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
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
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
      Za niecałe 2 miesiące, 12 marca, ma wystartować misja Artemis I, znana do niedawna jako EM-1 (Exploration Mission-1). Będzie to pierwszy, bezzałogowy, test Space Launch System oraz kapsuły Orion MPCV, które w przyszłości mają umożliwić powrót człowieka na Księżyc i załogową wyprawę na Marsa. Jednak Artemis I wyniesie też satelitę – NEA Scout – którego zadaniem będzie przetestowanie żagla słonecznego i dotarcie do najmniejszej asteroidy, jaką kiedykolwiek badano.
      Celem wyprawy Near-Earth Asteroid Scout jest obiekt 2020 GE. To bliska Ziemi asteroida o średnicy mniejszej niż 18 metrów. Dotychczas żadna z misji na asteroidę nie badała obiektu o średnicy mniejszej niż 100 metrów. NEA Scout przyjrzy się asteroidzie za pomocą kamery, określając jej kształt, wielkość, tempo obrotu i właściwości powierzchni. Poszuka też pyłu i szczątków, które mogą otaczać 2020 GE.
      Kamera o rozdzielczości poniżej 10 cm na piksel pozwoli stwierdzić, czy asteroida jest pojedynczym obiektem czy też składa się ze zlepionych ze sobą skał i pyłu, jak niektóre z dużych asteroid, np. Bennu.
      Dzięki naziemnym obserwatoriom badającym asteroidy bliskie Ziemi, mogliśmy zidentyfikować wiele potencjalnych celów misji NEA Scout. Asteroidę 2020 GE wybraliśmy, ponieważ należy do klasy obiektów, o których niewiele wiemy, mówi Julie Castillo-Rogez z Jet Propulsion Laboratory.
      NEA Scout to nieduży satelita wielkości sześciu standardowych mikrosatelitów CubeSat. Jest jednym z 10 satelitów, które zostały umieszczone w adapterze łączącym SLS z Orionem. Satelity te mają własne systemy napędowe i zostaną wystrzelone przy okazji misji Artemis I. Każdy z nich ma do wykonania osobną misję.
      NEA Scout ma dwa zadania: przyjrzeć się asteroidzie oraz przetestować żagiel słoneczny. Po uwolnieniu z adaptera pojazd rozwinie żagiel o powierzchni 86 m2. Cieńszy od ludzkiego włosa żagiel wykonany jest z aluminium pokrytego tworzywem sztucznym. Będzie on generował napęd dzięki odbijającym się od niego fotonom emitowanym przez Słońce. Dodatkowo pojazd wyposażono w niewielkie silniki manewrowe. NASA chce przetestować możliwość przygotowywania i prowadzenia tanich misji w głębszych obszarach przestrzeni kosmicznej. Satelity CubeSat wyposażone w żagle słoneczne mogłyby z czasem osiągać spore prędkości i latać w odległe regiony Układu Słonecznego.
      To nie pierwszy i ostatni test żagla słonecznego. Po raz pierwszy koncepcję żagla słonecznego przetestowano w praktyce przed 14 laty. Jeszcze w bieżącym roku ma wystartować Advanced Composite Solar Sail System, której celem będzie sprawdzenie nowej metody rozwijania żagla słonecznego. A w 2025 roku ruszy Solar Cruiser, który wykorzysta żagiel o powierzchni 1700 m2 i poleci w stronę Słońca.
      Na stronie Eyes on Asteroids można śledzić obecne i przyszłe trasy interesujących asteroid oraz związanych z nimi misji badawczych.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      NCBJ koordynuje polski udział w największym w dotychczasowej historii przedsięwzięciu astronomii obserwacyjnej. W polu widzenia teleskopu budowanego w Chile znajdzie się jednorazowo obszar 40-krotnie większy od tarczy Księżyca. Obserwacje zaplanowane na 10 lat dostarczą m.in. danych o obiektach zmiennych. Naukowcy z NCBJ działający w ramach zespołu ASTROdust już dziś przygotowują algorytmy, które wzbogacą zestaw informacji pozyskanych z obserwacji.
