Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

W nowych badaniach ciemna materia minimalnie wygrywa z alternatywnymi teoriami grawitacji

Rekomendowane odpowiedzi

Od dawna wśród astronomów i fizyków trwa spór, czy tajemnicza ciemna materia faktycznie istnieje we Wszechświecie - czy może są to jakieś odstępstwa od tego, jak rozumiemy grawitację. Naukowcy analizujący przegląd nieba KiDS, a wśród nich polski astronom Maciej Bilicki z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN w Warszawie, sprawdzali to, wykorzystując obserwacje tysięcy galaktyk.

Ciemna materia to składnik Wszechświata, którego nie obserwujemy bezpośrednio. O jej istnieniu wnioskujemy na podstawie oddziaływań grawitacyjnych ze zwykłą (świecącą) materią. Obecność ciemnej materii została zaproponowana dla wytłumaczenia obserwowanej rotacji galaktyk oraz ruchów galaktyk w gromadach – widzialnej materii jest zbyt mało, aby można było wytłumaczyć zachodzące w tych przypadkach efekty. Modele wskazują, że ciemnej materii jest kilkakrotnie więcej, niż materii zwykłej.

W nowych badaniach, które przeprowadził zespół naukowców pod kierunkiem Margot Brouwer (Uniwersytet w Groningen i Uniwersytet Amsterdamski), postanowiono sprawdzić zarówno hipotezę ciemnej materii, jak i różne teorie grawitacji.

Badacze wykorzystali dane z przeglądu nieba Kilo-Degree Survey (KiDS), wykonanego przy pomocy VLT Survey Telescope (VST), należącego do Europejskiego Obserwatorium Południowego (ESO). Mierzyli tzw. słabe soczewkowanie grawitacyjne, czyli niewielkie ugięcie światła galaktyk spowodowane przez grawitację innych galaktyk położonych bliżej nas. Do analiz wybrano galaktyki z obszaru nieba o powierzchni 1000 stopni kwadratowych (2,5 procent sfery niebieskiej), badając rozkład grawitacji dla około miliona galaktyk. Dane na temat analizowanych galaktyk pochodziły z katalogu opublikowanego niezależnie przez międzynarodową grupę, którą kierował dr hab. Maciej Bilicki.

Dla prawie 260 tysięcy galaktyk udało się zmierzyć tzw. relację przyspieszenia radialnego (ang. Radial Acceleration Relation, w skrócie RAR). Opisuje ona związek pomiędzy spodziewaną, a obserwowaną grawitacją (obserwowaną na podstawie widocznej materii), z czego można wysnuć wnioski ile jest nadmiarowej grawitacji.

Do tej pory ta nadmiarowa grawitacja była wyznaczana w zewnętrznych regionach galaktyk jedynie poprzez obserwację ruchu gwiazd oraz zimnego gazu. Wykorzystując efekt soczewkowania grawitacyjnego badacze byli teraz w stanie wyznaczyć RAR w rejonach o stukrotnie słabszej sile grawitacji niż dotąd, sięgając w rejony znajdujące się daleko poza centrami galaktyk.

Sprawdzili cztery różne modele teoretyczne – dwa zakładające istnienie ciemnej materii i dwa ze zmodyfikowanym prawem grawitacji (tzw. „zmodyfikowana dynamika newtonowska”, w skrócie MOND od angielskiego określenia „Modified Newtonian Dynamics”). Okazało się, że najlepiej do wyników pasuje symulacja o nazwie MICE (jedna z uwzględniających ciemną materię), ale pozostałe warianty również pozostają w grze.

W dalszym toku badań podzielono galaktyki z badanej próbki na młode (niebieskie galaktyki spiralne) i stare (czerwone galaktyki eliptyczne). Powstają one w różny sposób, a względna ilość zwykłej i ciemnej materii w różnych typach galaktyk może się zmieniać. Z kolei z alternatywnych teorie grawitacji wynika, że zależność ta powinna być stała. Dało to szansę na dalszą weryfikację poszczególnych modeli.

