Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Astronomowie sprawdzili, gdzie i kiedy w Drodze Mlecznej jest najbezpieczniej dla życia
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Od XIX wieku nauka wie, że zdolność materiałów do absorbowania promieniowania elektromagnetycznego jest równoważna ich zdolności do emitowania tego promieniowania. Zjawisko to odkrył w 1859 roku Gustaw Kirchhoff, który sformułował prawo promieniowania cieplnego nazwane jego nazwiskiem. W ostatniej dekadzie naukowcy zaczęli poszukiwać metamateriałów zdolnych do złamania tego prawa. Udało się przed 2 laty, jednak obserwowane zjawisko było słabe. Teraz naukowcy z Pennsylvania State University donieśli o „dramatycznym” odejściu od prawa Kirchhoffa. Daje to nadzieję, że w przyszłości osiągnięcia tego typu można będzie wykorzystać w praktyce.
Możliwość silnego naruszenia prawa Kirchhoffa to nie tylko nowy sposób na kontrolowanie promieniowania cieplnego, to też metoda znaczącego poprawienia działania urządzeń do wytwarzania użytecznej energii czy jej rejestrowania. Na przykład ogniwa fotowoltaiczne muszą – zgodnie z prawem Kirchhoffa – wyemitować energię z powrotem w kierunku Słońca. Ta energia jest dla nas stracona. Jeśli jednak ogniwa słoneczne emitowałyby tę energię w innym kierunku niż obecnie, moglibyśmy umieścić tam kolejne ogniwo, które zaabsorbowałoby część tej energii, zwiększając efektywność całego panelu. Taka strategia zbliżyłaby nas do pozyskiwania energii słonecznej z wydajnością bliską granicy wyznaczonej przez prawa termodynamiki, mówi główny autor badań Zhenong Zhang.
Naukowcy z Penn State stworzyli materiał, który składa się z pięciu 440-nanometrowych warstw arsenku galu indu (InGaAs) domieszkowanych elektronowo. Im głębiej położona była warstwa, tym większe było domieszkowanie. Całość umieszczono na 100-nanometrowej warstwie srebra, a całość przeniesiono na krzemowe podłoże. Tak przygotowaną próbkę podgrzano do temperatury 267 stopni Celsjusza i poddano oddziaływaniu pola magnetycznego o natężeniu 5T. W takich warunkach stosunek zdolności absorpcji do emisji wyniósł 0,43, podczas gdy zgodnie z prawem Kirchhoffa powinien wynieść 1. Co więcej, złamanie symetrii zaobserwowano w szerokim zakresie kątów padania promieniowania oraz w zakresie promieniowania podczerwonego rozciągającym się od 13 do 23 mikrometrów.
Autorzy badań uważają, że dalszy postęp na tym polu może doprowadzić do stworzenia nowej klasy diod czy tranzystorów, bardziej efektywnych ogniw fotowoltaicznych i innych urządzeń związanych z zarządzaniem energią cieplną.
Źródło: Observation of Strong Nonreciprocal Thermal Emission, https://arxiv.org/pdf/2501.12947
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Na opisywanej przez nas przed kilkunastoma miesiącami planecie hyceańskiej K2-18b odkryto najsilniejsze dotychczas wskazówki mogące świadczyć o istnieniu życia pozaziemskiego. Naukowcy z Uniwersytetu w Cambridge poinformowali właśnie, że dzięki Teleskopowi Webba zauważyli w atmosferze K2-18b sygnały świadczące o istnieniu tam siarczku dimetylu (DMS) i/lub disiarczku dimetylu (DMDS). Na Ziemi związki te powstają wyłącznie w wyniku działania organizmów żywych. To oznacza, że albo na K2-18b istnieje życie, albo zachodzi tam nieznany nauce proces chemiczny, albo... że to fałszywy sygnał.