      We współczesnej astrofizyce i kosmologii obserwacyjnej bardzo istotną rolę pełnią duże przeglądy nieba. Największym obecnie tego typu przeglądem w zakresie optycznym jest SDSS (ang. Sloan Digital Sky Survey), pokrywający ok. 35% całej sfery niebieskiej i obejmujący głównie Wszechświat lokalny. Dalej – czy też głębiej, jak mówią astronomowie – z pokryciem wynoszącym ~1/3 obszaru obejmowanego przez SDSS, sięga powstający obecnie DES (ang. Dark Energy Survey). Przeglądy te mają jednak podstawową wadę – są statyczne, pokazują obiekty w jednym momencie obserwacji. Nie ujmują one wielu informacji o obiektach zmiennych, których Wszechświat jest pełen – kwazarach, gwiazdach, asteroidach. Lukę w obserwacjach zmiennego Wszechświata ma wypełnić nowy międzynarodowy projekt Legacy Survey of Space and Time (LSST), realizowany w budowanym właśnie Obserwatorium Very Rubin (Vera Rubin Observatory) w Chile. Przegląd, do którego obserwacje mają się rozpocząć już w 2024 roku, przez 10 lat co trzy dni będzie skanował obszar 18 000 stopni kwadratowych południowego nieba. Dzięki temu stanie się nie tylko najgłębszym istniejącym katalogiem, ale też stworzy unikalny film pokazujący, jak będzie zmieniało się niebo w tym okresie.
      Żaden przegląd nie zawiera wszystkich informacji, jakich potrzebujemy, żeby w pełni zrozumieć obserwowane obiekty. LSST będzie tzw. przeglądem fotometrycznym, dostarczającym obrazu nieba w sześciu filtrach optycznych. Jeśli będziemy potrzebowali dodatkowych informacji – np. widm spektroskopowych albo danych zebranych w podczerwieni - będziemy musieli poszukać ich gdzie indziej albo prowadzić dodatkowe obserwacje. Warto jednak wiedzieć z góry, w jakich sytuacjach takie dodatkowe dane będą niezbędne. Badacze z Narodowego Centrum Badań Jądrowych, pod kierunkiem doktoranta Gabriele'a Riccio i jego promotorki prof. Katarzyny Małek, we współpracy z naukowcami z innych międzynarodowych ośrodków postawili sobie pytanie: jak dobrze możemy zmierzyć fizyczne własności galaktyk, korzystając wyłącznie z danych LSST i jak możemy ten pomiar poprawić? W tym celu naukowcy stworzyli symulowany katalog najbardziej typowych galaktyk we Wszechświecie - galaktyk aktywnych gwiazdotwórczo, obserwowanych w przedziale przesunięcia ku czerwieni 0 < z < 2,5 (czyli aż do 11 mld lat świetlnych od nas), tak jak będzie widział je LSST. Symulacje oparto o prawdziwe dane 50 000 galaktyk, zaobserwowanych w ramach przeglądu HELP (ang. Herschel Extragalactic Legacy Project). Dane HELP, zawierające pomiary galaktyk w szerokim zakresie widma od ultrafioletu, przez optykę, do dalekiej podczerwieni, pozwalają mierzyć własności fizyczne galaktyk bardzo dokładnie. Pytanie brzmi: na ile będzie to możliwe, jeśli będziemy mieli do dyspozycji wyłącznie dane LSST?
      Badacze skupili się na takich parametrach, jak całkowita masa gwiazdowa, masa pyłu, całkowita jasność galaktyki w podczerwieni czy tempo powstawania gwiazd w galaktyce. Parametry wyznaczone z symulowanych obserwacji porównano z parametrami wyznaczonymi na podstawie danych obserwacyjnych z katalogu HELP. Okazało się, że podstawowe parametry charakteryzujące część gwiazdową galaktyki, takie jak masa gwiazdowa, będziemy mierzyć bardzo dokładnie. Natomiast wartości parametrów związanych z zapyleniem galaktyki, czyli na przykład tłumienie pyłu czy tempo powstawania nowych gwiazd w otoczeniu chmur pyłowych, wyznaczone wyłącznie na podstawie danych LSST, będą przeszacowane. Co gorsza, stopień przeszacowania zależy od odległości galaktyki od nas. Nie jest to całkiem zaskakujące, bo zarówno procesy gwiazdotwórcze w galaktykach, jak i powiązaną z nimi emisję pyłu najlepiej obserwować w podczerwieni, który to zakres nie będzie dostępny dla LSST. Wiedząc jednak, jakiego błędu się spodziewać, naukowcy byli w stanie zaproponować poprawki, jakie trzeba będzie stosować w pracy z rzeczywistymi danymi LSST. Zespół ASTROdust, pod kierownictwem prof. Katarzyny Małek, wraz z międzynarodowymi współpracownikami z Francji i Chile rozpoczął prace nad zaimplementowaniem tych poprawek w ogólnodostępnych narzędziach umożliwiających modelowanie galaktyk. Praca ta, dotycząca użycia masy gwiazdowej jako wskazówki niezbędnej do wyznaczenia wartości tłumienia pyłu w ultrafioletowym zakresie widma galaktyki, pomoże w poprawnym opisie podstawowych parametrów fizycznych analizowanych galaktyk.