W teoriach zmodyfikowanej grawitacji, takich jak MOND, ta relacja powinna być zawsze taka sama, niezależnie od typu galaktyki, gdyż jedynym znaczącym parametrem (determinującym RAR) jest w tych modelach łączna masa całej zwykłej materii (świecącej) – czyli gwiazd i gazu. Natomiast w standardowym modelu kosmologicznym galaktyki czerwone mają stosunkowo więcej ciemnej materii niż niebieskie, przy tej samej łącznej masie zwykłej materii – czyli stosunek ilości ciemnej materii do materii świecącej jest większy dla galaktyk czerwonych niż dla niebieskich, tłumaczy Bilicki.

Nasze badania pokazują, że relacja RAR jest inna dla galaktyk czerwonych niż dla niebieskich. To wyjaśniałoby różnice w mierzonej relacji RAR i wykluczałoby teorie takie jak MOND czy grawitacja entropiczna, dodaje polski astronom.

Naukowiec mówi, że potrzebne są jednak dalsze obserwacje, bowiem może zachodzić także sytuacja, że galaktyki czerwone mają w rzeczywistości znacznie więcej zwykłej materii niż nam się wydaje, jeśli są otoczone ogromnymi obłokami rzadkiego, gorącego gazu (w przeciwieństwie do niebieskich, które tego gorącego gazu miałyby znacznie mniej). Taki wariant nie wykluczałby przynajmniej niektórych alternatywnych teorii grawitacji.


« powrót do artykułu

Udostępnij tę odpowiedź


Odnośnik do odpowiedzi
Udostępnij na innych stronach

Jeśli chcesz dodać odpowiedź, zaloguj się lub zarejestruj nowe konto

Jedynie zarejestrowani użytkownicy mogą komentować zawartość tej strony.

Zarejestruj nowe konto

Załóż nowe konto. To bardzo proste!

Zarejestruj się

Zaloguj się

Posiadasz już konto? Zaloguj się poniżej.

Zaloguj się

  • Podobna zawartość

    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Dla wegetarian takie wartości jak władza, potrzeba nowych wyzwań oraz dążenie do osobistego sukcesu są ważniejsze niż dla osób jedzących mięso. John B. Nezlek z Uniwersytetu SWPS w Warszawie i College of William & Mary w Williamsburgu w USA przeprowadził badania dotyczące podstawowych wartości, jakimi kierują się wegetarianie i jedzący mięso. Wyniki badań są wyraźnie sprzeczne z tym, jak wegetarianie są postrzegani przez społeczeństwo.
      Uczony przeprowadził trzy badania kwestionariuszowe. W jednym z nich, prowadzonych w USA, udział wzięło 514 wegetarian i 540 niewegetarian. W Polsce prowadzono dwa badania. W jednym udział wzięło 301 wegetarian i 335 niewegetarian, a w drugim – 68 wegetarian i 1943 niewegetarian. W sumie, w badaniu uczestniczyło 883 wegetarian i 2818 niewegetarian. We wszystkich badaniach większość stanowiły kobiety, a wiek uczestników wahał się od końca 4. po początek 6. dekady życia. Do pomiaru wyznawanych wartości naukowiec wykorzystał Portretowy Kwestionariusz Wartości (PVQ) Schwartza.
      We wszystkich trzech badaniach wegetarianie, znacznie bardziej niż niewegetarianie, cenili władzę, potrzebę nowych wyzwań i dążenie do osobistego sukcesu. W teorii wartości Schwartza pojęcie "władza" oznacza dążenie do osobistego statusu, dominacji nad innymi i kontroli. Osoby ceniące tę cechę są często bardziej konkurencyjni i asertywni. Wegetarianie szukają też nowych wyzwań, doznań wykraczających poza rutynę, cenią zmienność i przygody. Ponadto dążą do osobistego sukcesu, lubią mierzyć się z trudnościami i dobrze wykonywać postawione przed nimi zadania.
      Jednocześnie, i tutaj czeka nas drugie zaskoczenie, dla wegetarian życzliwość i dobroczynność są mniej ważne niż dla niewegetarian. Mniej też ważne były dla nich potrzeba stabilności i bezpieczeństwa oraz konformizm, potrzeba podporządkowania się normom społecznym.
      Wegetarianie stanowią mniejszość w wielu krajach, w tym w USA i Polsce, więc ich przynależność do grupy mniejszościowej jest aktem wyboru. Wegetarian można postrzegać jako członków wszystkożernej większości, którzy świadomie odrzucili dietę większości i wartości, które za tą dietą się kryją. Taka postawa powoduje też, że niektórzy członkowie społeczności uważają wegetarian za zagrożenie dla społeczeństwa i jego trybu życia. W obliczu takiej postawy oraz odrzucenia i krytyki, której niejednokrotnie wegetarianie doświadczają w otoczeniu, wartości wyznawane przez wegetarian muszą być szczególnie mocne. Widać to chociażby w fakcie, że wegetarianie uważają dietę za ważniejszą część swojej tożsamości niż osoby jedzące mięso. To zaś może sugerować, że decyzja o przejściu na wegetarianizm wiąże się z silnym przekonaniem oraz częściowym odrzuceniem konformizmu.
      Autor badań zauważa, że ich wyniki rodzą wiele nowych pytań. Warto na przykład zastanowić się, dlaczego silniejszy nacisk na życzliwość i tradycję zmniejsza szansę, że dana osoba jest wegetarianinem, a przykładanie większej wartości do władzy zwiększa te szanse. A być może jest tak, że ludzie najpierw zostają wegetarianami, a dopiero później zmienia się ich system wartości?
      Źródło: Rethinking vegetarianism: Differences between vegetarians and non-vegetarians in the endorsement of basic human values

