Tajemniczy sygnał z centrum Drogi Mlecznej
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Naukowcy potrafią przygotować bakterie tak, by wyczuwały różnego typu molekuły obecne w środowisku, jak składniki odżywcze czy zanieczyszczenia w glebie. Jednak by odczytać takie sygnały, by stwierdzić, że bakterie wyczuły obecność interesujących nas molekuł, trzeba przyjrzeć się samym bakteriom pod mikroskopem. Przez to dotychczas nie mogły być wykorzystywane do monitorowania środowiska na duża skalę. Jednak właśnie się to zmieniło. Naukowcy z MIT stworzyli bakterie, od których sygnały można odczytywać z odległości 90 metrów. W przyszłości mogą więc powstać bakterie, które będzie można monitorować za pomocą dronów lub satelitów.
Wyprodukowane na MIT bakterie wytwarzają molekuły generujące unikatowe połączenie kolorystyczne. To nowy sposób na uzyskiwanie informacji z komórki. Jeśli staniesz obok, niczego nie zauważysz, ale z odległości setek metrów, wykorzystując specjalną kamerę, możesz odczytać potrzebne informacje, mówi jeden z autorów badań, Christopher Voigt, dziekan Wydziału Inżynierii Biologicznej MIT.
Naukowcy stworzyli dwa różne typy bakterii, które wytwarzają molekuły emitujące światło o specyficznej długości fali w zakresie widma widzialnego i podczerwieni. Światło to można zarejestrować za pomocą specjalnej kamery. Generowanie molekuł jest uruchamiane po wykryciu sąsiadujących bakterii, jednak tę samą technikę można wykorzystać do wytwarzania molekuł w obecności np. zanieczyszczeń. W ten sposób można bakterie zamieniać w czujniki wykrywające dowolne substancje.
Generowane przez bakterie molekuły można obserwować za pomocą kamer hiperspektralnych, które pokazują zawartość różnych kolorów w każdym z pikseli obrazu. Każdy z nich zawiera bowiem informację o setkach fal światła o różnej długości.
Obecnie kamery hiperspektralne wykorzystywane są na przykład do wykrywania promieniowania. Wykorzystuje się je chociażby wokół Czarnobyla do rejestrowania niewielkich zmian koloru, powodowanych przez pierwiastki radioaktywne w chlorofilu roślin.
Uczeni z MIT wykorzystali podczas testów bakterie Pseudomonas putida i Rubrivivax gelatinosus. Pierwszą z nich przygotowali tak, by wydzielała biliwerdynę, drugą wyposażono w możliwość wytwarzania pewnego typu bakteriochlorofilu. Testowe skrzynki zawierające bakterie umieszczono w różnych miejscach, a następnie były one obserwowane przez kamery hiperspektralne.
Kamery w ciągu 20–30 sekund skanowały skrzynki, a algorytm komputerowy analizował sygnały i zgłaszał, czy doszło do emisji wspomnianych związków. Największa odległość, z której udało się wykryć emisję molekuł przez bakterie wynosiła 90 metrów.
Autorzy badań pracują już nad zwiększeniem odległości, z jakiej można odczytywać sygnały. Mówią, że ich technologia przyda się zarówno do badania ilości składników odżywczych w glebie, jak i do wykrywania min.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W centrum naszej galaktyki naukowcy znaleźli nieznane wcześniej struktury. Nieco przypominają one gigantyczne jednowymiarowe włókna materii rozciągające się pionowo w pobliżu centralnej supermasywnej czarnej dziury Sagittarius A*, jakie przed 40 laty zaobserwował Farhad Yusef-Zadek z Northwester University. Jednak nowe struktury, odkryte właśnie przez Yusefa-Zadeha i jego zespół, są znacznie mniejsze i ułożone horyzontalnie od Sgr A*, tworzą coś na podobieństwo szprych koła.
Populacje obu włókien są podobne w niektórych aspektach, jednak zdaniem odkrywców, mają różne pochodzenie. Giganty mają wyraźny kształt włókien o wysokości dochodzącej do 150 lat świetlnych. Tymczasem włókna poziome są niewielkie, przypominają kropki i kreski z kodu Morse'a, a każde z nich znajduje się tylko po jednej stronie czarnej dziury.
Byłem zaskoczony tym, co zauważyłem. Dużo czasu zajęła nam weryfikacja tego, co widzimy. I odkryliśmy, że te włókna nie są rozłożone przypadkowo, ale wydają się związane z tym, co wydobywa się z czarnej dziury. Badając je, możemy więcej dowiedzieć się o obrocie czarnej dziury i orientacji dysku akrecyjnego mówi Yusef-Zadeh.