      Badania zespołu ASTROdust to tylko jedna z wielu aktywności naukowców z polskich instytucji, które planowane są w ramach polskiego udziału w Obserwatorium Very Rubin i projekcie LSST. Obecnie w skład polskiego konsorcjum LSST wchodzą: NCBJ jako jednostka koordynująca, UJ, UMK, UW, CAMK PAN oraz CFT PAN. W ramach polskiego wkładu własnego planowana jest m.in. budowa lokalnego centrum danych w Polsce - mówi prof. Agnieszka Pollo kierująca Zakładem Astrofizyki NCBJ i jednocześnie projektem polskiego konsorcjum LSST. Grupa zainteresowanych w Polsce ciągle rośnie, a lista afiliowanych naukowców liczy kilkadziesiąt osób. Wszyscy jesteśmy podekscytowani projektem i nie możemy się doczekać tych petabajtów danych oraz badań i licznych publikacji na ich podstawie. To dane, jakich jeszcze nie było, więc i szansa na zupełnie nowe, nieoczekiwane odkrycia. Ale będą też i wyzwania logistyczne: jak radzić sobie z ogromnymi zbiorami danych? Jak adaptować do nich metody uczenia maszynowego? A wreszcie - jak pokazała omawiana wyżej praca Riccio et al. (2021) - dane LSST same w sobie nie zawsze wystarczą.
      LSST będzie kluczowym elementem układanki wielu zestawów danych – wyjaśnia dr hab. Katarzyna Małek z Zakładu Astrofizyki NCBJ. Co prawda dane pozyskane w ramach LSST będą bardzo dokładne i bardzo szczegółowe, jednak nadal będą to tylko optyczne dane fotometryczne. Będziemy musieli je uzupełniać danymi z innych obserwatoriów - na przykład pozyskanymi przy pomocy teleskopów Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO), wystrzelonego 25 grudnia 2021 roku Teleskopu Jamesa Webba (JWST) albo teleskopu SALT (ang. Southern African Large Telescope), na którym polscy astronomowie mają prawo do 10% czasu obserwacyjnego. Dlatego staramy się teraz dobrze zaplanować nasze miejsce w tej układance.
      Badania astronomiczne i astrofizyczne należą do grupy badań podstawowych, które przede wszystkim poszerzają naszą wiedzę o świecie i prawach nim rządzących. Dzięki badaniom LSST spodziewamy się lepiej zrozumieć naturę materii i energii we Wszechświecie i zweryfikować podstawowe prawa fizyki" – tłumaczy profesor Pollo. "Obserwacje będą też dotyczyć naszej bezpośredniej kosmicznej okolicy - w ramach przeglądu prowadzony będzie monitoring asteroid bliskich Ziemi, co znacząco zwiększy szanse wczesnego wykrycia potencjalnie niebezpieczniej dla nas asteroidy. Od jeszcze bardziej praktycznej strony - dane zebrane przez LSST, bezprecedensowo duże i złożone, będą wymagały rozwinięcia wyrafinowanych metod i algorytmów uczenia maszynowego, które potem zapewne znajdą zastosowanie także i w narzędziach wykorzystywanych w naszym codziennym życiu.
