Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
Sign in to follow this  
KopalniaWiedzy.pl

Powstała pierwsza mapa heliopauzy

Recommended Posts

Po raz pierwszy udało się stworzyć mapę granicy heliosfery. Mapa taka pomoże specjalistom w zrozumieniu, w jaki sposób wchodzą w interakcje wiatr słoneczny i wiatr z przestrzeni międzygwiezdnej.

Fizycy od lat proponowali teoretyczne modele tej granicy. Teraz, po raz pierwszy, byliśmy w stanie dokonać pomiarów i stworzyć na tej podstawie trójwymiarową mapę, mówi główny autor badań, Dan Reisenfeld z Los Alamos National Laboratory.
Heliosfera to bąbel tworzony przez wiat słoneczny, który niesie głównie protony, elektrony i cząstki alfa. Bąbel ten chroni Ziemię przez szkodliwym promieniowaniem z przestrzeni międzygwiezdnej.

Reisenfeld i jego zespół wykorzystali dane z ziemskiego sztucznego satelity Interstellar Boundary Explorer (IBEX), który wykrywa cząstki z płaszcza Układu Słonecznego. To część heliosfery poza szokiem końcowym. Granicę płaszcza i całej heliosfery wyznacza zaś heliopauza. I właśnie tę granicę zmapowała sonda IBEX. To miejsce, w którym wiatr słoneczny, biegnący od Słońca, zderza się z materią międzygwiezdną, podążającą w stronę Słońca.

IBEX dokonuje pomiarów za pomocą techniki podobnej do sonaru. Tak jak nietoperze wysyłają impulsy we wszystkich kierunkach i używają odbitego sygnału do stworzenia mapy otoczenia, my używamy wiatru słonecznego do mapowania heliosfery, wyjaśnia Reisenfeld.

IBEX obserwuje rozkład strumieni energetycznych atomów neutralnych (ENA). Atomy takie powstają w wyniku zderzeń cząstek wiatru słonecznego z wiatrem przestrzeni międzygwiezdnej, gdy protony gorącego gazu mieszając się z atomami gazu neutralnego, wychwycą z nich elektrony. ENA nie mają ładunku elektrycznego, więc nie reagują na pola magnetyczne. Poruszają się po liniach prostych. W okolice Ziemi dociera niewiele takich atomów, jednak wystarczająco dużo, by IBEX je zarejestrował. Intensywność sygnału zależ od intensywności wiatru słonecznego docierającego do płaszcza Układu Słonecznego.

Wiatr wysyłany przez Słońce ma różną moc, tworząc unikatowy wzorzec. IBEX jest w stanie zaobserwować ten wzorzec w powracającym sygnale ENA 2 do 6 lat później, w zależności od energii ENA oraz kierunku, w którym zwrócony jest satelita. To dzięki tej różnicy czasu możemy mierzyć odległość od regionów, w których powstają ENA, mówi Reisenfeld. Dzięki temu, analizując dane z pełnego cyklu słonecznego z lat 2009–2019, naukowcy byli w stanie stworzyć trójwymiarową mapę. Wykazała ona, że minimalna odległość pomiędzy Słońcem a heliopauzą wynosi około 120 jednostek astronomicznych w kierunku wiatru międzygwiezdnego, a w kierunku przeciwnym wynosi co najmniej 350 j.a. Tutaj jednak pomiar jest ograniczony możliwościami sondy.


