Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Specjaliści prezentują pomysły, jak znaleźć czarną dziurę krążącą w Układzie Słonecznym

Recommended Posts

W październiku ubiegłego roku informowaliśmy, że Dziewiąta Planeta, hipotetyczny nieznany dotychczas obiekt wchodzący w skład Układu Słonecznego, może nie być planetą. Astronomowie Jakub Scholtz z Durham University i James Unwin z University of Illinois at Chicago zaproponowali hipotezę mówiącą, że to... pierwotna czarna dziura. Teraz Edward Witten z Princeton University zauważa, że takiego obiektu nie można by wykryć za pomocą teleskopów, jednak stwierdza, że można by go zauważyć wysyłając w kierunku jego domniemanego położenia setki lub tysiące niewielkich sond.

Propozycja Wittena to modyfikacja projektu Breakthrough Starshot. Jak pisaliśmy, autorzy tego projektu proponują wysłanie do Alfa Centauri pojazdu napędzanego żaglem słonecznym. Pojazd taki zostałyby rozpędzony za pomocą światła lasera do prędkości 20% prędkości światła i dotarłby do Alfa Centauri w ciągu 20 lat. Witten oblicza zaś, że wykorzystując podobny system można by wysłać w podróż większy pojazd – o wadze około 100 gramów – dzięki czemu nie byłaby potrzebna tak wielka miniaturyzacja jak w Breakthrough Starshot. Pojazd taki, poruszając się z prędkością 0,001 (300 km/s) c mógłby w ciągu 10 lat przebyć odległość 500 jednostek astronomicznych.

Wysyłając całą flotę w stronę, gdzie powinna znajdować się hipotetyczna czarna dziura krążąca w Układzie Słonecznym może zdarzyć się tak, że kilka z tych sond przeleci w odległości nie większej niż kilkadziesiąt jednostek astronomicznych. Oddziaływanie dziury spowodowałoby, że sondy by przyspieszyły. Jeśli wysyłałyby one regularne sygnały na Ziemię, oddziaływanie grawitacyjne czarnej dziury spowodowałyby wydłużenie interwału pomiędzy impulsami.

Witten oblicza, że do wykrycia w ten sposób czarnej dziury potrzeba by było sygnałów, których opóźnienie lub przyspieszenie byłoby mniejsze niż 10-5 sekundy na rok. Taką dokładność można bez przeszkód uzyskać za pomocą współczesnych zegarów atomowych. Jednak trudno wyobrazić sobie umieszczenie zegara atomowego w pojeździe ważącym zaledwie 100 gramów. Witten przyznaje, że jego propozycja jest bardziej teoretyczna niż praktyczna. Nie wiem, ani czy taki pomysł da się zrealizować, ani czy – gdyby było to możliwe to realizacji – jest to najlepszy sposób.

Na artykuł Wittena zareagowali Scott Lawrence i Zeeve Rogoszinski z University of Maryland, którzy zaproponowali rozwiązanie bez potrzeby używania zegarów atomowych. Ich zdaniem obecność czarnaj dziury można by stwierdzić wykrywając zaburzenia trajektorii ruchu sond wywołane przez jej oddziaływanie grawitacyjne. W przeciwieństwie do pomysłu Wittena, gdzie różnice w sygnałach są powodowane przyspieszeniem próbników w pobliżu czarnej dziury, pomysł Lawrence'a i Rogoszinskiego ma i tę zaletę, że zaburzenia orbity próbników kumulowałyby się przez wiele lat.

Co po latach sondy zboczyłyby z toru lotu o 1000 kilometrów. Co prawda znajdowałyby się wówczas w odległości 500 j.a. od Ziemi, jednak – jak wyliczają naukowcy – zaburzenia trajektorii można by wykryć za pomocą interferometrii bazowej wykorzystującej wysokie częstotliwości radiowe. Tutaj jednak pojawiaj się inny problem techniczny. Sondy musiałyby albo emitować taki sygnał, albo przynajmniej go odbijać.

Jednak być może obie propozycje należy wyrzucić do kosza. Jak bowiem zauważają w swojej pracy Theim Haong z Koreańskiego Instytutu Astronomii i Badań Kosmosu oraz Abraham Loez z Uniwersytetu Harvarda, autorzy dwóch wspomnianych pomysłów potraktowali sondy jako obiekty podlegające jedynie grawitacji. Tymczasem opory i oddziaływania elektromagnetyczne w nierównomiernie rozłożonej materii międzygwiezdnej również wpływałyby na trajektorię i prędkość sond, przykrywając wszelki wpływ czarnej dziury.

