Sign in to follow this
Followers
0
Nagrody Nobla z fizyki przyznano za wkład w badanie ewolucji wszechświata
-
Similar Content
-
By KopalniaWiedzy.pl
Międzynarodowy zespół naukowców, w tym dwoje naukowców z NCBJ - Katarzyna Małek i William Pearson, rzucił nieco światła na złożone procesy fizyczne związane z wytwarzaniem pyłu, metali i gwiazd w ewolucji galaktyk. Badacze przeanalizowali dużą próbkę odległych pyłowych galaktyk, wykrytych za pomocą ALMA. Badanie, opublikowane w Astronomy & Astrophysics, ujednoliciło metody obserwacyjne i teoretyczne, znajdując dowody na szybki wzrost pyłu w młodych, ale już bogatych w metale galaktykach w odległym wszechświecie.
Dwa miliardy lat po Wielkim Wybuchu wszechświat był wciąż bardzo młody. Jednak już powstały w nim tysiące ogromnych galaktyk, bogatych w gwiazdy i pył. Międzynarodowe badanie, prowadzone równocześnie przez Wyższą Międzynarodową Szkołę Badań Zaawansowanych (SISSA) w Trieście oraz Narodowe Centrum Badań Jądrowych z udziałem międzynarodowego zespołu naukowców, wyjaśnia teraz, jak to było możliwe. Naukowcy połączyli metody obserwacyjne i teoretyczne, aby zidentyfikować procesy fizyczne leżące u podstaw ich ewolucji i po raz pierwszy znaleźli dowody na szybki wzrost zawartości pyłu w tych galaktykach, spowodowany wysokim stężeniem metali w odległym wszechświecie. Badanie, opublikowane w czasopiśmie Astronomy & Astrophysics, przedstawia nowe podejście do badania fazy ewolucyjnej masywnych obiektów.
Odległe galaktyki, istniejące w bardzo wczesnym wszechświecie, ale już masywne i bardzo aktywnie tworzące nowe gwiazdy, stanowią od momentu ich odkrycia 20 lat temu prawdziwe wyzwanie dla astronomów. Z jednej strony są one trudne do wykrycia, ponieważ znajdują się w gęstych obszarach odległego wszechświata i zawierają cząstki pyłów, które pochłaniają większość światła optycznego emitowanego przez młode gwiazdy – wyjaśnia dr Drako Donevski, stypendysta SISSA i główny autor badania. Z drugiej strony wiele z tych pyłowych "olbrzymów" powstało w czasach, gdy wszechświat był bardzo młody - miał mniej niż 1 miliard lat - i nadal pozostaje zagadką pytanie, jak tak duża ilość pyłu mogła zostać wyprodukowana tak wcześnie we wszechświecie.
Badanie tych egzotycznych obiektów jest teraz możliwe dzięki Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA). Interferometr składający się z 66 teleskopów umieszczony jest na pustyni Atakama w północnym Chile i jest w stanie wykryć światło podczerwone, które przenika przez pyłowe chmury, ujawniając obecność nowo tworzących się gwiazd. Jednak pochodzenie dużej ilości pyłu we wczesnym czasie kosmicznym wciąż pozostaje otwartą kwestią dla astronomów. Przez wiele lat naukowcy sądzili, że powstawanie pyłu kosmicznego jest spowodowane wyłącznie eksplozjami supernowych. Jednak ostatnie prace teoretyczne sugerują, że zawartość pyłu może również wzrastać w wyniku zderzeń cząstek zimnego, bogatego w metale gazu, który wypełnia galaktyki- wyjaśnia naukowiec. Międzynarodowy zespół uczonych z instytucji w Europie, USA, Kanadzie i RPA, kierowany przez dra Donevskiego, połączył metody obserwacyjne i teoretyczne, aby zbadać 300 odległych zapylonych galaktyk w nadziei, że pomoże to odkryć pochodzenie tych "gigantów".
