Sign in to follow this
Followers
0
Kosmiczny pierścień ognia pomaga zrozumieć ewolucję Drogi Mlecznej
-
Similar Content
-
By 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 -
By KopalniaWiedzy.pl
Od 20 lat naukowcy obserwują w pobliżu Sagittariusa A* – centralnej czarnej dziury Drogi Mlecznej – tajemniczy szybko ewoluujący obiekt X7. Specjaliści zastanawiali się, czym on jest. Czy został wyciągnięty z większej pobliskiej struktury, czy jego niezwykły kształt to skutek oddziaływania wiatrów gwiazdowych, a może ukształtował go strumień cząstek z czarnej dziury? X7 ma masę 50-krotnie większa od masy Ziemi, a pełen obieg wokół czarnej dziury zajmie mu 170 lat.
Po analizie danych z 20 lat astronomowie z UCLA Galactic Center Group oraz Keck Observatory uważają, że X7 może być chmurą pyłu i gazu wyrzuconą podczas zderzenia dwóch gwiazd. Z czasem chmura została rozciągnięta i jest powoli rozrywana przez siły pływowe czarnej dziury. Autorzy badań sądzą, że w ciągu najbliższych dekad dojdzie do rozpadu X7, a szczątki mogą zostać wciągnięte przez Sgr A*.
Żaden obiekt w tym regionie nie podlega tak ekstremalnej ewolucji. Rozpoczęło się od kształtu przypominającego kometę i dlatego sądzono, że obiekt został ukształtowany przez wiatry gwiazdowe lub strumień cząstek z czarnej dziury. Jednak analiza danych pokazała, że obiekt stał się bardziej rozciągnięty. Coś musiało ustawić tę chmurę na takim konkretnym kursie i z tą orientacją, mówi Anna Ciurlo, główna autorka badań.
Na podstawie trajektorii obiektu naukowcy obliczyli, że około 2036 roku chmura znajdzie się najbliżej czarnej dziury. Wówczas prawdopodobnie zacznie być przez nią wciągana i zniknie. Przewidujemy, że siły pływowe rozerwą X7 zanim w pełni obiegnie ona czarną dziurę, mówi współautor badań, profesor Mark Morris z UCLA.
Niektóre cechy X7 są podobne do cech innych obiektów znajdujących się w pobliżu Sagittariusa A*. Te tak zwane obiekty G wyglądają jak chmury gazu, ale zachowują się jak gwiazdy. Jednak X7 podlega znacznie szybszej, bardziej dramatycznej ewolucji niż obiekty G. Znacznie bardziej przyspiesza też w kierunku czarnej dziury. Obecnie prędkość X7 wynosi około 1130 km/s.
Badacze przypuszczają, że obiekt powstał z gazu i pyłu wyrzuconego podczas zderzenia dwóch gwiazd. Powstała w wyniku tego zderzenia gwiazda ukryta jest za powłoką pyłu oraz gazu i może odpowiadać opisowi obiektu G. A wyrzucony gaz utworzył X7, mówi Ciurlo. Uczona dodaje, że do połączeń gwiazd dochodzi często, szczególnie w pobliżu czarnych dziur.
Ze szczegółami badań można zapoznać się na łamach The Astrophysical Journal.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Niedawne badania podważyły przekonanie, jakoby ziemskie kontynenty uformowały się wyłącznie w wyniku procesów zachodzących wewnątrz naszej planety. Teraz dowiadujemy się o odkryciu „rytmu produkcji” skorupy ziemskiej. Badania minerałów ujawniły, że co mniej więcej 200 milionów lat dochodzi do wzmożenia zmian zachodzących w skorupie ziemskiej, a okres ten jest zbieżny z przejściem Układu Słonecznego przez ramiona Drogi Mlecznej.
Przed kilkoma tygodniami informowaliśmy, że zdaniem naukowców z australijskiego Curtin University ziemskie kontynentu uformowały się w wyniku gigantycznych uderzeń meteorytów. Teraz dowiadujemy się, że do zwiększonego bombardowania dochodzi co około 200 milionów lat. "Układ Słoneczny przemieszcza się pomiędzy spiralnymi ramionami Drogi Mlecznej co około 200 milionów lat. Badając wiek i sygnatury izotopowe minerałów z Kratonu Pilbara w Zachodniej Australii i Kratonu Północnoatlantyckiego na Grenlandii zauważyliśmy podobny rytm tworzenia się skorupy ziemskiej, który zbiega się z okresem, w jakim Układ Słoneczny przechodzi przez obszary o największym zagęszczeniu gwiazd", mówi profesor Chris Kirkland z Curtin University.