Mike Brown z Caltechu, który wraz z Konstantinem Batyginem wysunęli hipotezę o istnieniu Dziewiątej Planety mówi, że podobają mu się te propozycje. Jednak uważam, że nie ma żadnych podstaw, by sądzić, że Dziewiąta Planeta jest w rzeczywistości czarną dziurą. Wciąż jej szukamy. Jeśli nie znajdziemy jej za pomocą obecnie dostępnych narzędzi, co myślę, że szybko zostanie ona zauważona dzięki Vera C Rubin Observatory. Nie wiem jednak, kiedy to nastąpi.


« powrót do artykułu

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 hours ago, KopalniaWiedzy.pl said:

Astronomowie Jakub Scholtz z Durham University i James Unwin z University of Illinois at Chicago zaproponowali hipotezę mówiącą, że to... pierwotna czarna dziura.

Oświećcie mnie. Bo coś mi się zdaje, że tak naprawdę nikt jeszcze nie potwierdził istnienia zwykłych czarnych dziur. To nadal hipoteza. A tu gostki twierdzą, że ta konkretna to taka "specjalna" czyli  pierwotna. To tak wolno?   ;)

 

 

Share this post


Link to post
Share on other sites

No i nie ma chętnych do wyjaśnienia, jak to sie wpada na hipotezę, że dziura jest pierwotna :-)   nie dziwię się, czarna dziura może wystraszyć.

Coś Wam zaproponuję: jeśli założymy, że to czarna dziura, to obiekt musi spełnić kryteria czarnej dziury, czyli jego masa musi byc tak wielka, że doprowadza to do odarcia atomow z elektronów i kolapsu obiektu. Potem powstaje horyzont zdarzeń, dzety, i co tam w duszy zagra (nawet pierwotność).

Tak czy siak nasze Słońce czarną dziurą nie jest, więc nie spełnia kryterium masy i kolapsu. A skoro nie spełnia, a utrzymuje na orbitach wszystkie planety, to łatwo określamy promień jego oddziaływania grawitacyjnego (skutecznego).  Tak więc czarna dziura (by byc dziurą) musi mieć większa masę i większy promień oddziaływania.  Przejęłaby nasze planetki jak jaskółka muchy.

Czy wykrywamy aż takie anomalie?  raczej nie.

Dlaczego astrofizyk, gdy chce zaistnieć, to wymyśla czarne dziury w Układzie Słonecznym?

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
W dniu 22.05.2020 o 12:38, Jarosław Bakalarz napisał:

Oświećcie mnie. Bo coś mi się zdaje, że tak naprawdę nikt jeszcze nie potwierdził istnienia zwykłych czarnych dziur

Ja co prawda słabo oświecony, ale chyba jest jakoś tak,  że co prawda odkrycia dającego 100 % pewności co do istnienia c.d. nikt nie dokonał (BTW rodzi się pytanie, jakie warunki musiałoby spełniać, żeby dawać 100 % pewności), jednak da się zaobserwować obiekty mające pewne właściwości (np. promieniowanie czy rozmiary i masę) takie, że wg rozważań teoretycznych może je spełniać tylko czarna dziura. Promieniowanie czarnej dziury jest chyba inne niż promieniowanie np. gwiazdy neutronowej (jako laik zgadywałbym, ze w przypadku tej pierwszej pewnie jest w jakimś sensie/uproszczeniu podobne do promieniowania ciała doskonale czarnego, w przypadku gwiazdy neutronowej zapewne może mieć odmienny rozkład widmowy chociażby(?)), poza tym np. w przypadku supermasywnej czarnej dziury w środku Drogi Mlecznej da się oszacować od góry jej rozmiary na podstawie obserwacji gwiazd w jej pobliżu, masę oczywiście też da się i wtedy już można kombinować, np. że jest za dużo materii ściśniętej w za małej przestrzeni jak na gwiazdę neutronową. Czarne dziury "wciągają" duże ilości materii z otoczenia, promieniowanie spadającej na nie materii pewnie też ma jakieś właściwości pozwalające odróżnić je od przypadku, gdyby spadała na gwiazdę neutronową. Polecałbym film "Tajemnice czarnych dziur" (jest chyba jeszcze na Netfliksie), w nim jest omówionych sporo badań astronomicznych prowadzących do takich powiedzmy poważnie wyglądających przypuszczeń (dość dawno temu oglądałem, nie odtworzę z pamięci wszystkich szczegółów).

Edited by darekp

Share this post


Link to post
Share on other sites
10 minutes ago, darekp said:

jest jakoś tak,  że co prawda odkrycia dającego 100 % pewności co do istnienia c.d. nikt nie dokonał (BTW rodzi się pytanie, jakie warunki musiałoby spełniać, żeby dawać 100 % pewności), jednak da się zaobserwować obiekty mające pewne właściwości (np. promieniowanie czy rozmiary i masę) takie, że wg rozważań teoretycznych może je spełniać tylko czarna dziura.

Ależ TAK. Zgoda co do Twoich słów, które przytaczam wyżej. 