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      W badaniach biomedycznych coraz ważniejszą rolę odgrywają układy organs-on-a-chip. To tkanki hodowane na układach mikroprzepływowych, które pozwalają, na przykład, na badanie wpływu leków na organizm czy interakcji pomiędzy organami. Układy takie mają poważną wadę. Tworzone na nich mini organy nie posiadają naczyń krwionośnych, co utrudnia prowadzenie wiarygodnych badań. Naukowcy z Uniwersytetu Technicznego w Wiedniu (TU Wien) i Keio University opracowali technologię szybkiego i powtarzalnego tworzenia naczyń krwionośnych za pomocą ultraszybkich impulsów laserowych.
      Jeśli chcesz badać, jak pewne leki są transportowane, metabolizowane i absorbowane w różnych tkankach, potrzebujesz sieci najdrobniejszych naczyń krwionośnych, wyjaśnia Alice Salvatori z Research Group 3D Printing and Biofabrication na TU Wien. Najlepiej by było utworzyć takie naczynia w hydrożelu. Utworzenie w nim niewielkich kanalików umożliwiłoby wzrost w nich komórek śródbłonka, które stanowią wyściółkę naczyń krwionośnych, i utworzenie w ten sposób struktury naśladującej działanie takich naczyń. Jednak poważnym wyzwaniem jest tutaj kontrolowanie kształtu i rozmiaru kanalików. Ich geometria różniła się między próbkami, co uniemożliwiało prowadzenie precyzyjnie kontrolowanych powtarzalnych doświadczeń.
      Uczeni z Austrii i Japonii wykazali, że za pomocą lasera femtosekundowego można szybko i w kontrolowany sposób utworzyć potrzebne struktury. Możemy stworzyć kanaliki oddalone od siebie zaledwie o 100 mikrometrów. To jest niezwykle potrzebne, jeśli chcemy oddać prawdziwe zagęszczenie naczyń krwionośnych w niektórych organach, mówi Aleksandr Ovsianikov, który nadzorował badania.
      Jednak nie chodzi tylko o zagęszczenie. Musi istnieć możliwość szybkiego tworzenia naczyń krwionośnych i muszą one pozostać stabilne gdy mikrokanaliki zostaną zasiedlone przez komórki. Wiemy, że komórki aktywnie zmieniają swoje środowisko. To może prowadzić do deformacji czy zapadnięcia się naczyń. Dlatego poprawiliśmy proces przygotowania materiału, wyjaśnia Salvadori.
      Naukowcy wykorzystali nie jedno-, a dwustopniowy proces przygotowywania hydrożelu. Był on podgrzewany w dwóch etapach w różnych temperaturach. To zmieniło jego strukturę i zapewniło mu większą stabilność. Dzięki temu naczynia krwionośne utworzone w takim materiale pozostały otwarte i utrzymały kształt w czasie. Nie tylko pokazaliśmy, że możliwe jest stworzenie naczyń krwionośnych, w których można przeprowadzić perfuzję. Pokazaliśmy coś ważniejszego: udowodniliśmy, że można je wytwarzać na masową skalę. Przygotowanie 30 kanalików zajmuje jedynie 10 minut, to co najmniej 60 razy szybciej niż przy użyciu innych technik, dodaje Ovsianikov.