« powrót do artykułu

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
Sign in to follow this  

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zespół naukowców z Wielkiej Brytanii, Australii i USA opisuje na łamach Nature Astronomy wyniki swoich badań nad asteroidami, z których wynika, że ważnym źródłem wody dla formującej się Ziemi był kosmiczny pył. A w procesie powstawania w nim wody główną rolę odegrało Słońce.
      Naukowcy od dawna szukają źródeł wody na Ziemi. Jedna z teorii mówi, że pod koniec procesu formowania się naszej planety woda została przyniesiona przez planetoidy klasy C. Już wcześniej naukowcy analizowali izotopowy „odcisk palca” planetoid typu C, które spadły na Ziemię w postaci bogatych w wodę chondrytów węglistych. Jeśli stosunek wodoru do deuteru byłby w nich taki sam, co w wodzie na Ziemi, byłby to silny dowód, iż to właśnie one były źródłem wody. Jednak uzyskane dotychczas wyniki nie są jednoznaczne. Woda zawarta w chondrytach w wielu przypadkach odpowiadała wodzie na Ziemi, jednak w wielu też nie odpowiadała. Częściej jednak ziemska woda ma nieco inny skład izotopowy niż woda w chondrytach. To zaś oznacza, że oprócz nich musi istnieć w Układzie Słonecznym co najmniej jeszcze jedno źródło ziemskiej wody.
      Naukowcy pracujący pod kierunkiem specjalistów z University of Glasgow przyjrzeli się teraz planetoidom klasy S, które znajdują się bliżej Słońca niż planetoidy C. Przeanalizowali próbki pobrane z asteroidy Itokawa i przywiezione na Ziemię w 2010 roku przez japońską sondę Hayabusa. Dzięki najnowocześniejszym narzędziom byli w stanie przyjrzeć się strukturze atomowej poszczególnych ziaren próbki i zbadać pojedyncze molekuły wody. Wykazali, że pod powierzchnią Itokawy, w wyniku procesu wietrzenia, powstały znaczne ilości wody. Odkrycie to wskazuje, że w rodzącym się Układzie Słonecznym pod powierzchnią ziaren pyłu tworzyła się woda. Wraz z pyłem opadała ona na Ziemię, tworząc z czasem oceany.
      Wiatr słoneczny to głównie strumień jonów wodoru i helu, które bez przerwy przepływają przez przestrzeń kosmiczną. Kiedy jony wodoru trafiały na powierzchnię pozbawioną powietrza, jak asteroida czy ziarna pyłu, penetrowały ją na głębokość kilkudziesięciu nanometrów i tam mogły wpływać na skład chemiczny skład i pyłu. Z czasem w wyniku tych procesów jony wodoru mogły łączyć się z atomami tlenu obecnymi w pyle i skałach i utworzyć wodę.
      Co bardzo ważne, taka woda pochodząca z wiatru słonecznego, składa się z lekkich izotopów. To zaś mocno wskazuje, że poddany oddziaływaniu wiatru słonecznego pył, który opadł na tworzącą się Ziemię, jest brakującym nieznanym dotychczas źródłem wody, stwierdzają autorzy badań.
      Profesor Phil Bland z Curtin University powiedział, że dzięki obrazowaniu ATP (Atom Probe Tomography) możliwe było uzyskanie niezwykle szczegółowego obrazu na głębokość pierwszych 50 nanometrów pod powierzchnią ziaren pyłu Itokawy, który okrąża Słońce w 18-miesięcznych cyklach. Dzięki temu zobaczyliśmy, że ten fragment zwietrzałego materiału zawiera tyle wody, że po przeskalowaniu było by to około 20 litrów na każdy metr sześcienny skały.
      Z kolei profesor John Bradley z University of Hawai‘i at Mānoa przypomniał, że jeszcze dekadę temu samo wspomnienie, że źródłem wody w Układzie Słonecznym może być wietrzenie skał spowodowane wiatrem słonecznym, spotkałoby się z niedowierzaniem. Teraz wykazaliśmy, że woda może powstawać na bieżąco na powierzchni asteroidy, co jest kolejnym dowodem na to, że interakcja wiatru słonecznego z pyłem zawierającym tlen prowadzi do powstania wody.