Niemniej trzeba też uwzglednić minimalną masę 'dzury' i minimalną wielkość leja grawitacyjnego.  Jak sam wiesz Słońce jest za małe, by spełnić te kryteria, a orbity planet zbyt mało eliptyczne. Więc nie ma bata.  Ale jest jakaś grupka speców od smyrania smartfona kciukiem, która zapostulowała, że w US jest pierwotna czarna dziura. Taka specjalna - pierwotna.

PS

Dziury (jeśli są) wydalają energię dzetami i raczej trudno to odnieść do ciała doskonale czarnego. Z wielu powodów, ale jednym z głownych jest to, że CDC nie zakłada studni grawitacyjnej i horyzontu zdarzeń. Horyzont zdarzeń to taki obszar,  w którym energia doznaje przyspieszenia do c. Tak więc ma całkiem inną naturę pochłaniania (a szczególnie oddawania) energii.

PPS

A druga kwestia, to samo wirowanie czarnej dziury: skoro horyzont wiruje, to dziura też powinna. I tu się sprawy komplikują, bo wirowanie powinno wytwarzać efekt magnetyczny (bieguny powinny być) i wirowanie powinno powodować zasysanie dziury do horyzontu.  Tak sądzę (bez obliczeń i grzebania w badaniach). Ale jeśli tak jest, to dziury powinny sie stabilizować (w sensie masy własnej), a nawet ulegać dezintegracji.    Ot, takie moje rozważania w przerwie od kosiarki do trawy.

PPPS

A kolejna sprawa to sama kwestia wirowania. Wir ma to do siebie, że tworzy trąbę (lej) i to ten lej zasysa, a nie rownik wiru. Jeśli więc dziury zasysają to (na moją logikę) robiłyby to właśnie dzetami. Czyli dzety byłyby lejami (sznurami), po których energia wpada do wnętrza wiru. Z kolei równik wiru powinien odrzucac materię na boki (dawać to, co widzimy jako galaktykę spiralną, płaską, etc.).  W tej logice serce galaktyki nie wciąga po równiku, ale po równiku wyrzuca materię. Dzięki temu obserwujemy też intensywne świecenie serca galaktyki (wyrzucanie światła).  I w tej logice to właśnie dlatego tam jest jasno, a nie ciemno  :-)   Białe dziury!!!

Share this post


Link to post
Share on other sites

Sorry, ale wygląda na to, że nie rozumiesz nawet podstaw fizyki (w zakresie mającym związek z czarnymi dziurami), np.

18 godzin temu, Jarosław Bakalarz napisał:

jego masa musi byc tak wielka, że doprowadza to do odarcia atomow z elektronów i kolapsu obiektu.

"Bycie czarną dziurą" nie ma związku z "odarciem atomów z elektronów". "Odarcie atomów z elektronów" (jednego lub wszystkich) to jonizacja.

16 minut temu, Jarosław Bakalarz napisał:

Słońce jest za małe, by spełnić te kryteria, a orbity planet zbyt mało eliptyczne

Jak wyżej, może istnieć czarna dziura z krążącymi wokół niej planetami, może istnieć bez planet, więc "eliptyczność orbit planet" nie ma żadnego związku z byciem/niebyciem czarną dziurą...

Itd. itp.

Share this post


Link to post
Share on other sites
11 minutes ago, darekp said:

"Bycie czarną dziurą" nie ma związku z "odarciem atomów z elektronów".

Może i nie rozumiem, a może i rozumiem zbyt dobrze.   Jak wytworzysz czarna dziurę bez zniszczenia atomów, to daj znać :-)  Zapoznam się z metodą z prawdziwą przyjemnością.

Share this post


Link to post
Share on other sites
On 5/23/2020 at 2:09 PM, Jarosław Bakalarz said:

Może i nie rozumiem, a może i rozumiem zbyt dobrze.

Po prostu Janusze astrofizyki ze zgniłego zachodu mają parcie na szkło, więc wyprodukował gniota i balują za pieniądze podatników. Nic ponad to. Kto jak kto, ale ty powinieneś to doskonale rozumieć ;) A na poważnie, sposób w jaki się wypowiadasz zniechęca do dyskusji. Wyraźne widać, że nie do końca wiesz o czym piszesz i nie byłoby w tym nic złego, gdyby nie prowokacyjny charakter wypowiedzi.

Jestem laikiem, ale z tego co wiem, hipotezy dotyczące powstania pierwotnych czarnych dziur zakładają dolną granicę masy na poziomie małej asteroidy (miliard ton). Zakładają powstanie mniejszych, ale te, o ile w ogóle istniały, dawno by wyparowały ze względu na promieniowanie Hawkinga, które też jest hipotezą i nie zostało jeszcze zaobserwowane. Autorzy projektu zaprezentowali grawitacyjną metodę detekcji małych czarnych dziur, które nie mają jetów relatywistycznych ani dysków akrecyjnych.