      Co więcej, uczeni dowiedli, że ich sztuczne naczynia krwionośne zachowują się tak, jak naturalne. Tak samo reagowały na przykład na stan zapalny. Uczeni z Wiednia, we współpracy ze specjalistami z Keiko University, stworzyli też doskonałą replikę tkanki wątroby z odpowiednią siecią naczyń krwionośnych. Więcej o ich osiągnięciach przeczytamy na łamach pisma Biofabrication: Controlled microvasculature for organ-on-a-chip applications produced by high-definition laser patterning. Z kolei w artykule Advanced liver-on-chip model mimicking hepatic lobule with continuous microvascular network via high-definition laser patterning, opisano eksperymenty z użyciem nowej technologii.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Ciemna materia, hipotetyczna materia, która ma stanowić 85% masy kosmosu, wciąż nie została znaleziona. Nie wiemy, z czego się składa, a przekonanie o jej istnieniu pochodzi z obserwacji efektów grawitacyjnych, których obecności nie można wyjaśnić zwykłą materią. Dlatego też co jakiś czas pojawiają się hipotezy opisujące, z czego może składać się ciemna materia. Jedną z nich przedstawili właśnie na lamach Physical Review Letters dwaj uczeni z Dartmouth College. Ich zdaniem ciemna materia może być zbudowana z niemal bezmasowych relatywistycznych cząstek, podobnych do światła, które w wyniku zderzeń utworzyły pary, straciły energię, a zyskały olbrzymią masę.
      Ciemna materia rozpoczęła istnienie jako niemal bezmasowe relatywistyczne cząstki, niemal jak światło. To całkowita antyteza tego, jak się obecnie postrzega ciemną materię – to zimne grudki nadające masę galaktykom. Nasza teoria próbuje wyjaśnić, jak przeszła ona ze światła do grudek, mówi profesor fizyki i astronomii Robert Caldwell. Jest on współautorem badań przeprowadzonych z magistrantem fizyki i matematyki Guanmingiem Liangiem.
      Po Wielkim Wybuchu wszechświat zdominowany był przez gorące szybko poruszające się cząstki podobne do fotonów. W tym chaosie olbrzymia liczba cząstek utworzyła pary. Zgodnie z ich hipotezą, cząstki były przyciągane do sobie dzięki temu, że ich spiny były zwrócone w przeciwnych kierunkach. Utworzone pary schładzały się, a nierównowaga ich spinów prowadziła do gwałtownej utraty energii. W wyniku tego procesu powstały zimne ciężkie cząstki, które utworzyły ciemną materię. Właśnie ten spadek energii, który wyjaśniał przejście z wysokoenergetycznych gorących cząstek do nierównomiernie rozłożonych zimnych grudek, jest najbardziej zaskakującym efektem działania zastosowanego przez uczonych modelu matematycznego.
      To przejście fazowe pozwala na wyjaśnienie olbrzymiej ilości ciemnej materii we wszechświecie. Autorzy badań wprowadzają w swojej teorii teoretyczną cząstkę, która miała zainicjować przejście do cząstek ciemnej materii. Jednak nie jest to zjawisko nieznane. Wiadomo, że cząstki subatomowe mogą przechodzić podobne zmiany. Na przykład w niskich temperaturach dwa elektrony mogą utworzyć pary Coopera. Zdaniem Caldwella i Lianga to dowód, że ich hipotetyczne cząstki również mogłyby zostać skondensowane do ciemnej materii.
      Poszukaliśmy w nadprzewodnictwie wskazówek, czy pewne interakcje mogą prowadzić do tak gwałtownego spadku energii. Pary Coopera to dowód, że taki mechanizm istnieje, mówi Caldwell. Liang zaś obrazowo porównuje takie przejścia jako zamianę od gorącego espresso do owsianki.
