Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Astronomowie obserwują trzy łączące się supermasywne czarne dziury
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Supermasywna czarna dziura w centrum Drogi Mlecznej jest bardzo aktywna. Naukowcy z Northwestern University wykorzystali Teleskop Webba do uzyskania najdłuższego i najbardziej szczegółowego obrazu Sagittariusa A*. Dowiedzieli się, że w dysku akrecyjnym wokół dziury bez przerwy mają miejsce rozbłyski. Niektóre z nich to bardzo słabe migotania, trwające sekundy. Inne, potężne i oślepiające, można obserwować codziennie. Są jeszcze inne, niezwykle słabe, które trwają miesiącami.
Nowe odkrycia pozwolą lepiej zrozumieć naturę czarnych dziur i ich interakcje z otoczeniem, a także dynamikę i ewolucję naszej galaktyki. Spodziewamy się, że do rozbłysków dochodzi w pobliżu wszystkich supermasywnych czarnych dziur. Jednak nasza czarna dziura jest unikatowa. Tam się zawsze coś gotuje, zawsze widać jakąś aktywność, wydaje się, że ona nigdy nie jest spokojna. Obserwowaliśmy ją wielokrotnie w 2023 i 2024 roku i przy każdej obserwacji odnotowywaliśmy zmiany. Za każdym razem widzieliśmy coś innego, to naprawdę imponujące. Nic nigdy nie było takie samo, mówi profesor fizyki i astronomii Farhad Yusef-Zadeh, który specjalizuje się w badaniu centrum Drogi Mlecznej.
Uczony wraz z zespołem wykorzystali urządzeni NIRCam na JWST, które może jednocześnie prowadzić obserwacje w dwóch zakresach podczerwieni. W sumie zebrali 48 godzin obserwacji, które prowadzili co 8–10 godzin w ciągu roku. To pozwoliło im na odnotowywanie zmian w czasie. Sgr A* okazała się bardziej aktywna, niż naukowcy się spodziewali. W dysku akrecyjnym ciągle dochodziło do rozbłysków o różnej jasności i czasie trwania. W ciągu doby miało miejsce 5–6 dużych rozbłysków, pomiędzy którymi naukowcy obserwowali rozbłyski mniejsze. W danych widzimy wciąż zmieniającą się, gotującą jasność. I nagle, bum! Wielki rozbłysk. A później się uspokaja. Nie zauważyliśmy żadnego wzorca. Wydaje się, że to proces przypadkowy. Profil aktywności czarnej dziury był za każdym razem inny i niezwykle ekscytujący, dodaje uczony.
Naukowcy nie rozumieją procesów zachodzących w dyskach akrecyjnych czarnych dziur. Profesor Yusef-Zadeh podejrzewa dwa różne mechanizmy. Jeśli dysk przypomina rzekę, to krótkotrwałe słabe rozbłyski są jak niewielki przypadkowe fale, a większe długotrwałe rozbłyski jak fale pływowe powodowane przez bardziej znaczące wydarzenia.
NIRCam pracuje w zakresach 2,1 i 4,8 mikrometrów. Jednym z najbardziej niespodziewanych odkryć było spostrzeżenie, że zjawiska widoczne w krótszym zakresie fal zmieniały jasność na krótko przed wydarzeniami z dłuższego zakresu fal. Po raz pierwszy obserwujemy taką różnicę w czasie podczas obserwacji w tych długościach fali. Obserwowaliśmy je jednocześnie w NIRCam i zauważyliśmy, że dłuższe fale spóźniały się w stosunku do krótszych od niewielką ilość czasu, od kilku sekund do około 40 sekund, dziwi się Yusef-Zadeh.
To opóźnienie dostarcza dodatkowych informacji. Może ono wskazywać, że cząstki w miarę trwania rozbłysku tracą energię, a utrata ta ma miejsce szybciej w krótszych zakresach fali. Takie zmiany mogą zachodzić, gdy cząstki poruszają się po spirali wokół linii pola magnetycznego.