Share this post


Link to post
Share on other sites
Posted (edited)
25 minut temu, cyjanobakteria napisał:

Autorzy projektu zaprezentowali grawitacyjną metodę detekcji małych czarnych dziur, które nie mają jetów relatywistycznych ani dysków akrecyjnych.

Dokładnie, choć zdanie skończyłbym tylko na wytłuszczeniu. ;) Koncept niegłupi, choć (słusznie) już skrytykowany*.

* Przez fachowców oczywiście, nie Januszy.

P.S. Polskim Januszom, którzy powątpiewają w istnienie gwiazdowych i supermasywnych czarnych dziur polecam wujka google'a i zwrot "observational evidence for black hole".

ed.: Oczywiście pomijam gwiazdy kwarkowe i inne dziwadełka. ;)

ed2.: Oczywiście celowo nie odnoszę się do "CDC, które nie zakłada studni potencjału", bo pękają oczy... Polecam Kazika, bo w "Polska" pięknie to wyraził (kupę już lat temu).

Edited by Astro

Share this post


Link to post
Share on other sites

Czasem mają, czasem nie. Zależy od towarzystwa. BH w centrum naszej Galaktyki wcale nie jest mizerna, jest zwyczajnie (na nasze szczęście) spokojna*.
Różnica między tym co obserwujemy jako AGN, kwazary itp. to TYLKO kwestia towarzystwa i otoczenia właśnie. Nic więcej.

* "Spokojność" jak i aktywność rozkłada się na naprawdę grube rzędy wielkości. Całe szczęście, że aktywność (jak to w życiu) przypisujemy raczej błędom młodości. Oczywiście i w późniejszych wiekach bywają uniesienia. Zwykle zderzenie z jakimś rogaczem albo cuś... (Panie wybaczą).