      Badacze zapewniają, że ich model matematyczny jest prosty. Na jego podstawie można przypuszczać, że wspomniane cząstki będzie widać w mikrofalowym promieniowaniu tła (CMB). Zdaniem naukowców, można go będzie przetestować już wkrótce, dzięki obecnie prowadzonym i przyszłym badaniom CMB.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      W 1878 roku pewien utalentowany muzycznie student fizyki z Uniwersytetu Monachijskiego zapytał swojego wykładowcę, szanowanego profesora von Jolly, czy dobrze wybrał kierunek studiów. Ten odpowiedział mu, że lepiej by zrobił, gdyby studiował muzykę, gdyż fizyka jest niemal w pełni rozwiniętą dziedziną nauki i nie pozostało w niej praktycznie nic do odkrycia. Student nazywał się Max Planck i 20 lat później położył podwaliny pod mechanikę kwantową.
      Obecni wykładowcy fizyki z pewnością nie ośmieliliby się powiedzieć studentom, by zajęli się czymś innym. Na pewno zaś nie w kontekście „końca fizyki”. Mogliby raczej powtórzyć za Sokratesem „wiem, że nic nie wiem”. I właśnie o tym traktuje „Ciemna materia i ciemna energia. Tajemnicze 95% wszechświata” Briana Clegga.
      Autor zaczyna od koncepcji zaproponowanej przez Arystotelesa i błyskawiczne przeskakuje do początku XX wieku. Nie jest to bowiem książka o historii rozwoju ludzkiej wiedzy na temat wszechświata, a o dziejach naszej niewiedzy. O tym, skąd się wzięła ciemna materia i ciemna energia oraz jak te koncepcje się rozwijały. To niezwykle wciągająca opowieść o naukowcach, ich pracy, odkryciach i sporach. O tym co wiedzą, a co im się wydaje, że wiedzą. A także o tym, jakie psikusy potrafią sprawić gwiazdy, galaktyki, pył międzygalaktyczny i większe struktury w kosmosie. Na jej łamach spotkamy najwybitniejsze nazwiska fizyki – wspomnianego już Plancka, Zwicky'ego, Hoyle'a, Einsteina, Hubble'a i innych. Dowiemy się, jak pracowali, co badali i jak budowali nasze obecne wyobrażenie o wszechświecie.
      Clegg potrafi wciągnąć czytelnika w opowieść. Dzięki niemu możemy lepiej zrozumieć nie tylko koncepcje ciemnej materii i ciemnej energii, ale też dowiedzieć się, jak niezwykle skomplikowane problemy stoją przed kosmologią i czemu służą niesamowite instrumenty badawcze, których nigdy zbyt wiele.
      I gdy już czytelnikowi wydaje się, że zaczął rozumieć, gdy rwie się, by dowiedzieć się jeszcze więcej o ciemnej materii i ciemnej energii, Clegg – niczym obuchem – wali go w głowę MOND-em. Bo... może ciemna materia i energia nie istnieją? Sprawdźcie zresztą sami.
      Książka „Ciemna materia i ciemna energia. Tajemnicze 95% wszechświata” Briana Clegga miała wczoraj premierę. Wydał ją Helion, a my zostaliśmy jej patronem medialnym. Teraz możecie ją kupić z 20-procentowym rabatem.
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Grupa izraelskich naukowców z Instytutu Weizmanna i Yale University przeprowadziła najszerzej na świecie zakrojone badania na temat wpływu ciąży na organizm kobiety i związanych z nią kosztów. Uczeni zgromadzili i przeanalizowali wyniki 44 miliony pomiarów fizjologicznych dokonanych u ponad 300 000 kobiet w obejmującym 140 tygodni okresie przed ciążą, w jej trakcie oraz po urodzeniu dziecka. Wyniki analiz zostały opublikowane na łamach Science Advances.