Badacze, chcąc to wyjaśnić, mają nadzieję na przeprowadzenie dłuższych obserwacji. Profesor Yusef-Zadeh już złożył prośbę o zgodę na nieprzerwane wykorzystanie NIRCam przez 24 godziny. Dłuższy czas obserwacji pozwoli na usunięcie z nich zakłóceń i poprawienie rozdzielczości. Gdy obserwuje się tak słabe rozbłyski, trzeba zmagać się z zakłóceniami. Jeśli moglibyśmy prowadzić obserwacje nieprzerwanie przez 24 godziny, moglibyśmy zredukować poziom szumu i zobaczyć szczegóły, których obecnie nie widzimy, wyjaśnia uczony.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Węgiel i inne pierwiastki nie dryfują bezwładnie w przestrzeni kosmicznej, zauważyli naukowcy z USA i Kanady. Okazuje się, że w aktywnych galaktykach – takich jak Droga Mleczna – w których wciąż powstają nowe gwiazdy, pierwiastki są transportowane w formie wielkich strumieni. Krążą w galaktyce, wychodzą poza nią i wracają, zanim w wyniku oddziaływania grawitacji i innych sił nie utworzą planet, gwiazd, księżyców czy asteroid. To zaś oznacza, że pierwiastki w naszych organizmach, zanim do nich trafiły, mogły spędzić sporo czasu w przestrzeni międzygalaktycznej, wchodząc w skład ośrodka okołogalaktycznego (CGM).
Pomyślmy o ośrodku okołogalaktycznym jak o wielkiej stacji kolejowej. Bez przerwy wypycha materiał na zewnątrz i go z powrotem zasysa. Ciężkie pierwiastki, które powstały w gwiazdach, są wypychane z ich galaktyk macierzystych w wyniku eksplozji supernowych i trafiają do przestrzeni międzygalaktycznej, a następnie są z powrotem wciągane do galaktyki, gdzie biorą udział w tworzeniu gwiazd i planet, mówi doktorantka Samantha Garza z University of Washington, jedna z autorek pracy opublikowanej na łamach Astrophysical Journal Letters.
Naukowcy zauważają, że odkrycie tego procesu ma olbrzymie znaczenie dla naszego zrozumienia procesu ewolucji galaktyk. Jego implikacje dla ewolucji oraz natury dostępnych rezerwuarów węgla są ekscytujące. Ten sam węgiel, który tworzy nasze ciała, prawdopodobnie spędził dużo czasu poza galaktyką, mówi profesor Jessica Werk.
W 2011 roku po raz pierwszy potwierdzono hipotezę, że aktywne galaktyki są otoczone przez ośrodek okołogalatyczny, olbrzymią chmurę materiału zawierającą gorące gazy. Teraz Garza, Werk i ich współpracownicy odkryli, że w ośrodku tym krążą również pierwiastki powstające w niższych temperaturach, takie jak węgiel. Możemy potwierdzić, że ośrodek okołogalaktyczny działa jak gigantyczny rezerwuar zarówno węgla jak i tlenu. I, przynajmniej w odniesieniu do galaktyk tworzących gwiazdy, uważamy, że materiał ten wraca do galaktyki w procesie recyklingu, stwierdza Garza.
Jedna z postawionych przez naukowców hipotez mówi, że to spowolnienie lub zaprzestanie tego recyklingu pomiędzy galaktyką a ośrodkiem okołogalaktycznym jest odpowiedzialne za przerwanie procesu tworzenia się nowych gwiazd.
Badacze wykorzystali instrument Cosmic Origin Spectrograph, który znajduje się na Teleskopie Hubble'a, do obserwacji, w jaki sposób ośrodek okołogalaktyczny 11 galaktyk tworzących gwiazdy wpływa na światło z 9 odległych kwazarów. W ten sposób odkryli, że część tego światła je pochłaniana przez węgiel znajdujący się w medium. I że tego węgla jest dużo. Okazało się również, że węgiel ten można wykryć w odległości nawet 400 tysięcy lat świetlnych od macierzystej galaktyki.