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
      Fizycy z MIT opracowali kwantowy „ściskacz światła”, który redukuje szum kwantowy w laserach o 15%. To pierwszy taki system, który pracuje w temperaturze pokojowej. Dzięki temu możliwe będzie wyprodukowanie niewielkich przenośnych systemów, które będzie można dobudowywać do zestawów eksperymentalnych i przeprowadzać niezwykle precyzyjne pomiary laserowe tam, gdzie szum kwantowy jest obecnie poważnym ograniczeniem.
      Sercem nowego urządzenia jest niewielka wnęka optyczna znajdująca się w komorze próżniowej. We wnęce umieszczono dwa lustra, z których średnia jednego jest mniejsza niż średnica ludzkiego włosa. Większe lustro jest zamontowane na sztywno, mniejsze zaś znajduje się na ruchomym wsporniku przypominającym sprężynę. I to właśnie kształt i budowa tego drugiego, nanomechanicznego, lustra jest kluczem do pracy całości w temperaturze pokojowej. Wpadające do wnęki światło lasera odbija się pomiędzy lustrami. Powoduje ono, że mniejsze z luster, to na wsporniku zaczyna poruszać się w przód i w tył. Dzięki temu naukowcy mogą odpowiednio dobrać właściwości kwantowe promienia wychodzącego z wnęki.
      Światło lasera opuszczające wnękę zostaje ściśnięte, co pozwala na dokonywanie bardziej precyzyjnych pomiarów, które mogą przydać się w obliczeniach kwantowych, kryptologii czy przy wykrywaniu fal grawitacyjnych.
      Najważniejszą cechą tego systemu jest to, że działa on w temperaturze pokojowej, a mimo to wciąż pozwala na dobieranie parametrów z dziedziny mechaniki kwantowej. To całkowicie zmienia reguły gry, gdyż teraz będzie można wykorzystać taki system nie tylko w naszym laboratorium, które posiada wielkie systemy kriogeniczne, ale w laboratoriach na całym świecie, mówi profesor Nergis Mavalvala, dyrektor wydziału fizyki w MIT.
      Lasery emitują uporządkowany strumień fotonów. Jednak w tym uporządkowaniu fotony mają pewną swobodę. Przez to pojawiają się kwantowe fluktuacje, tworzące niepożądany szum. Na przykład liczba fotonów, które w danym momencie docierają do celu, nie jest stała, a zmienia się wokół pewnej średniej w sposób, który jest trudny do przewidzenia. Również czas dotarcia konkretnych fotonów do celu nie jest stały.
      Obie te wartości, liczba fotonów i czas ich dotarcia do celu, decydują o tym, na ile precyzyjne są pomiary dokonywane za pomocą lasera. A z zasady nieoznaczoności Heisenberga wynika, że nie jest możliwe jednoczesne zmierzenie pozycji (czasu) i pędu (liczby) fotonów.
      Naukowcy próbują radzić sobie z tym problemem poprzez tzw. kwantowe ściskanie. To teoretyczne założenie, że niepewność we właściwościach kwantowych lasera można przedstawić za pomocą teoretycznego okręgu. Idealny okrąg reprezentuje równą niepewność w stosunku do obu właściwości (czasu i liczby fotonów). Elipsa, czyli okrąg ściśnięty, oznacza, że dla jednej z właściwości niepewność jest mniejsza, dla drugiej większa.
      Jednym ze sposobów, w jaki naukowcy realizują kwantowe ściskanie są systemy optomechaniczne, które wykorzystują lustra poruszające się pod wpływem światła lasera. Odpowiednio dobierając właściwości takich systemów naukowcy są w stanie ustanowić korelację pomiędzy obiema właściwościami kwantowymi, a co za tym idzie, zmniejszyć niepewność pomiaru i zredukować szum kwantowy.
      Dotychczas optomechaniczne ściskanie wymagało wielkich instalacji i warunków kriogenicznych. Działo się tak, gdyż w temperaturze pokojowej energia termiczna otaczająca system mogła mieć wpływ na jego działanie i wprowadzała szum termiczny, który był silniejszy od szumu kwantowego, jaki próbowano redukować. Dlatego też takie systemy pracowały w temperaturze zaledwie 10 kelwinów (-263,15 stopni Celsjusza). Tam gdzie potrzebna jest kriogenika, nie ma mowy o niewielkim przenośnym systemie. Jeśli bowiem urządzenie może pracować tylko w wielkiej zamrażarce, to nie możesz go z niej wyjąć i uruchomić poza nią, wyjaśnia Mavalvala.
      Dlatego też zespół z MIT pracujący pod kierunkiem Nancy Aggarval, postanowił zbudować system optomechaczniczny z ruchomym lustrem wykonanym z materiałów, które absorbują minimalne ilości energii cieplnej po to, by nie trzeba było takiego systemu chłodzić. Uczeni stworzyli bardzo małe lustro o średnicy 70 mikrometrów. Zbudowano je z naprzemiennie ułożonych warstw arsenku galu i arsenku galowo-aluminowego. Oba te materiały mają wysoce uporządkowaną strukturę atomową, która zapobiega utratom ciepła. Materiały nieuporządkowane łatwo tracą energię, gdyż w ich strukturze znajduje się wiele miejsc, gdzie elektrony mogą się odbijać i zderzać. W bardziej uporządkowanych materiałach jest mniej takich miejsc, wyjaśnia Aggarwal.