W przypadku opisywanych tutaj badań wartość odchylenia standardowego wynosi 3 sigma, co oznacza, że istnienie 0,3-procentowe prawdopodobieństwo, iż zaobserwowany sygnał jest fałszywy. Wartość odchylenia standardowego, od której w nauce ogłaszane jest odkrycie wynosi 5 sigma. Przy tym poziomie prawdopodobieństwo, iż zarejestrowane dane są przypadkowym fałszywym sygnałem wynosi poniżej 0,00006%. Naukowcy z Cambridge mówią, że potrzebują od 16 do 24 godzin obserwacji za pomocą Teleskopu Webba, by (ewentualnie) zwiększyć poziom ufności do 5 sigma.
K2-18b krąży w ekosferze chłodnego karła K2-18 znajdującego się w odległości 120 lat świetlnych od Ziemi w Gwiazdozbiorze Lwa. Jest ona 8,6 razy bardziej masywna od Ziemi. Rozmiary plasują ją pomiędzy wielkością Ziemi a Neptuna. W Układzie Słonecznym nie istnieje żaden „mini-Neptun”, dlatego słabo rozumiemy takie światy. Jeśli zaś K2-18b jest rzeczywiście planetą hyceańską, jeśli taki typ planet istnieje, mogą być one dobrym celem poszukiwania życia. Tradycyjnie życia poszukiwaliśmy na mniejszych skalistych planetach, jednak atmosfery większych światów hyceańskich jest łatwiej badać, mówił przed kilkunastoma miesiącami Nikku Madhusudhan z Uniwersytetu w Cambridge.
Termin „planety hyceańskie" został ukuty – na podstawie badań K2-18b – przez naukowców z Uniwersytetu w Cambridge na określenie hipotetycznej klasy planet. Pochodzi od połączenia słów „wodór” (hydrogen) i „ocean”. Oznacza potencjalnie nadające się do zamieszkania gorące planety pokryte oceanami, które posiadają bogatą w wodór atmosferę. Zdaniem brytyjskich uczonych mogą być bardziej powszechne niż planety typu ziemskiego.
Badacze z Cambridge obserwują K2-18b za pomocą Teleskopu Webba. Już wcześniej za pomocą instrumentów NIRISS i NIRSpec zauważyli sygnały, które mogą pochodzić od siarczku dimetylu. Niedawno potwierdzili je za pomocą instrumentu MIRI. To niezależna linia dowodowa, zdobyta za pomocą instrumentu, którego wcześnie nie wykorzystywaliśmy. Działa on w zakresie fal świetlnych, który nie nakłada się na zakres wcześniej używanych instrumentów. Sygnał jest silny i czytelny, mówi główny autor badań, profesor Nikku Madhusudhan.
Dotychczas przeprowadzone badania wskazują jednak, że poziom DMS/DMDS w atmosferze K2-18b jest tysiące razy wyższy, niż w atmosferze Ziemi i wynosi ponad 10 części na milion. Wcześniejsze prace teoretyczne wskazywały, że atmosfera planet hyceańskich może być bogata w gazy zawierające siarkę. Nasze obserwacje zgadzają się z teoretycznymi obliczeniami. Biorąc pod uwagę to, co dotychczas wiemy o tej planecie, najbardziej możliwym scenariuszem jest świat hyceański, w którego oceanie istnieje życie, dodaje uczony.
Naukowiec studzi jednak zapał i podkreśla, że jest zbyt wcześnie, by ogłaszać istnienie życia na egzoplanecie. Może bowiem istnieć nieznany nam proces chemiczny, w wyniku którego powstają DMS i DMDS. Dlatego też chce przeprowadzić eksperymenty i badania teoretyczne, by sprawdzić, czy wspomniane związki mogą powstawać w procesach nie związanych z biologią i w takiej ilości, jak zostały zaobserwowane.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Kosmiczna niezwykłość, która rzuca wyzwanie naszemu rozumieniu wszechświata, pokazuje, jaki los może spotkać Drogę Mleczną. Międzynarodowy zespół naukowy, który pracował pod kierunkiem ekspertów z CHRIST University w Bangalore, badał olbrzymią galaktykę spiralną położoną w odległości miliarda lat świetlnych od Ziemi. W centrum galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura o masie miliardy razy większej od masy Słońca, która napędza gigantyczne dżety radiowe o długości 6 milionów lat świetlnych.