      Pył tworzący mgławicę planetarną Słońca był poddawany ciągłemu oddziaływaniu wiatru słonecznego. A z pyłu tego powstawały planety. Woda tworzona w ten sposób jest zatem bezpośrednio związana z wodą obecną w układzie planetarnym, dodają autorzy badań.
      Co więcej, odkrycie to wskazuje na obfite źródło wody dla przyszłych misji załogowych. Oznacza to bowiem, ze woda może znajdować się w na pozornie suchych planetach. Jednym z głównych problemów przyszłej załogowej eksploracji kosmosu jest problem znalezienia wystarczających ilości wody. Sądzimy, że ten sam proces wietrzenia, w wyniku którego woda powstała na asteroidzie Itokawa miał miejsce w wielu miejscach, takich jak Księżyc czy asteroida Westa. To zaś oznacza, że w przyszłości astronauci będą mogli pozyskać wodę wprost z powierzchni planet, dodaje profesor Hope Ishii.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W XIII wieku stolicą nowo powstałego imperium mongolskiego zostało Karakorum, miasto, którego początek bierze się z obozu wojskowego założonego po 1220 roku przez Czyngis-chana. W roku 1237, siedem lat po śmierci Czyngis-chana wielki chan Ugedej ogłosił Karakorum stolicą imperium. Było nią przez nieco ponad 20 lat, do czasu, aż Kubilaj-chan, późniejszy pierwszy cesarz Chin z dynastii Yuan, przeniósł stolicę do Xanadu.
      Ugedej i jego następca, Mongke, rozbudowywali Karakorum. Było stolicą i jednym z miejsc pobytu dworu. Dwa razy w roku obaj chanowie przebywali w nim przez dłuższy czas. Wiemy, że w 1235 roku w Karakorum wybudowano wspaniały pałac. A franciszkanin William z Rubruck, wysłannik króla Francji Ludwika IX, opisywał w 1254 roku Karakorum jako miasto otoczone murami o czterech bramach, które było domem dla chińskich rzemieślników, muzułmańskich kupców i jeńców z całego imperium.
      Chanowie zachęcali elity do budowania domów w pobliżu pałacu. Karakorum było celem podróży dyplomatów i kupców. Nawet po tym, jak Kubilaj-chan przeniósł stolicę, pozostało miejscem ważnym ze względów ideologicznych. Było też stolicą prowincji. W pierwszej połowie XIV wieku postało tam wiele budynków publicznych.
      Po upadku dynastii Yuan (1368) miasto przez kilkadziesiąt lat zachowało swoje znaczenie jako siedziba członków tej dynastii. Pod koniec XIV wieku było okupowane i zostało zniszczone przez wojska dynastii Ming. Wówczas też zaczęło znacznie podupadać. W roku 1586 na ruinach obszaru pałacowego wybudowano buddyjski klasztor Erdene Zuu.
      Świat cały czas o Karakorum pamiętał. W europejskich, perskich i chińskich dokumentach pisanych było wiele odniesień do niego. Jednak nie wiadomo było, gdzie się znajdowało. Odkrył je dopiero w 1889 roku rosyjski uczony Nikołaj Jadrincew. Od tamtej pory powstawały mapy miasta, ale poza pierwszą z nich, z 1892 roku, ograniczano się do mapowania obszaru wewnątrz miejskich murów oraz budynków przez wschodnią bramą. Tymczasem już zwiad lotniczy z lat 70. ubiegłego wieku pokazał, że obszar zabudowany rozciągał się daleko poza miejskie mury.
      Obecnie prace archeologiczne w Karakorum poświęcone samemu miastu i rozwojowi ośrodków miejskich na stepach prowadzi niemiecko-mongolski zespół archeologów. Naukowcy z Uniwersytetu Fryderyka Wilhelma w Bonn, Instytutu Technologii Fotonicznych im. Leibniza w Jenie oraz Instytutu Archeologii Mongolskiej Akademii Nauk przeprowadzili właśnie najbardziej szczegółowe rozpoznanie całego terenu miasta i jego okolic. Wykorzystali przy tym m.in. techniki fotografii lotniczej i metody magnetyczne, tworząc najbardziej szczegółową mapę stolicy imperium.
