pojawieniu się zniknęła zupełnie. Obecnie wiemy, że jej pojawienie się odnotowano też w XIII-wiecznym japońskim dokumencie oraz w źródłach arabskich. Niewykluczone też, że jest wspominana w źródłach europejskich.
      Mgławica Kraba została po raz pierwszy odkryta w 1731 roku przez Johna Bevisa. Następnie obserwowali ją inni astronomowie. Nazwę nadal jej William Parsons w 1844 roku. W latach 20. XX wieku ostatecznie stwierdzono, że Mgławica Kraba to pozostałość supernowej z 1054 roku. Tym samym stała się ona pierwszym obiektem astronomicznym powiązanym z eksplozją supernowej.
      Mgławica Kraba emituje promieniowanie niemal w każdym zakresie fal. Wysyła zarówno niskoenergetyczne fale radiowe, wysokoenergetyczne promieniowanie gamma i rentgenowskie, emituje też światło widzialne. Jednak zarejestrowanie ultraenergetycznego promieniowania to coś nowego.
      Wysokoenergetyczne fotony, takie jak promieniowanie gamma, z trudnością przedziera się przez ziemską atmosferę. Gdy promienie gamma trafią na atomy w atmosferze, powstaje cały deszcz innych cząstek. Jednak astronomowie nauczyli się rejestrować te cząstki. Najlepiej zrobić to za pomocą narzędzi o dużej powierzchni. Takich jak Tibet AS-gamma, który składa się z 597 detektorów rozrzuconych na przestrzeni niemal 66 000 metrów kwadratowych. A kilka metrów pod detektorami znajdują się 64 betonowe zbiorniki wypełnione wodą, która służy jako dodatkowy wykrywacz.
      Dzięki rozłożeniu detektorów na dużej powierzchni można śledzić kierunek i energię wysokoenergetycznych wydarzeń, a woda pozwala na rejestrowanie specyficznych sygnatur takich zjawisk. Dzięki temu specjaliści potrafią odróżnić promieniowanie gamma od promieniowania kosmicznego.
      Dane zebrane pomiędzy lutym 2014 roku a majem roku 2017 ujawniły istnienie 24 wydarzeń o energiach przekraczających 100 TeV pochodzących z Mgławicy Kraba. Niektóre z docierających do nas promieni miały energię dochodzącą do 450 TeV.
      Obecnie nie jest jasne, w jaki sposób powstają fotony o tak wysokich energiach, ani czy istnieje jakaś granica intensywności promieniowania. Specjaliści pracujący przy Tibet AS-gamma wyznaczyli sobie ambitny cel – zarejestrowanie fotonów o energiach liczonych w petaelektronowoltach, czyli przekraczających 1000 TeV. Biorąc pod uwagę, że analizy takich zjawisk trwają całymi latami, nie można wykluczyć, iż tego typu fotony już zostały przez Tibet AS-gamma zarejestrowane. Teraz wystarczy je tylko zidentyfikować w danych.

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