Badana galaktyka jest jedną z największych znanych galaktyk spiralnych. Równie wyjątkowe są jej dżety. Tak potężne znajdowano dotychczas niemal wyłącznie w galaktykach eliptycznych, nie spiralnych. To oznacza, że potencjalnie i Droga Mleczna mogłaby wygenerować w przyszłości tak potężne dżety. Jeśli by do tego doszło, mogłoby to oznaczać masowe wymieranie na Ziemi w wyniku intensywnego promieniowania
To odkrycie skłania nas do przemyślenia ewolucji galaktyk, zwiększania masy czarnych dziur i oraz sposobu, w jaki kształtują one swoje otoczenie. Jeśli galaktyka spiralna jest w stanie nie tylko przetrwać, ale i rozwijać się w tak ekstremalnych warunkach, co to oznacza dla przyszłości Drogi Mlecznej? Czy nasza galaktyka doświadczy w przyszłości takiego wysokoenergetycznego zjawiska, które będzie miało poważne konsekwencje dla życia?, zastanawia się główny autor badań, profesor Joydeep Bagchi.
Badacze wykorzystali Teleskop Hubble'a, Giant Metrewave Radio Telescope oraz Atacama Large Millimeter Wave Array za pomocą których przyjrzeli się galaktyce 2MASX J23453268−0449256. Ma ona średnicę 3-krotnie większą od Drogi Mlecznej. W jej wnętrzu odkryli supermasywną czarną dziurę emitującą potężne dżety. Właśnie te dżety są najbardziej zaskakujące. Obowiązuje bowiem pogląd, zgodnie z którym tak aktywne dżety powinny zniszczyć delikatną strukturę galaktyki spiralnej.
Tymczasem 2MASX J23453268−0449256 ma dobrze widoczne ramiona, niewielką poprzeczkę oraz otaczający ją niezakłócony wewnętrzny pierścień gwiazd o średnicy 4,4 kpc (ponad 14 000 lat świetlnych). Galaktykę otacza rozległe halo gorącego gazu emitującego promieniowanie rentgenowskie. Halo powoli stygnie, jednak potężne dżety działają jak piec, uniemożliwiając tworzenie się tam gwiazd, pomimo wystarczającej do ich powstania ilości materiału.
Centralna czarna dziura w Drodze Mlecznej – Sagittarius A (Sgr A*) – ma masę 4 milionów mas Słońca i jest wyjątkowo spokojna. Jednak, jak mówią badacze, może się to zmienić, jeśli wchłonie duża chmurę gazu, gwiazdę czy galaktykę karłowatą. W takiej sytuacji mogłyby pojawić się duże dżety. Takie zjawiska, zwane rozerwaniami pływowymi (TDE – tidal disruption event), obserwowano już w innych galaktykach. Gdyby Sgr A* zaczęła napędzać dżety, to ich wpływ zależałby od siły, kierunku i emisji energii. Taki dżet skierowany w pobliże Układu Słonecznego mógłby pozbawić planety atmosfery, doprowadzić do uszkodzeń DNA w wyniku zwiększonego promieniowania. pozbawić Ziemię warstwy ozonowej i doprowadzić do masowego wymierania.
Autorzy badań zauważyli też, że 2MASX J23453268−0449256 zawiera 10-krotnie więcej ciemnej materii niż Droga Mleczna. Jej obecność może być kluczowa dla stabilności tej szybko obracającej się galaktyki. Fascynującym tematem przyszłych badań może być przeanalizowanie zależności pomiędzy ciemną materią, aktywnością czarnej dziury a strukturą tej galaktyki.