      Przeprowadzone właśnie badania pokazały, że mapy powstające od lat 30. ubiegłego wieku nie uwzględniają znacznych obszarów miasta, a najlepszą z map jest ta pierwsza, z 1892 roku. Potwierdzono, że obszar zalewowy rzeki Orchon w sposób naturalny wyznaczał granice miasta na północnym-zachodzie i zachodzie. Z kolei na południe od Erdene Zuu nie zauważono żadnych większych struktur wybudowanych za czasów imperium. Zdjęcia satelitarne potwierdziły, że do dzisiaj można zobaczyć część dużych platform naniesionych na mapę z 1892 roku, które w międzyczasie zostały zniszczone podczas prac polowych. Miasto rozciągało się na co najmniej 7–8 kilometrów od bramy wschodniej i nie miało ściśle wyznaczonych granic.
      Obszar otoczony murami obronnymi miał w Karakorum powierzchnię 1,33 km2, z czego zabudowane było jedynie 60%. Północna część miasta prawdopodobnie nie była na stałe zamieszkana, chociaż nie można wykluczyć, że czasowo obozowali tam ludzie. Z kolei część centralna wyróżnia się cechami charakterystycznymi dla intensywnej zaubudowy. Jest ona pokryta trawami, wskazującymi,że pod nimi znajdują się ceglane struktury. Naukowcy stweierdzli też, że poza obszarem otoczonym murami osadnictwo zajmowało powierzchnię ponad 11,8 km2. Obszar ten był znacznie słabiej zabudowany. Stałe struktury zajmowały tam około 11% obszaru, a jeśli odliczymy od tego cmentarze, odsetek ten spada do 8%. Widoczne wolne przestrzenie mogły być wykorzystywane jako obozy czasowe.
      Z relacji Williama z Rubruck wiemy o czterech bramach. Wszystko wskazuje na to, że najbardziej intensywnie używana była brama wschodnia i dwie prowadzące do niej drogi. Wzdłuż jednej z nich, prowadzącej na wschód, stały budynki. Druga zaś prowadziła na północny-wschód. Naukowcy z zaskoczeniem zauważyli kolejną drogę na wschód, która przechodziła przez mur w północno-wschodnim rogu pałacu. Prawdopodobnie była to droga służąca obszarowi pałacowemu. Po dwie drogi prowadziły też z bram północnej i zachodniej. Brama południowa nie została dotychczas odkryta.
      Autorzy podsumowują, że podczas dalszych badań Karakorum można bezpiecznie korzystać z koncepcji urbanizmu i miast imperialnych znanych z innych miejsc o niskiej gęstości zaludnienia, gdzie ludność zajmuje się głównie działalnością rolniczą. Znakiem szczególnym takich miast jest fakt, że zostały one „zaimplementowane” przez władcę w istniejącym krajobrazie, bez stałej infrastruktury, a ich stali mieszkańcy zostali przywiezieni z zagranicy. Takie miasta stanowiły obcą tkankę w lokalnej społeczności. Nie były ważne dla pasterzy-nomadów, których egzystencja nie była od miasta zależna. [...] Przypadek Mongolii jest o tyle szczególny, że nie istniały tutaj wcześniejsze miasta, na których władcy mogli by się wzorować. Tutejsze „zaimplementowane” miasta były oddzielone od lokalnego społeczeństwa pasterskiego i jego gospodarki.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nowa mapa ciemnej materii ujawniła istnienie nieznanych wcześniej struktur łączących galaktyki. Mapa, stworzona za pomocą technik maszynowego uczenia, pomoże w badaniach nad ciemną materią oraz w opisaniu historii i przyszłości naszego lokalnego wszechświata. Jest ona dziełem międzynarodowego zespołu naukowego.
      Jako że nie potrafimy bezpośrednio obserwować ciemnej materii, o jej rozkładzie dowiadujemy się, badając wpływ grawitacyjny, jaki wywiera na inne obiekty we wszechświecie, np. na galaktyki.
      Co interesujące, łatwiej jest badać rozkład ciemnej materii znajdującej się znacznie dalej, gdyż pokazuje to daleką przeszłość, kiedy budowa wszechświata była mniej złożona. Z czasem wielkie struktury tylko się powiększyły, stopień złożoności wszechświata wzrósł, więc znacznie trudniej jest dokonywać lokalnych pomiarów ciemnej materii, mówi jeden z autorów badań, profesor Donghui Jeong z Pennsylvania State University.