      Informacje o projekcie LSST:
      Legacy Survey of Space and Time (LSST) to międzynarodowy projekt obserwacyjny, który będzie realizowany za pomocą teleskopu o średnicy 8,4 m w Obserwatorium Very Rubin (Vera C. Rubin Observatory), umiejscowionym 2 682 m n.p.m. na górze Cerro Pachón w Chile. Teleskop o polu widzenia ponad 9 stopni kwadratowych (obserwujący jednorazowo ok. 40 razy większy obszar nieba niż tarcza Księżyca w pełni) w ciągu 10 lat mapowania całego południowego nieba dostarczy ok. 500 petabajtów danych w formie zdjęć oraz danych liczbowych – wartości strumieni fotometrycznych. Szacuje się, że w ciągu tygodnia będzie zbierał tyle danych, ile obejmuje cały przegląd SDSS! Główne projekty realizowane w ramach LSST skupione będą na: badaniu ciemnej materii i ciemnej energii, poszukiwaniu bliskich asteroid potencjalnie zagrażających Ziemi (tzw. Near Earth Objects, NEO), badaniu zmienności obiektów kosmicznych oraz mapowaniu Drogi Mlecznej.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcom z University of Sheffield udało się rozwiązać jedną z zagadek ewolucji galaktyk. Zauważyli oni, że supermasywne czarne dziury znajdujące się w centrach niektórych galaktyk przyspieszają olbrzymie strumienie wodoru molekularnego wydobywające się z galaktyki. Jako, że wodór jest potrzebny do formowania się gwiazd, zjawisko powyższe ma bezpośredni wpływ na ewolucję galaktyk.
      Ucieczka wodoru z galaktyk jest jednym z elementów uwzględnianych w modelach teoretycznych, jednak dotychczas nie było wiadomo, w jaki sposób strumienie gazu są przyspieszane.
      Brytyjscy uczeni, wykorzystując Very Large Telescope zauważyli, że w pobliskiej galaktyce IC5063 molekularny wodór jest przyspieszany przez dżety elektronów do około 1 miliona kilometrów na godzinę. Elektrony, poruszające się niemal z prędkością światła, są z kolei napędzane przez czarną dziurę. Przyspieszanie gazu ma miejsce w obszarze, gdzie jest go bardzo dużo.
      Odkrycie pozwala nam lepiej zrozumieć, jaka przyszłość czeka Drogę Mleczną. Za około 4 miliardy lat zderzy się ona z Galaktyką Andromedy. Można zatem przypuszczać, że mocno skoncentrowany gaz, który pojawi się w centrum takiego systemu dwóch galaktyk, będzie napędzany przez czarną dziurę i zostanie wyrzucony z galaktyki.
      Profesor Clive Tadhunter zauważa, że molekularny wodór stanowi większość z przyspieszanej materii. Tymczasem jest to niezwykle delikatny gaz, który ulega zniszczeniu już przy niskoenergetycznych oddziaływaniach. To niezwykłe, że ten gaz molekularny może przetrwać spotkanie z dżetami elektronów poruszającymi się z prędkością bliską prędkości światła.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Teorie mówią, że nie istnieją gwiazdowe czarne dziury o takiej masie. Ale, jak wiemy, natura zawsze znajdzie jakiś sposób, mówi Stan Woosley, astrofizyk z University of California, Santa Cruz. Uczony skomentował w ten sposób to, co zarejestrowały wykrywacze fal grawitacyjnych LIGO i Virgo. A przechwyciły one sygnał świadczący o niezwykle mało prawdopodobnej kolizji czarnych dziur o rzadko spotykanej masie.
      Eksperci,  którymi kontaktowali się dziennikarze poinformowali, że wśród 22 fal grawitacyjnych zarejestrowanych od kwietnia przez LIGO/Virgo znajduje się taki, który pochodzi od czarnej dziury o masie nawet 100 mas Słońca. Dzisiaj naukowcy potwierdzili, że zauważyli kolizję dwóch czarnych dziur o masach 65 i 85 mas Słońca, w wyniku której powstała czarna dziura o masie 150 mas Słońca.
      Krzysztof Bełczyński, astrofizyk z Uniwersytetu Warszawskiego, był tak pewien, iż zderzenie takich czarnych dziur jest mało prawdopodobne, że w 2017 roku w podczas spotkania w Aspen Center For Physics wraz z Danielem Holzem z University of Chicago zawarli zakład stwierdzając, iż żadna czarna dziura o takiej masie nie zostanie wykryta w pierwszych 100 sygnałach LIGO/Virgo. Do zakładu dołączył później też Woosley. Zakład przyjęło troje innych naukowców. Myślę, że przegramy ten zakład. Ku chwale nauki, mówi Bełczyński.
      W 1967 roku fizycy z Uniwersytetu Hebrajskiego w Jerozolimie odkryli, że jeśli umierająca gwiazda ma bardzo masywne jądro, to nie zapadnie się ono w czarną dziurę. Gwiazda taka zmieni się w supernową niestabilności kreacji par (pair-instability supernova).