Teraz celem naukowców jest opisanie innych pierwiastków wchodzących w skład ośrodka okołogalaktycznego, określenie różnic pomiędzy składem ośrodka wokół poszczególnych galaktyk i porównanie tego składu pomiędzy galaktykami, w których wciąż powstają gwiazdy, a tymi, w którym proces formowania gwiazd w dużej mierze się zatrzymał.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W Kwintecie Stephana, na galaktycznym skrzyżowaniu, w którym dawne kolizje galaktyk pozostawiły po sobie liczne szczątki, dochodzi właśnie do kolejnego zderzenia. Bierze w nim udział galaktyka pędząca z prędkością 3,2 milionów km/h. Kolizję, w bezprecedensowej rozdzielczości, zaobserwował międzynarodowy zespół naukowy korzystający z William Herschel Telescope Enhaced Area Velocity Explorer (WEAVE). To supernowoczesny spektrograf, zamontowany przed dwoma laty na William Herschel Telescope na Wyspach Kanaryjskich.
Zderzenie zostało spowodowane przez galaktykę NGC 7318b, która przedziera się przez Kwintet. W jego efekcie powstała potężna fala uderzeniowa, podobna do fali, jaka ma miejsce, gdy samolot przekracza barierę dźwięku.
Kwintet Stephana został odkryty około 150 lat temu. To grupa powiązanych ze sobą grawitacyjnie pięciu galaktyk. Cztery z nich znajdują się w odległości około 290 milionów lat świetlnych od nas, piąta położona jest w odległości 40 milionów lś. Kwintet jest idealnym naturalnym laboratorium służącym do badań interakcji pomiędzy galaktykami. Nic więc dziwnego, że stał się pierwszym celem obserwacyjnym WEAVE.
Doktor Marina Arnaudova z University of Hertfordshire, która stoi na czele grupy badawczej, mówi, że Kwintet nie tylko doświadcza kolejnego w swej historii potężnego zderzenia, ale dzięki niemu astronomowie odkryli podwójną naturę fali uderzeniowej. W miarę, jak wędruje ona przez zimy gaz, ma prędkość hipersoniczną, w medium międzygalaktycznym Kwintetu porusza się z prędkością kilkunastokrotnie większą od prędkości dźwięku. Fala jest tak potężna, że wyrywa elektrony z atomów, pozostawiając za sobą świecący gaz, który obserwujemy za pomocą WEAVE. Jednak gdy fala przechodzi przez otaczający Kwintet gorący gaz, staje się znacznie słabsza. Zamiast dokonywać w nim zniszczeń, fala kompresuje gaz, co prowadzi do pojawienia się emisji w zakresie fal radiowych, którą rejestrują radioteleskopy, takie jak Low Frequency Array (LOFAR), doaje doktorant Soumyadeep Das.
Nowe, niezwykle szczegółowe informacje, zebrano dzięki połączeniu danych z WEAVE, LOFAR, Very Large Array i Teleskopu Jamesa Webba. Eksperci są przede wszystkim zachwyceni możliwościami WEAVE. Maja nadzieję, że nowy instrument zrewolucjonizuje naszą wiedzę o wszechświecie. Już ta pierwsza praca naukowa powstała za jego pomocą pokazała, jak wielki potencjał tkwi w spektrografie.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Europejski radioteleskop LOFAR (LOw Frequency ARray) – którego stacje znajdują się również w Polsce – zanotował najdłuższą parę dżetów wydobywających się z czarnej dziury. Struktura nazwana Porfyrion – od imienia jednego z gigantów z mitologii greckiej – ma długość 23 milionów lat świetlnych. Dotychczas, na podstawie obserwacji i obliczeń sądzono, że maksymalna długość takich dżetów jest znacznie mniejsza.