Układ Słoneczny krąży wokół centrum Drogi Mlecznej. Okres obiegu wynosi około 230 milionów lat i nazywany jest rokiem galaktycznym. Łatwo więc wyliczyć, że gdy ostatni raz Słońce znajdowało się w tym samym miejscu galaktyki co obecnie, po Ziemi chodziły pierwsze dinozaury.
Raz na jakiś czas – mniej więcej do 200 milionów lat – Układ Słoneczny trafia na bardziej gęste obszary galaktyki. Wtedy oddziaływanie grawitacyjne znajdujących się w pobliżu gwiazd może destabilizować Obłok Oorta i kierować znajdujące się tam planetoidy w stronę Słońca. A część z nich trafi w Ziemię.
Obłok Oorta to hipotetyczna – bo jej istnienia wciąż nie udowodniono – pozostałość po formowaniu się Układu Słonecznego. Ma on składać się m.in. z pyłu i planetoid. Astronomowie sądzą, że wewnętrzne krawędzie Obłoku znajdują się w odległości od 2 do 5 tysięcy jednostek astronomicznych od Słońca, a krawędzie zewnętrzne położone są w odległości od 10 do 100 tysięcy j.a. Przypomnijmy, że 1 j.a. to średnia odległość pomiędzy Słońcem a Ziemią, a najdalej wysłany przez człowieka pojazd, sonda Voyager 1, znajduje się w odległości zaledwie 157,5 j.a. od Ziemi.
Zwiększenie częstotliwości uderzeń komet w Ziemię mogło prowadzić do spotęgowania procesów topnienia powierzchni planety i zapoczątkować formowanie się kontynentów, mówi Kirkland. Powiązanie tworzenia się kontynentów, na których obecnie żyjemy, z podróżą Układu Słonecznego przez Drogę Mleczną rzuca całkowicie nowe światło na historię tworzenia się planety i jej miejsce w przestrzeni kosmicznej, dodaje.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
W 2010 roku świat astronomii obiegła sensacyjna wiadomość o odkryciu dwóch olbrzymich bąbli znajdujących się nad i pod centrum Drogi Mlecznej. Struktury zarejestrowane przez Fermi Gamma-ray Space Telescope i nazwane Bąblami Fermiego, mają wysokość po 25 000 lat świetlnych i prawdopodobnie liczą sobie zaledwie kilka milionów lat. Grupa amerykańskich naukowców opublikowała właśnie wyniki badań, z których wynika, że bąble – przynajmniej częściowo – pochodzą spoza naszej galaktyki.
Spektroskopowe obserwacje bąbli Fermiego w zakresach fal radiowych, ultrafioletowych i optycznych pozwoliły nam na wykrycie licznych chmur gazu, znajdujących się prawdopodobnie wewnątrz bąbli. Chmury te nazywamy w tej pracy chmurami wysokich prędkości w bąblach Fermiego (FB HVC). Chociaż możliwe jest modelowanie kinematyki tych chmur z wykorzystaniem wiatru galaktycznego płynącego z centrum galaktyki, pochodzenie chmur jest nieznane, gdyż dotychczas mieliśmy niewiele informacji na temat ich zawartości metali, czytamy na łamach Nature Astronomy.
Naukowcy wykazali, bazując na badaniach 12 FB HVC, że ich metaliczność wynosi od <20% do ok. 320% metaliczności słonecznej. To zaś każe poddać w wątpliwość przyjęte założenie, że wszystkie FB HVC pochodzą z centrum galaktyki. Uważamy, że FB HVC pochodzą zarówno z dysku, jak i z halo Drogi Mlecznej. A skoro tak, to część z tych chmur może mieć właściwości medium międzygalaktycznego, w które wchodzą bąble Fermiego, co w znaczący sposób zmienia naszą wiedzę o FB HVC, stwierdzają autorzy badań. W tym miejscu przypomnieć trzeba, że astronomowie nazywają metalami wszystkie pierwiastki cięższe od helu. Zatem miarą metaliczności określa się koncentrację pierwiastków innych niż wodór i hel względem ich koncentracji w Słońcu.
Dlatego też naukowcy przyjrzeli się metaliczności chmur gazu w bąblach Fermiego. Jeśli jej poziom jest taki, jak otoczenia, można wnioskować, że chmury powstały z lokalnej materii. Jeśli jednak metaliczność nie pasuje do domniemanego źródła materii, trzeba wyjaśnić, skąd chmury pochodzą. Z badań wynika zaś, że przynajmniej część materii znajdującej się w bąblach Fermiego pochodzi z bardziej odległych miejsc niż centrum Drogi Mlecznej. Być może nawet z galaktycznego halo, chmury gazów otaczających galaktykę. Możliwości jest jednak wiele, a na ostateczne rozstrzygnięcie tej zagadki przyjdzie nam czekać wiele lat.