      Już wcześniej próbowano tworzyć podobne mapy rozpoczynając od modelu wczesnego wszechświata i symulując jego ewolucję przez miliardy lat. Jednak to metoda wymagająca olbrzymich mocy obliczeniowych i dotychczas nie udało się za jej pomocą stworzyć mapy na tyle szczegółowej, by można było zobaczyć nasz lokalny wszechświat.
      Autorzy najnowszych badań wykorzystali inną metodę – za pomocą maszynowego uczenia się stworzyli model, który na podstawie znanych informacji o rozkładzie i ruchu galaktyk, przewiduje rozkład ciemnej materii.
      Naukowcy zbudowali i wyćwiczyli swój model na Illustris-TNG, wielkim zestawie symulacji galaktyk, który zawiera informacje o galaktykach, gazach, innej widzialnej materii oraz ciemnej materii. Szczególnie skupiono się na strukturach podobnych do Drogi Mlecznej. W końcu udało się określić, które dane są niezbędne do poznania rozkładu ciemnej materii.
      Do tak stworzonego modelu wprowadzono prawdziwe dane o lokalnym wszechświecie pochodzące z katalogu Cosmicflow-3. Zawiera on informacje o rozkładzie i ruchu ponad 17 000 galaktyk znajdujących się w odległości 200 megaparseków od Drogi mlecznej. Na tej podstawie powstała mapa rozkładu ciemnej materii.
      Model prawidłowo odtworzył w niej Lokalną Grupę Galaktyk, Gromadę w Pannie, puste przestrzenie i inne struktury. Pokazał też struktury, o których istnieniu nie wiedzieliśmy, w tym włókna łączące galaktyki.
      Możliwość stworzenia mapy lokalnej sieci kosmicznej otwiera nowy rozdział w kosmologii. Możemy teraz badać, jak rozkład ciemnej materii ma się do innych danych, co pozwoli nam na lepsze zrozumienie ciemnej materii. Możemy też bezpośrednio badać te włókna, tworzące wielkie pomocy pomiędzy galaktykami, mówi Jeong.
      Uczeni sądzą, że dodając informacje o mniejszych galaktykach, będą mogli poprawić rozdzielczość mapy. Bardzo więc liczą na dane z Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Powstała największa mapa ciemnej materii, niewidzialnego materiału, który – jak sądzą naukowcy – stanowi ok. 80% materii wszechświata. Jako że materia zagina światło astronomowie, obserwując światło dochodzące do nas z odległych galaktyk, wnioskują o obecności materii na podstawie zaburzeń jego drogi.
      W ramach Dark Energy Survey (DES) naukowcy zaprzęgli do pracy sztuczną inteligencję, której zadaniem była analiza światła ze 100 milionów galaktyk. W ten sposób powstała wielka mapa materii wykrytej pomiędzy nami a obserwowanymi galaktykami. Obejmuje ona 25% nieboskłonu półkuli południowej.
      Większość materii we wszechświecie to ciemna materia. To wspaniale, że możemy rzucić okiem na te rozległe ukryte struktury na tak dużym obszarze nieboskłonu. Nasza mapa, która pokazuje głównie ciemną materię, wykazuje podobne wzorce do mapy tworzonej z samej widocznej materii. Mamy tutaj podobną do pajęczej sieci strukturę gęstych zbitek materii z wielkimi pustymi przestrzeniami pomiędzy nimi, mówi Niall Jeffrey z University College London (UCL).
      Widoczne galaktyki tworzą się w najgęstszych regionach występowania ciemnej materii. Gdy patrzymy na nocne niebo widzimy światło galaktyk, ale nie dostrzegamy otaczającego ich dysku materii. Wykorzystując soczewkowanie grawitacyjne, czyli obliczając, jak materia zaburza światło, otrzymujemy pełny obraz. Zarówno materii widzialnej jak i niewidzialnej, dodaje Ofer Lahav z UCL.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Po raz pierwszy w górnych warstwach ziemskiej atmosfery zaobserwowano kosmiczny huragan wraz z elektronowym deszczem. Odkrywcy tego zjawiska mówią, że biorąc pod uwagę warunki odnośnie plazmy i pól magnetycznych, wymaganych do pojawienia się tego zjawiska, takie burze powinny być codziennością na Ziemi.