      Wspomniane wielowarstwowe lustro zawieszono na wsporniku o długości 55 mikrometrów. Całości nadano taki kształt, by absorbowała jak najmniej energii termicznej. System przetestowano na Louisiana State University. Dzięki niemu naukowcy byli w stanie określić kwantowe fluktuacje liczby fotonów względem czasu ich przybycia do lustra. Pozwoliło im to na zredukowanie szumu o 15% i uzyskanie bardziej precyzyjnego „ściśniętego” promienia.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Niezwykły sygnał, zauważony w falach grawitacyjnych, rzuca nowe światło na „lukę masy” pomiędzy gwiazdami neutronowymi, a czarnymi dziurami. Naukowcy od kilkudziesięciu lat nie wiedzą, czy i co znajduje się pomiędzy tymi obiektami. Teraz mają dowód, że coś tam jest.
      Gdy najbardziej masywne gwiazdy kończą życie, zapadają się pod wpływem własnej grawitacji i powstaje czarna dziura. Gdy jednak umierająca gwiazda jest mniej masywna, wybucha jako supernowa i pozostaje po niej gęste jądro – gwiazda neutronowa.
      Od dziesięcioleci wiemy, że najbardziej masywne gwiazdy neutronowe mają masę nie większą niż 2,5 masy Słońca, a najmniej masywne czarne dziury charakteryzują się masą około 5 mas Słońca. Powstaje więc pytanie, co jest pomiędzy tymi masami.
      W ubiegłym roku informowaliśmy, że wykrywacz fal grawitacyjnych LIGO, zarejestrował wszystko, czego od niego oczekiwano: zderzenie dwóch czarnych dziur, zderzenie dwóch gwiazd neutronowych oraz wchłonięcie gwiazdy neutronowej przez czarną dziurę. I właśnie to ostatnie wydarzenie, do którego doszło około 800 milionów lat temu, może rzucić nieco światła na „lukę masy”.
      Jak bowiem czytamy na łamach najnowszego numeru The Astrophysical Journal Letters, zarejestrowany sygnał, oznaczony jako GW190814, pochodził z połączenia czarnej dziury o masie 23 mas Słońca (22,2–24,3 M☉) z obiektem o masie 2,6 mas Słońca (2,50–2,67 M⊙). W wyniku tego procesu powstały fale grawitacyjne, które 800 milionów lat później zarejestrowaliśmy na Ziemi.
      Różnica mas pomiędzy obiektami, wynosząca aż 9:1 jest największą różnicą zaobserwowaną dotychczas podczas badania fal grawitacyjnych. Jednak najbardziej interesująca jest masa lżejszego z obiektów. W tym wypadku nie wiemy, czy lżejszy obiekt to gwiazda neutronowa czy czarna dziura. To wciąż tajemnica. Zbadanie, w jaki sposób powstają takie układy może zmienić nasze rozumienie ewolucji gwiazd, mówi doktor Christopher Berry z Institute for Gravitational Research University of Glasgow, którego naukowcy odegrali kluczową rolę w analizie danych.
      Od dziesięcioleci czekamy na rozwiązanie tej zagadki. Nie wiemy, czy ten obiekt to najbardziej masywna gwiazda neutronowa czy najmniej masywna czarna dziura. Tak czy inaczej jest to rekordowy obiekt, mówi profesor Vicky Kalogera z Northwestern University, a profesor Patrick Brady, rzecznik prasowy eksperymentu LIGO, dodaje: to zmieni sposób postrzegania czarnych dziur i gwiazd neutronowych. Może się okazać, że „luka masy” nie istnieje, a wynika ona tylko z naszych ograniczonych możliwości obserwacyjnych. Potrzebujemy więcej czasu i kolejnych obserwacji, by to rozstrzygnąć.
      Naukowcy mają nadzieję, że kolejna rozbudowa możliwości obserwatorium LIGO, z obecnego Advanced LIGO do Advanced LIGO Plus, pozwoli na przeprowadzenie większej liczby bardziej szczegółowych obserwacji.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na Uniwersytecie w Glasgow po raz pierwszy eksperymentalnie potwierdzono teorię dotyczącą pozyskiwania energii z czarnych dziur. W 1969 roku wybitny fizyk Roger Penrose stwierdził, że można wygenerować energię opuszczając obiekt do ergosfery czarnej dziury. Ergosfera to zewnętrzna część horyzontu zdarzeń. Znajdujący się tam obiekt musiałby poruszać się szybciej od prędkości światła, by utrzymać się w miejscu.
      Penrose przewidywał, że w tym niezwykłym miejscu w przestrzeni obiekt nabyłby ujemną energię. Zrzucając tam obiekt i dzieląc go na dwie części tak, że jedna z nich wpadnie do czarnej dziury, a druga zostanie odzyskana, spowodujemy odrzut, który będzie mierzony wielkością utraconej energii negatywnej, a to oznacza, że odzyskana część przedmiotu zyska energię pobraną z obrotu czarnej dziury. Jak przewidywał Penrose, trudności inżynieryjne związane z przeprowadzeniem tego procesu są tak wielkie, że mogłaby tego dokonać jedynie bardzo zaawansowana obca cywilizacja.
      Dwa lata później znany radziecki fizyk Jakow Zeldowicz uznał, że teorię tę można przetestować w prostszy, dostępny na Ziemi sposób. Stwierdził, że „skręcone” fale światła uderzające o powierzchnię obracającego się z odpowiednią prędkością cylindra zostaną odbite i przejmą od cylindra dodatkową energię. Jednak przeprowadzenie takiego eksperymentu było, i ciągle jest, niemożliwe ze względów inżynieryjnych. Zeldowicz obliczał bowiem, że cylinder musiałby poruszać się z prędkością co najmniej miliarda obrotów na sekundę.