      Do jej powstania dochodzi, gdy jądro gwiazdy staje się tak gorące, iż światło spontanicznie zamienia się w nim w pary elektron-pozyton. Dotychczas ciśnienie światła zapewniało stabilność jądra. Gdy zaczyna się ono zamieniać w materię ciśnienie to spada, jądro gwałtownie się kurczy, staje się coraz gorętsze, to z kolei przyspiesza produkcję par elektron-pozyton. Powstaje samonapędzający się mechanizm. W końcu temperatura rośnie do tego stopnia, że dochodzi do fuzji tlenu. W jego wyniku implozja zostanie zatrzymana, a rozpoczyna się proces odwrotny. Następuje eksplozja jądra. Jeśli jądro miało masę 65–130 mas Słońca, cała materia zostaje rozrzucona. Po gwieździe pozostaje mgławica. Jądro nie zapada się, nie powstaje czarna dziura.
      Jeśli natomiast jądro, w którym doszło do niestabilności kreacji par miało masę od 50 do 65 mas Słońca, dochodzi do serii eksplozji, które stopniowo wyrzucają materię dopóty, dopóki masa jądra nie spadnie poniżej limitu, w którym niestabilność kreacji par już nie zachodzi. Z tego wynika, że nie powinny istnieć gwiazdowe czarne dziury o masie pomiędzy 50 a 130 mas Słońca. To bardzo proste obliczenia, mówi Woosley, którego praca z 2002 roku na ten temat jest uważana za ostateczne wyjaśnienie problemu.
      Mogą za to istnieć, i istnieją, czarne dziury o masie większej niż 130 mas Słońca, gdyż implozja tak masywnego jądra nie może zostać zatrzymana, nawet w wyniku fuzji tlenu. Jądro zapada się do czarnej dziury. Jednak, jako że gwiazdy tracą masę przez całe swoje życie, gwiazda, która utworzyłaby jądro o masie ponad 130 mas Słońca musiałaby mieć co najmniej masę 300 mas Słońca. Tak masywne gwiazdy są niezwykle rzadkie. Dlatego też większość ekspertów uznaje, że LIGo/Virgo może wykryć kolizje czarnych dziur o masach nie przekraczających 50 mas Słońca.
      Znamy też supermasywne czarne dziury o masach miliony i miliardy raza większych od masy Słońca, jednak powstają one w inny sposób, a LIGO i Virgo nie są w stanie wykryć ich zderzeń.
      Dlatego tylko niewielu specjalistów uważało, że LIGO i Virgo zauważą kolizje czarnych dziur o masach ponad 50 mas Słońca. Stąd wyzwanie, jakie w formie zakładu rzucili im Bełczyński, Holz i Wooley. Zakład ten przyjęli Carl Rodriguez z MIT, Sourav Chatterjee z Tata Institute for Fundamental Research z Mombasy, do których dołączył później Fred Rasio z Northwestern University. Przegrani mają kupić każdemu z wygranych butelkę wina o wartości 100 USD.
      Rodriguez, Chatterjee i Rasio stwierdzili, że co prawda większość kolizji wykrywanych przez LIGO i Virgo prawdopodobnie ma swój początek w izolowanych układach podwójnych, ale niewielka część z nich może zachodzić w gęstych środowiskach takich jak gromady kuliste. Tam zaś, ich zdaniem, może zdarzyć się tak, że np. czarna dziura o masie 50 mas Słońca najpierw wchłonie czarną dziurę o masie 30 mas Słońca, a później znowu połączy się z jakąś czarną dziurą. LIGO/Virgo może zarejestrować to drugie zdarzenie, zatem zauważy zderzenie czarnych dziur, z których co najmniej jedna będzie miała masę pomiędzy 50 a 130 mas Słońca. Istnieje też jeszcze inna możliwość. Otóż kolizja taka może rozpocząć się również w izolowanym układzie podwójnym. Jeśli jedna z gwiazd układu utworzy czarną dziurę, a układ nadal będzie istniał, to czarna dziura może wchłaniać masę z towarzyszącej jej gwiazdy, rosnąc powyżej „zakazanego” limitu. Później, gdy druga z gwiazd utworzy czarną dziurę, może dojść do kolizji obu czarnych dziur i zarejestrowania tego wydarzenia na Ziemi.