Wyznaczyliśmy właściwości fizyczne naszych galaktyk, stosując specjalną technikę modelowania ich szerokopasmowych widm energetycznych - uzupełnia dr hab. Katarzyna Małek, adiunkt w Zakładzie Astrofizyki Narodowego Centrum Badań Jądrowych. Jest to istotne źródło informacji o naturze galaktyk, ponieważ wiele złożonych procesów fizycznych, które w nich zachodzą, pozostawia swój ślad w ich widmie. Widmo energetyczne, czyli zależność wypromieniowywanej energii od długości fali, to swoiste DNA galaktyki. Modelowanie widm energetycznych pomaga nam oszacować takie wielkości fizyczne, jak masa pyłu lub masa gwiazd w galaktyce. Dzięki analizie widm szerokopasmowych udało nam się zidentyfikować dwie różne populacje galaktyk w naszej próbce: typowe galaktyki aktywne gwiazdotwórczo - tak zwane galaktyki ciągu głównego, i ekstremalne obiekty, w których zachodzą wyjątkowo intensywne procesy gwiazdotwórcze (ang. starburst galaxies). Taka ekstremalna galaktyka tworzy rocznie gwiazdy o łącznej masie nawet 10-100 mas Słońca.
Znaleźliśmy ogromną ilość masy pyłu w większości naszych galaktyk – uzupełnia dr Donevski. Nasze szacunki pokazały, że wybuchy supernowych nie mogą być odpowiedzialne za to wszystko, a część musiała powstać w wyniku zderzeń cząstek w środowisku bogatym w gazowe metale wokół masywnych gwiazd, jak wcześniej przewidywały to modele teoretyczne. To pierwszy przypadek, kiedy dane obserwacyjne potwierdzają istnienie obu mechanizmów produkcji.
Naukowcy przyjrzeli się również zmianom w czasie stosunku masy pyłu do masy gwiazd, aby zbadać, jak skutecznie galaktyki tworzą i niszczą pył podczas swojej ewolucji. To pozwoliło nam zidentyfikować cykl życia pyłu w dwóch różnych populacjach galaktyk: normalnych, oraz bardziej ekstremalnych, szybko ewoluujących galaktykach gwiazdotwórczych - powiedziała Lara Pantoni, doktorantka w SISSA, która opracowała model analityczny służący do interpretacji danych i wykazujący ogromny potencjał w opisywaniu różnic w tych dwóch grupach obserwowanych galaktyk. Co ciekawe, wykazaliśmy również, że bez względu na odległość, masę lub rozmiar gwiazd, zwarte galaktyki gwiazdotwórcze zawsze mają wyższy stosunek masy pyłu do masy gwiazdy niż zwykłe galaktyki.
Aby w pełni ocenić wyniki obserwacji, zespół astronomów skonfrontował także swoje dane z najnowszymi modelami i symulacjami galaktyk. Wykorzystano symulację kosmologiczną SIMBA, nowy zestaw, który symuluje powstawanie i ewolucję milionów galaktyk od początku wszechświata do chwili obecnej, śledząc wszystkie ich właściwości fizyczne, w tym masę pyłu. Do tej pory modele teoretyczne miały problemy z jednoczesnym dopasowaniem zawartości pyłu w galaktykach i właściwości gwiazd. Jednak nasz nowy pakiet symulacji kosmologicznych SIMBA był w stanie odtworzyć większość zaobserwowanych danych - wyjaśnia Desika Narayanan, profesor astronomii na Uniwersytecie Florydy i członek instytutu DAWN w Kopenhadze.
Z naszych badań wynika, że produkcja pyłu w "gigantach" jest zdominowana przez bardzo szybki wzrost ilości cząstek w wyniku ich zderzeń z gazem - podsumowuje dr Donevski. Stanowi to pierwszy dowód na poparcie tezy, że powstawanie pyłu zachodzi zarówno podczas śmierci gwiazd, jak i w przestrzeni między tymi masywnymi gwiazdami, jak zakładają badania teoretyczne. Co więcej, nasza praca oferuje nowe, mieszane, podejście do badania ewolucji masywnych obiektów w odległym wszechświecie, które będą testowane za pomocą przyszłych teleskopów kosmicznych, takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.
« powrót do artykułu -
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
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
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.