      W niższych warstwach atmosfery mamy do czynienia ze znanymi wszystkim huraganami. Formują się one nad zbiornikami wodnymi o wysokiej temperaturze. Gdy ogrzane przez nie wilgotne powietrze unosi się do góry, tworzy się obszar niskiego ciśnienia, który zasysa otaczające go powietrze, tworząc silne wiatry i powodując pojawienie się chmur, co prowadzi do dużych opadów. W wyniku działania siły Coriolisa powietrze wewnątrz huraganu porusza się po okręgu.
      Huragany wykryto również w dolnych warstwach atmosfery Marsa, Jowisz i Saturna, a powierzchni Słońca zaobserwowano tzw. „słoneczne tornada”. Dotychczas jednak nie obserwowano wirujących mas w górnej atmosferze planet.
      Wspomniany na początku kosmiczny huragan został zarejestrowany nad Biegunem Północnym przez cztery satelity działające w ramach US Defense Meteorological Satellite Program. Zauważono go w jonosferze, kilkaset kilometrów nad powierzchnią Ziemi. Huragan miał miejsce w sierpniu 2014 roku, ale odkryto go dopiero teraz, podczas retrospektywnej analizy danych prowadzonej pod kierunkiem naukowców z chińskiego Uniwersytetu Shandong.
      Dzięki narzędziom do trójwymiarowego modelowania magnetosfery uczeni stworzyli model 3D tego zjawiska. Okazało się, że był to tunel o szerokości 1000 kilometrów, który został stworzony przez wirującą plazmę. Obracała się ona w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara, składała się z wielu spiralnych ramion i cichego centrum. Burza trwała przez około 8 godzin i stopniowo zanikła.
      Dotychczas w ogóle nie byliśmy pewni, czy kosmiczne huragany plazmowe w ogóle istnieją. Dokonanie tej obserwacji to coś niesamowitego. Burze tropikalne związane są z istnieniem olbrzymiej ilości energii, więc takie huragany kosmiczne muszą powstawać w wyniku szybkiego transferu dużych ilości energii wiatru słonecznego i naładowanych cząstek w górnych warstwach atmosfery Ziemi, mówi współautor badań, Mike Lockwood z University of Reading.
      Naukowcy sądzą, że kosmiczny huragan powstaje w wyniku interakcji pomiędzy wiatrem słonecznym a ziemskim polem magnetycznym. Zwracają uwagę na fakt, że zarejestrowany huragan miał miejsce podczas niskiej aktywności Słońca i niskiej aktywności geomagnetycznej, gdy międzyplanetarne pola magnetyczne były zwrócone na północ. To zaś sugeruje, że tego typu huragany mogą być częstym zjawiskiem w atmosferze Ziemi i innych planet.
      John Coxon, fizyk z University of Southampton, który nie brał udziału w opisywanych tutaj badaniach, przypomina, że naziemne radary są w stanie mierzyć prędkość plazmy. Interesującym byłoby sprawdzenie, czy takie radary są w stanie zarejestrować duży wir, o jakim donoszą autorzy badań, a jeśli nie, to dlaczego, mówi Coxon.
      Od pewnego czasu wiemy, że interesujące magnetyczne interakcje, takie jak opisane w tych badaniach, mają miejsce, gdy międzyplanetarne pola magnetyczne są zwrócone na północ. Jednak zwykle nikt się tym nie zajmuje, bo jest to uważane za mało ważne, stwierdza Maria-Theresia Walach z Lancaster University. Badania te to bardzo ładny przykład interakcji pomiędzy wiatrem słonecznym, magnetosferą, a jonosferą.
      O ile sam kosmiczny huragan nie ma większego wpływu na powierzchnię naszej planety, to deszcz elektronów może potencjalnie zakłócić działanie satelitów GPS czy radarów.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...