« powrót do artykułu -
By KopalniaWiedzy.pl
Europejska Agencja Kosmiczna opublikowała najdokładniejszą mapę Drogi Mlecznej. Jej tworzenie to główny cel misji sondy Gaia, która od 9 lat pracuje w przestrzeni kosmicznej. Sonda krąży wokół punktu libracyjnego L2, tego samego, w pobliżu którego znajduje się Teleskop Webba.
Udostępniony właśnie 3. zestaw danych z Gai zawiera nowe oraz poprawione informacje o niemal 2 miliardach gwiazd w naszej galaktyce. Znajdziemy tam nowe informacje o składzie chemicznym gwiazd, ich temperaturze, kolorze, masie, wieku i prędkości radialnej, czyli prędkości ich zbliżania się lub oddalania od sondy. Nowy katalog zawiera też informacje o masie i ewolucji 800 tys. gwiazd podwójnych, 156 tys. asteroid w Układzie Słonecznych, dane o 10 milionach gwiazd zmiennych oraz o milionach galaktyk i kwazarów poza Drogą Mleczną.
Jednak tym, co najbardziej zaskoczyło specjalistów jest zaobserwowanie przez Gaię trzęsień gwiazd. To niewielkie ruchy na powierzchni gwiazd, które zmieniają ich kształt. Gaia nie była projektowana do prowadzenia takich obserwacji, stąd zaskoczenie naukowców. To zresztą nie pierwsza niespodzianka.
Gaia już wcześniej zarejestrowała pulsacje radialne gwiazd, podczas których zmieniały one swoją objętość, zachowując przy tym kształt. Teraz jednak mamy do czynienia z pulsacjami nieradiacyjnymi, które przypominają wielkie tsunami i prowadzą do zmiany kształtu gwiazd. Takie zjawiska są trudniejsze do zarejestrowania. Mimo to Gai udało się zaobserwować je w przypadku tysięcy gwiazd. Co interesujące, te silne nieradialne trzęsienia gwiazd zarejestrowano na gwiazdach, które – zgodnie z obecnie obowiązującymi teoriami – nie powinny doświadczać takich zjawisk. Gaja otwiera skarbnicę wiedzy dla astrosejsmologii masywnych gwiazd, stwierdził Conny Aerts z Uniwersytetu Katolickiego w Leuven.
Skład gwiazd może nam wiele powiedzieć o miejscu, w którym powstały, i ich późniejszej wędrówce. Dzięki temu zaś możemy poznać historię Drogi Mlecznej. Najnowszy zestaw danych z Gai to największa mapa chemiczna Drogi Mlecznej przedstawiona w formie trójwymiarowej. Pokazuje ona zarówno bezpośrednie sąsiedztwo Układu Słonecznego jak i niewielkie galaktyki otaczające naszą.
Podczas Wielkiego Wybuchu powstały tylko hel i wodór. Wszystkie cięższe pierwiastki – zwane przez astronomów „metalami” – powstały z czasem wewnątrz gwiazd. Gdy gwiazdy te umierały, uwalniały metale do gazu i pyłu w przestrzeni międzygwiezdnej. Z materii tej powstawały zaś kolejne gwiazdy. Tworzenie się i umieranie gwiazd prowadzi do powstania środowiska bardziej bogatego w metale. Zatem skład chemiczny gwiazd to rodzaj DNA, które zdradza wiele informacji o ich pochodzeniu.
Gaia dostarcza nam informacji zarówno o gwiazdach ubogich w metale, jak i takich jak Słonce, które powstały ze materiału wzbogaconego w metale przez wcześniejsze pokolenia gwiazd. Dzięki temu wiemy, że gwiazdy bliższe centrum Drogi Mlecznej i jej płaszczyźnie zawierają więcej metali niż gwiazdy bardziej odległe. Nasza galaktyka to piękna mieszanina gwiazd. Ta różnorodność jest niezwykle ważna, gdyż opowiada nam historię tworzenia się Drogi Mlecznej. Pokazuje procesy migracji wewnątrz galaktyki oraz akrecji materiału z innych galaktyk. Pokazuje też, że nasze Słońce i my wraz z nim, należymy do ciągle zmieniającego się systemu stworzonego dzięki łączeniu się gwiazd i gazu o różnym pochodzeniu, mówi Alejandra Recio-Blanco z Observatoire de la Côte d’Azur.
« powrót do artykułu
-
-
Recently Browsing 0 members
No registered users viewing this page.