      Teraz naukowcy z Wydziału Fizyki i Astronomii University of Glasgow opracowali sposób na sprawdzenie teorii Penrose'a. Wykorzystali przy tym zmodyfikowany pomysł Zeldowicza i zamiast "skręconych" fal światła użyli dźwięku, źródła o znacznie niższej częstotliwości, i łatwiejszego do użycia w laboratorium.
      Na łamach Nature Physics Brytyjczycy opisali, jak wykorzystali zestaw głośników do uzyskania fal dźwiękowych, skręconych na podobieństwo fal świetlnych w pomyśle Zeldowicza. Dźwięk został skierowany w stronę obracającego się piankowego dysku, który go absorbował. Za dyskiem umieszczono zestaw mikrofonów, które rejestrowały dźwięk przechodzący przez dysk, którego prędkość obrotowa była stopniowo zwiększana.
      Naukowcy stwierdzili, że jeśli teoria Penrose'a jest prawdziwa, to powinni odnotować znaczącą zmianę w częstotliwości i amplitudzie dźwięku przechodzącego przez dysk. Zmiana taka powinna zajść w wyniku efektu Dopplera.
      Z liniową wersją efektu Dopplera wszyscy się zetknęli słysząc syrenę karetki pogotowia, której ton wydaje się rosnąć w miarę zbliżania się pojazdu i obniżać, gdy się on oddala. Jest to spowodowane faktem, że gdy pojazd się zbliża, fale dźwiękowe docierają do nas coraz częściej, a gdy się oddala, słyszymy je coraz rzadziej. Obrotowy efekt Dopplera działa podobnie, jednak jest on ograniczony do okrągłej przestrzeni. Skręcone fale dźwiękowe zmieniają ton gdy są mierzone z punktu widzenia obracającej się powierzchni. Gdy powierzchnia ta obraca się odpowiednio szybko z częstotliwością dźwięku dzieje się coś dziwnego – przechodzi z częstotliwości dodatniej do ujemnej, a czyniąc to pobiera nieco energii z obrotu powierzchni, wyjaśnia doktorantka Marion Cromb, główna autorka artykułu.
      W miarę jak rosła prędkość obrotowa obracającego się dysku, ton dźwięku stawał się coraz niższy, aż w końcu nie było go słychać. Później znowu zaczął rosnąć, aż do momentu, gdy miał tę samą wysokość co wcześniej, ale był głośniejszy. Jego amplituda była o nawet 30% większa niż amplituda dźwięku wydobywającego się z głośników.
      To co usłyszeliśmy podczas naszych eksperymentów było niesamowite. Najpierw, w wyniku działania efektu Dopplera częstotliwość fal dźwiękowych zmniejszała się w miarę zwiększania prędkości obrotowej dysku i spadła do zera. Później znowu pojawił się dźwięk. Stało się tak, gdyż doszło do zmiany częstotliwości fal z dodatniej na ujemną. Te fale o ujemnej częstotliwości były w stanie pozyskać część energii z obracającego się dysku i stały się głośniejsze. Zaszło zjawisko, które Zeldowicz przewidział w 1971 roku, dodaje Cromb.
      Współautor badań, profesor Daniele Faccio, stwierdza: jesteśmy niesamowicie podekscytowani faktem, że mogliśmy eksperymentalnie potwierdzić jedną z najdziwniejszych hipotez fizycznych pół wieku po jej ogłoszeniu. I że mogliśmy potwierdzić teorię dotyczącą kosmosu w naszym laboratorium w zachodniej Szkocji. Sądzimy, że otwiera to drogę do kolejnych badań. W przyszłości chcielibyśmy badać ten efekt za pomocą różnych źródeł fal elektromagnetycznych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Ben-Guriona oraz Instytutu Weizmanna poinformowali o opracowaniu techniki podsłuchu z... drgań żarówki znajdującej się w pokoju, w której prowadzona jest rozmowa. Wywołane dźwiękiem zmiany ciśnienia powietrza na powierzchni wiszącej żarówki powodują jej niewielkie drgania, które można wykorzystać do podsłuchu w czasie rzeczywistym, stwierdzili naukowcy. Metoda została opisana w najnowszym numerze Science i zostanie zaprezentowana podczas wirtualnej konferencji Black Hat USA 2020, która odbędzie się w sierpniu.
      Podobne metody podsłuchu były już opisywane. Jednak wiele takich metod albo nie działa w czasie rzeczywistym, albo nie jest pasywnych, co oznacza, że konieczne jest wykorzystanie np. światła lasera, które może nas zdradzić. Metoda „lamphone” jest i pasywna i działa w czasie rzeczywistym.
      Ben Nassi i jego koledzy prowadzili swoje eksperymenty za pomocą teleskopów (o średnicach luster 10, 20 i 35 centymetrów), które umieścili w odległości 25 metrów od „podsłuchiwanej” żarówki. W zestawie do podsłuchu znalazł się jeszcze elektrooptyczny czujnik Thorlabs PDA100A2, a celem była 12-watowa żarówka LED.