Dotychczas sądzono, że limit długości pary dżetów wynosi 4,6–5,0 Mpc (megaparseków). Parsek to 3,26 roku świetlnego, zatem mówimy tutaj o około 16 milionach lat świetlnych. W 2022 roku ten sam zespół naukowy poinformował o istnieniu dżetu wydobywającego się z galaktyki radiowej Alkynoeus. Ma on długość 5 Mpc i był opisywany jako największa struktura pochodzenia galaktycznego. Brak dłuższych par dżetów oraz wyliczenia teoretyczne skłoniły naukowców do wysunięcia hipotezy, że 5 Mpc jest limitem długości.
Informujemy o zaobserwowaniu struktury radiowej rozciągającej się na około 7 Mpc, czytamy na łamach Nature. Istnienie dżetu dowodzi, że tego typu struktury mogą uniknąć zniszczenia przez niestabilności magnetohydrodynamiczne na przestrzeniach kosmologicznych, nawet jeśli powstały w czasie, gdy wszechświat był znacznie bardziej gęsty, niż obecnie. Nie wiadomo, w jaki sposób tak długotrwała stabilność mogła zostać zachowana.
Odkrycie sugeruje też, że gigantyczne dżety mogły odgrywać większą niż sądzono rolę w formowaniu się galaktyk we wczesnym wszechświecie. Astronomowie uważają, że galaktyki i ich czarne dziury wspólnie przechodzą ewolucję, a jednym z kluczowych elementów dżetów jest emitowanie olbrzymich ilości energii, które wpływają na ich galaktyki macierzyste i galaktyki z nimi sąsiadujące. Nasze odkrycie pokazuje, że oddziaływanie takich dżetów rozciąga się na większe odległości, niż sądziliśmy, mówi współautor badań, profesor George Djorgovski z Kalifornijskiego Uniwersytetu Technologicznego.
Autorzy nowych badań wykorzystali LOFAR do poszukiwania olbrzymich dżetów. Dżety to powszechne zjawisko, jednak zwykle są stosunkowo niewielkie. Wcześniej znano setki naprawdę dużych struktur tego typu i uważano, że rzadko one występują. Teraz badacze zarejestrowali ich ponad 10 000. Wielkie dżety były znane wcześniej, ale nie wiedzieliśmy, że jest ich tak dużo, dodaje profesor Martin Hardcastle z University of Hertfordshire.
Poszukiwania olbrzymich dżetów rozpoczęły się od dość przypadkowego spostrzeżenia. W 2018 roku główny autor obecnych badań, Martijn S. S. L. Oei, wraz z zespołem wykorzystał LOFAR do obserwowania włókien rozciągających się pomiędzy galaktykami. Na obrazach naukowcy dostrzegli zaskakująco dużo wielkich dżetów. Nie mieliśmy pojęcia, że jest ich aż tyle, mówi Oei.
Naukowcy zaczęli więc szukać kolejnych wielkich dżetów i trafili na Porfyriona. Poza LOFAR-em wykorzystali kilka innych teleskopów, dzięki którym określili, skąd pochodzi i jak daleko od nas się znajduje. Zauważyli nie tylko, że struktura ta pochodzi ze znacznie wcześniejszych okresów istnienia wszechświata, niż inne. Stwierdzili, że gigant znajduje się w regionie wszechświata, w którym istnieje wiele czarnych dziur tego samego typu, z którego on pochodzi. To aż może wskazywać, że przez astronomami jeszcze wiele podobnych odkryć. Możemy obserwować wierzchołek góry lodowej, mówi Oei.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Japoński akcelerator cząstek SuperKEKB pobił światowy rekord świetlności. Pracujący przy nim naukowcy obiecują, że to dopiero początek. W ciągu najbliższych lat chcą zwiększyć świetlność urządzenia aż 40-krotnie, co ma pozwolić zarówno na odkrycie ciemnej materii, jak i wyjście z fizyką poza Model Standardowy. Mamy nadzieję, że akcelerator pozwoli nam wykryć ciemną materię – o ile ona istnieje – i badać ją w niedostępny obecnie sposób, mówi profesor Kay Kinoshita z University of Cincinnati.