      Krzysztof Bełczyński i jego koledzy przegrali więc zakład. Woosley wciąż uważa, że granica „zakazanej masy” istnieje. Jego zdaniem, wśród olbrzymiej liczby czarnych dziur musi istnieć – mimo nielicznych wyjątków – wyraźny spadek liczby czarnych dziur w zakresie masy od 50 do 130 mas Słońca. A te nieliczne istniejące wyjątki to wynik tego, że natura nie znosi próżni.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Poszukiwanie zjawisk fizycznych wykraczających poza Model Standardowy często wymaga dostępu do potężnych narzędzi, jak Wielki Zderzacz Hadronów, podziemnych wykrywaczy neutrin, ciemnej materii i egzotycznych cząstek. Urządzenia takie są niezwykle kosztowne w budowie i utrzymaniu, ich konstruowanie trwa przez wiele lat i jest ich niewiele, przez co ustawiają się do nich długie kolejki naukowców. Teraz dzięki naukowcom z Holandii może się to zmienić. Opracowali oni bowiem technikę więzienia i badania ciężkich molekuł w warunkach laboratoryjnych.
      Ciężkie molekuły są świetnym obiektem do badań nad elektrycznym momentem dipolowym elektronu. Jednak dotychczas stosowane metody nie pozwalały na ich uwięzienie w warunkach niewielkiego laboratorium.
      Standardowe techniki poszukiwania elektrycznego momentu dipolowego elektronu (eEDM) wykorzystują wysoce precyzyjną spektroskopię. Jednak by ją zastosować konieczne jest najpierw spowolnienie molekuł i schwytanie ich w pułapkę laserową lub elektryczną. Problem w tym, że do odkrycia zjawisk wykraczających poza Model Standardowy konieczne może okazać się przechwycenie molekuł zbyt ciężkich, by mogły uwięzić je lasery. Z kolei pułapki elektryczne pozwalają na przechwycenie ciężkich jonów, ale nie obojętnych elektrycznie molekuł.
      Naukowcy z Uniwersytetu w Groningen, Vrije Universiteit Amsterdam oraz instytutu Nikhef rozpoczęli swoją pracę od stworzenie molekuł fluorku strontu (SrF), które powstały w wyniku reakcji chemicznych zachodzących w kriogenicznym gazie w temperaturze około 20 kelwinów. Dzięki niskiej temperaturze molekuły te mają początkową prędkość 190 m/s, podczas gdy w temperaturze pokojowej wynosi ona ok. 500 m/s. Następnie molekuły wprowadzane są do 4,5-metrowej długości spowalniacza Stark, gdzie zmienne pola elektryczne najpierw je spowalniają, a następnie zatrzymują. Molekuły SrF pozostają uwięzione przez 50 milisekund. W tym czasie można je analizować za pomocą specjalnego systemu indukowanego laserem. Pomiary takie pozwalają badać właściwości elektronów, w tym elektryczny moment dipolowy, dzięki czemu możliwe jest poszukiwanie oznak asymetrii.
      Model Standardowy przewiduje istnienie eEDM, jednak ma on niezwykle małą wartość. Dlatego też dotychczas właściwości tej nie zaobserwowano. Obserwacja i zbadanie eEDM mogłyby wskazać na istnienie fizyki wykraczającej poza Model Standardowy.
      Molekuły SrF, którymi zajmowali się Holendrzy, mają masę około 3-krotnie większą niż inne molekuły badane dotychczas podobnymi metodami. Naszym kolejnym celem jest uwięzienie jeszcze cięższych molekuł, jak np. fluorku baru (BaF), który ma macę 1,5 raza większą od SrF. Taka molekuła byłaby jeszcze lepszym celem do pomiarów eEDM, mówi Steven Hoekstra, fizyk z Uniwersytetu w Groningen. Im bowiem cięższa molekuła, tym dokładniejszych pomiarów można dokonać.
      Jednak możliwość uwięzienia ciężkich molekuł przyda się nie tylko do badania elektrycznego momentu dipolowego elektronu. Można dzięki temu przeprowadzać też zderzenia ciężkich molekuł przy niskich energiach, symulując warunki w przestrzeni kosmicznej. To zaś przyda się podczas badań interakcji na poziomie kwantowym. Hoekstra mówi, że wraz ze swoimi kolegami będą też pracowali nad zwiększeniem czułości pomiarów poprzez zwiększenie intensywności strumienia molekuł. Spróbujemy też uwięzić bardziej złożone molekuły, jak BaOH czy BaOCH3. Dodatkowo wykorzystamy naszą technikę do badania asymetrii w molekułach chiralnych, zapowiada.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...