Ze szczegółami można zapoznać się na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W próbkach pobranych z dna Pacyfiku występuje niespodziewanie dużo berylu-10, informują naukowcy z Niemiec i Australii. Ten rzadki izotop powstaje w atmosferze pod wpływem promieniowania kosmicznego i dostarcza cennych informacji na temat geologicznej historii Ziemi. Jego większa od spodziewanej akumulacja na dnie oceanu może mieć związek ze zmianami prądów lub zjawiskami astrofizycznymi, które miały miejsce około 10 milionów lat temu. Nadmiarowy beryl może być znacznikiem, dzięki któremu będziemy mogli bardziej precyzyjnie opisać historię geologiczną naszej planety.
Izotopy promieniotwórcze, jak beryl-10, są wykorzystywane do datowania. Najbardziej znanym z nich jest węgiel-14. Jednak metoda radiowęglowa może być wykorzystywana do datowania próbek nie starszych niż około 50 tysięcy lat. Aby datować starsze próbki potrzebujmy innych izotopów, takich jakich beryl-10. Powstaje on w górnych partiach atmosfery, gdy promienie kosmiczne wchodzą w interakcje z tlenem i azotem. Później wraz z deszczem 10Be opada na powierzchnię planety i może akumulować się na dnie oceanów. Czas jego połowicznego rozpadu wynosi 1,4 miliona lat, co pozwala na datowanie próbek starszych niż 10 milionów lat.
Niedawno naukowcy z Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Uniwersytetu Technicznego w Dreźnie i Austalijskiego Uniwersytetu Narodowego prowadzili szczegółowe analizy próbek z dna Pacyfiku. Wykorzystali akceleratorową spektrometrię mas do oceny zawartości berylu-10. A gdy sprawdzili uzyskane wyniki, czekała ich niespodzianka. W próbce sprzed około 10 milionów lat znaleźliśmy niemal dwukrotnie więcej 10Be niż się spodziewaliśmy. To nieznana dotychczas anomalia, mówi doktor Dominik Koll z HZDR. Uczeni, by upewnić się, że nie doszło do zanieczyszczenia, poddali podobne analizie inne próbki i uzyskali takie same wyniki.
Anomalia taka wymaga wyjaśnienia. Doktor Koll ma dwie hipotezy. Jedna z nich związana jest z cyrkulacją oceaniczną wokół Antarktyki. Przypuszcza się, że 10–12 milionów lat temu doszło tam do znacznych zmian rozkładu prądów morskich. To mogło spowodować, że przez pewien czas dystrybucja 10Be była nierównomierna i spowodowało to szczególnie dużą koncentrację tego pierwiastka na Pacyfiku.
Druga z hipotez mówi, że przed 10 milionami lat promieniowanie kosmiczne stało się bardziej intensywne, na przykład w wyniku wybuchu pobliskiej supernowej. Ewentualnie Układ Słoneczny mógł przejściowo utracić swoją warstwę ochronną – heliosferę – na przykład w wyniku kolizji z gęstą chmurą międzygwiezdną. Jedynie dodatkowe pomiary berylu pokażą, czy anomalia spowodowana jest zmianą rozkładu prądów oceanicznych czy wydarzeniem astrofizycznym, mówi Koll. Dlatego chcemy w przyszłości przeanalizować więcej próbek i mamy nadzieję, że inne zespoły naukowe zrobią to samo, dodaje.
Jeśli do podobnej anomalii doszło na całej planecie, będzie to oznaczało, że jest ona skutkiem tego, co stało się w przestrzeni kosmicznej. Jeśli występuje tylko lokalnie, prawdopodobnie winna jest zmiana prądów oceanicznych.
Zauważony właśnie nadmiar berylu może być niezwykle przydatny w datowaniu geologicznym. Gdy bowiem porównuje się różne zestawy danych głównym problemem konieczność istnienia uniwersalnych znaczników czasowych, które pozwolą zsynchronizować dane. Dla okresów liczonych w milionach lat takie kosmogeniczne znaczniki jeszcze nie istnieją. Ta anomalia może być pierwszym z nich, wyjaśnia Koll.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.