Świetlność akceleratora to liczba kolizji, która w nim zachodzi. Podczas tych zderzeń powstają nowe cząstki. Im więc więcej zderzeń, tym więcej cząstek, więcej danych i większa szansa n a zarejestrowanie czegoś nowego.
SuperKEKB zderza pozytony i elektrony przyspieszane w 3-kilometrowym tunelu. Akcelerator został uruchomiony w 2018 roku i naukowcy ciągle pracują nad zwiększaniem jego jasności. Profesor Alan Schwartz i jego studenci z University of Cincinnati zaprojektowali i zbudowali jeden z detektorów akceleratora. To krok milowy w projektowaniu akceleratorów. SuperKEKB wykorzystuje architekturę tzw. „nano strumieni”. W technice tej strumienie cząstek są ściskane wzdłuż osi pionowej, dzięki czemu są bardzo cienkie, wyjaśnia Schwartz. To pierwszy na świecie akcelerator, który korzysta z tej techniki.
Ze względu na rozmiary cząstek, szansa, że dojdzie do zderzenia, jest niewielka. Im bardziej ściśnięty strumień, tym większe zagęszczenie cząstek i tym większe prawdopodobieństwo zderzeń. Obecnie wysokość wiązki w punkcie zderzenia wynosi 220 nanometrów. W przyszłości ma to być zaledwie 50 nanometrów, czyli około 1/1000 grubości ludzkiego włosa.
Profesor Kay Kinoshita poświęciła całą swoją naukową karierę zagadnieniu zwiększania świetlności akceleratorów. Uczona pracuje nad tym zagadnieniem od 1982 roku. To bardzo interesujące, gdyż jest bardzo wymagające. Wiesz, że robisz coś, czego nikt nigdy nie zrobił, mówi.
Poprzednik SuperKEKB, akcelerator KEKB, który działał w latach 1999–2010 w KEK (Organizacja Badań nad Akceleratorami Wysokich Energii), również był światowym rekordzistą. Urządzenie pracowało ze świetlnością 2,11x1034 cm-2s-1. Dopiero w 2018 roku rekord ten został pobity przez Wielki Zderzacz Hadronów, który osiągnął świetlność 2,14x1034 cm-2s-1. Rekord LHC nie utrzymał się długo, dnia 15 czerwca 2020 roku SuperKEKB osiągnął świetlność 2,22x1034 cm-2s-1. Już tydzień później, 21 czerwca naukowcy poinformowali o nowym rekordzie. Teraz SuperKEKB pracuje ze świetlnością wynoszącą 2,40x1034 cm-2s-1.
W ciągu najbliższych lat świetlność SuperKEKB ma wzrosnąć 40-krotnie. Docelowo ma ona wynieść 8x1035 cm-2s-1.
Sukces SuperKEKB to sukces międzynarodowej współpracy. Nadprzewodzące magnesy, które ostatecznie skupiają strumienie cząstek zostały zbudowane we współpracy z amerykańskimi Brookhaven National Laboratory oraz Fermi National Accelerator Laboratory. Systemy monitorowania kolizji to dzieło SLAC National Accelerator Laboratory i University of Hawaii. Naukowcy ze Szwajcarii (CERN), Francji (IJCLab), Chin (IHEP) i USA (SLAC) biorą udział w pracach i badaniach, w których wykorzystywany jest akcelerator. Wykorzystujący diament system monitorowania promieniowania oraz system przerywania wiązki to dzieło włoskich Narodowego Instytutu Fizyki Jądrowej oraz Uniwersytetu w Trieście, a system monitorowania jasności powstał w Rosji.
Wiązki elektronów i pozytonów rozpędzane w SuperKEKB zderzają się w centrum detektora Belle II, który opisywaliśmy przed 2 laty. To niezwykłe urządzenie zostało zbudowane przez grupę 1000 fizyków i inżynierów ze 119 uczelni z 26 krajów świata. I to właśnie wewnątrz Belle II naukowcy mają nadzieję znaleźć ciemną materię i rozpocząć badania jej właściwości.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.