      Żarówka wibrowała w reakcji na dźwięki w pomieszczeniu. Wibracje te znajdowały swoje odzwierciedlenie w zmianach sygnału świetlnego rejestrowanego przez czujnik umieszczony przy okularze teleskopu. Zbierane sygnały zmieniane są z analogowych na cyfrowe, a następnie przetwarzane przez oprogramowanie odfiltrowujące szumy. Jest ono wspomagane przez Google Cloud Speech API rozpoznające ludzką mowę oraz aplikacje takie jak Shazam czy SoundHound, których zadaniem jest rozpoznawanie utworów muzycznych.
      Podczas swoich eksperymentów naukowcy byli w stanie zebrać różne dźwięki w podsłuchiwanego pomieszczenia, w tym rozpoznać piosenki Let it Be Beatlesów czy Clocks Coldplay oraz przemówienie prezydenta Trumpa We will make America great again.
      Autorzy nowej techniki podsłuchu mówią, że sprawdzi się ona na odległość większą niż 25 metrów. Należy użyć większego teleskopu lub innego konwertera analogowo-cyfrowego.
      Przeciwdziałać podsłuchowi można przyciemniając światło, gdyż metoda ta tym słabiej działa im mniej światła przechwytuje czujnik, lub używając cięższej żarówki, która mniej drga pod wpływem dźwięku.
      Zaprezentowany przez Izraelczyków sposób podsłuchu ma sporo ograniczeń. Przede wszystkim teleskop musi widzieć bezpośrednio światło emitowane z żarówki. Można więc zgasić światło czy zaciągnąć kotary. Jednak mimo tych niedoskonałości powyższa praca pokazuje, że z jednej strony warto rozważyć możliwość wykorzystania różnych źródeł światła w technikach podsłuchowych, z drugiej zaś warto zastanowić się, w jaki sposób można przed takim podsłuchem się chronić.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Co jakiś czas przez Drogę Mleczną przechodzi galaktyka karłowata SagDEG (Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy). To drugi najbliższy satelita naszej galaktyki, a jego przejście przez dysk Drogi Mlecznej powoduje silne zaburzenia i wywołuje gwałtowne tworzenie się gwiazd. Niewykluczone, że istnienie Układu Słonecznego zawdzięczamy właśnie jednemu z takich przejść.
      Tomas Ruiz-Lara i Carme Gallart z Wydziału Astrofizyki Universidad de La Laguna w Hiszpanii, Edouard J. Bernadr z Universite Cote d'Azur oraz Santi Cassisi z Wydziału Fizyki Uniwersytetu w Pizie, przeprowadzili analizy formowania się gwiazd w promieniu około 2 kpc (ok. 6600 lat świetlnych) od Słońca. Odkryli trzy bardzo dobrze wyodrębnione okresy formowania się gwiazd, do których doszło 5,7, 1,9 oraz 1,0 miliarda lat temu. Każdy z epizodów był mniej intensywny od poprzedniego.
      Łączenie się galaktyk jest uznawane za jeden z głównych czynników powstawania nowych gwiazd. Obecnie obowiązujące teorie kosmologiczne mówią, że takie właśnie łączenie się masywnych galaktyk odgrywają kluczową rolę w ich powstawaniu. Tak też było z Drogą Mleczną. Jednak nie mamy żadnych dowodów, by w późniejszym okresie istnienia naszej galaktyki doszło do takiego wydarzenia.
      Jednocześnie wiemy o istnieniu w galaktycznym halo strumieni łączących Drogę Mleczną z SagDEG, co wskazuje, że w ciągu ostatnich kilku miliardów lat doszło do bliskiego spotkania obu galaktyk. Naukowcy przeprowadzili więc symulację ruchu SagDEG, w której uwzględnili pozycję kątową, odległości i prędkość strumieni pływowych z SagDEG. Na tej podstawie stwierdzili, że przed 6,5, 4,5, 2,75, 1 oraz 0,1 miliarda lat temu musiało dojść do bliskiego spotkania obu galaktyk. Gdy uściślili jeszcze swoje pomiary stwierdzili, że pewne cechy charakterystyczne dysku Drogi Mlecznej da się wyjaśnić, jeśli masa SagDEG wynoxi około 2,5x1010 masy Słońca i jeśli przeszła ona blisko Drogi Mlecznej przed 2,2 oraz 1,1 miliarda lat temu. Kolejne obserwacje o obliczenia wykazały, że dysk naszej galaktyki został poważnie zaburzony 300-900 milionów lat temu, co w wysokim stopni zgadza się z proponowanymi przejściami przezeń SagDEG.
      Bliskie spotkania obu galaktyk znajdują potwierdzenie nie tylko w Drodze Mlecznej. Badanie populacji gwiazd w SagDEG również wskazuje na pojawianie się tam gwiazd, których czas narodzin oraz skład chemiczny potwierdzają fakt spotkań. Ścisła korelacja pomiędzy zawartością gwiazd w SagDEG oraz w Drodze Mlecznej dodatkowo potwierdza hipotezę o związku pomiędzy okresami tworzenia się gwiazd w Drodze Mlecznej a jej interakcją z SagDEG.
      Uzyskaliśmy szczegółowe informacje na temat historii formowania się gwiazd na obszarze 2kpc lokalnego wszechświata. Odkryliśmy, że mamy do czynienia z epizodami zwiększonego tempa formowania się gwiazd, do których dochodziło około 5,7, 1,9 i 1,0 miliarda lat temu. Wszystkie dowody wskazują, że przyczyną pojawiania się takich epizodów są nawracające interakcje pomiędzy Drogą Mleczną a SagDEG. Odkrycie to wskazuje, że galaktyki o niskiej masie nie tylko wpływają na dynamikę dysku Drogi Mlecznej, ale są również w stanie zapoczątkować duże epizody formowania się gwiazd, czytamy w pracy opublikowanej na łamach Nature.

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