      Aby zbudować obraz typowej ciąży, podczas badań pod uwagę wzięto dane dostarczone przez Clalit, największego izraelskiego dostawcę usług zdrowotnych. Zawierały one informacje z lat 2003–2020 i dotyczyły zdrowych kobiet w wieku 20–35 lat. Jennifer Hall, specjalistka ds. zdrowia reprodukcyjnego z University College London mówi, że badania wskazują, iż połóg trwa znacznie dłużej, niż się przypuszcza. To biologiczny dowód, że organizm nie regeneruje się tak szybko, jak zakładają to oczekiwania społeczne, mówi uczona.
      Przeanalizowane dane dotyczyły, między innymi, stanu układu krwionośnego, metabolizmu, układu hormonalnego, odpornościowego, mięśniowo-szkieletowego, funkcjonowania wątroby i nerek. Informacje o stanie zdrowia i stanie organizmu kobiet pochodziły z badań krwi, moczu i innych testów laboratoryjnych.
      Badania pokazały, że organizm przeciętnej zdrowej kobiety znacznie dłużej dochodzi do siebie po ciąży, niż sądzono. W ciągu pierwszego miesiąca po urodzeniu dziecka jedynie około 47% wyników testów jest prawidłowych. Z tym, że na przykład żelazo stabilizuje się na niższym poziomie niż przed ciążą. Kolejnych 12% wyników testów normalizuje się w ciągu 4–10 tygodni po ciąży. Natomiast pozostały 41% badanych parametrów potrzebuje ponad 10 tygodni na powrót do stanu sprzed ciąży.
      Na przykład poziom kwasu foliowego wraca do normy dopiero 21 tygodni po porodzie, parametr wątrobowy AST (oznaczenie enzymu aminotransferazy asparaginianowej) stabilizuje się w 23. tygodniu po porodzie, a na prawidłowe wartości innego z parametrów wątrobowych – ALT (aminotransferaza alaninowa)  – trzeba czekać do 26. tygodnia. Kwas moczowy jest w normie dopiero około 32. tygodnia po porodzie, prawidłowe pH moczu testy zaczynają wskazywać po 35. tygodniu, poziom fosforu jest nieprawidłowy przez około 42 tygodnie po urodzeniu dziecka, a po ponad 55 tygodniach pojawiają się prawidłowe wyniki ALP (fosfataza alkaliczna), wskazujące na powrót do zdrowia kości.
      Nawet 80 tygodni po urodzeniu kilka testów wskazuje inne wartości niż przed zapłodnieniem. Te różnice dotyczą między innymi podwyższonych wartości wskaźnika zapalnego CRP, zmniejszonego poziomu żelaza i MCH (średnia masa hemoglobiny w krwince czerwonej). Różnice te mogą wynikać albo ze zmiany zachowań kobiety po urodzeniu i//lub był długotrwałymi fizjologicznymi skutkami ciąży. Odróżnienie od siebie tych dwóch czynników to istotne pytanie, na którego trzeba odpowiedzieć, stwierdzają autorzy badań.
      Odkryliśmy, że powrót do normy parametrów organizmu po urodzeniu dziecka różni się od przebiegu zmian, jakie zachodzą w organizmie w czasie ciąży. Adaptacja organizmu po urodzeniu dziecka to osobny proces fizjologiczny, a nie prosta odwrotność dynamiki ciąży, czytamy na lamach Science.
      Wyniki badań wskazują, że być może uda się jeszcze przed zajściem w ciążę identyfikować kobiety podatne na komplikacje ciążowe, takie jak stan przedrzucawkowy czy cukrzyca ciążowa. Obecnie są one diagnozowane dopiero w trakcie ciąży.

      « powrót do artykułu
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...