Profesor fizyki i astronomii, Yusef-Zadech, od ponad 40 lat bada centrum Drogi Mlecznej. W 1984 roku był współodkrywcą olbrzymich pionowych włókien w pobliżu czarnej dziury, a przed 4 laty odkrył w centrum Drogi Mlecznej dwa bąble o długości 700 lat świetlnych każdy. W ubiegłym zaś roku, we współpracy z innymi ekspertami, zarejestrował setki poziomych włókien, które ułożone są w pary lub grupy i bardzo często są równomiernie rozłożone, na podobieństwo strun instrumentu. Uczony, specjalista od radioastronomii, mówi, że coraz częstsze odkrycia tego typu to zasługa nowych technologii i dostępnych instrumentów, szczególnie zaś radioteleskopu MeerKAT z RPA. Ten instrument zmienia reguły gry. Rozwój technologiczny i dedykowany czas obserwacyjny dostarczyły nam nowych informacji. To naprawdę duży postęp techniczny w radioastronomii, wyjaśnia uczony.
Yusef-Zadeh, który od dekad bada gigantyczne pionowe włókna był bardzo zaskoczony, gdy zauważył też mniejsze poziome struktury. Ich wiek ocenił na 6 milionów lat. Zawsze myślałem o włóknach pionowych i o ich pochodzeniu. Jestem przyzwyczajony do tego, że są pionowe. Nigdy nie przyszło mi na myśl, że mogą być też poziome, mówi. Oba rodzaje włókien są jednowymiarowe, można je obserwować za pomocą fal radiowych i wydają się powiązane z aktywnością czarnej dziury. Ale na tym się ich podobieństwa kończą.
Włókna pionowe są prostopadłe do płaszczyzny galaktyki. Włókna poziome rozciągnięte są równolegle do płaszczyzny galaktyki, ale promieniście wskazują na jej centrum, gdzie znajduje się Sagittarius A*. Pionowe są magnetyczne i relatywistyczne, poziome wypromieniowują ciepło. Włókna pionowe składają się z cząstek poruszających się niemal z prędkością światła, włókna poziome wydają się przyspieszać gorący materiał znajdujący się w chmurze molekularnej. Dotychczas zaobserwowano setki włókien każdego z rodzajów. Ponadto włókna pionowe mają długość do 150 lat świetlnych, a poziome 5–10 lś. Włókna pionowe znajdują się wszędzie wokół środka galaktyki, natomiast poziomie tylko z jednej strony.
Odkrycie rodzi więcej pytań niż odpowiedzi. Yusef-Zadeh przypuszcza, że włókna poziome powstały podczas jakiegoś emisji z czarnej dziury, która miała miejsce przed milionami lat. Wydają się wynikiem interakcji materiału, który wypływał, z jakimś pobliskim obiektem. Nasza praca nigdy się nie kończy. Zawsze musimy prowadzić nowe badania i weryfikować naszą wiedzę oraz hipotezy, dodaje uczony.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Równo 98 lat temu, 30 grudnia 1924 roku ludzkość dowiedziała się, że Droga Mleczna nie jest jedyną galaktyką we wszechświecie. Edwin Hubble ogłosił wówczas, że mgławica spiralna Andromeda jest w rzeczywistości galaktyką. Jeszcze 100 lat temu uważano, że Droga Mleczna liczy zaledwie kilka tysięcy lat świetlnych średnicy. Większość uważała, że stanowi ona cały wszechświat.
Pierwsze galaktyki zidentyfikował w XVII wieku francuski astronom Charles Messier. Nie wiedział jednak, czym są te rozmyte obiekty. Messier zajmował się obserwacjami komet i wiedział, że nie są to komety. Stworzył katalog takich obiektów, by zapobiec ich błędnej identyfikacji jako komety. Listę tworzył według schematu, w którym zawarł pierwszą literę swojego nazwiska i kolejny numer obiektu. Zawierała ona informacje o 110 gromadach gwiazd i „mgławicach spiralnych”.
Niektórzy twierdzili, że te mgławice to „wszechświaty wyspowe”, obiekty podobne do Drogi Mlecznej, ale położone poza nią. Inni uważali, że to chmury gazu w Drodze Mlecznej. Spór rozstrzygnął Edwin Hubble. W 1923 roku obserwował on „mgławicę spiralną” M31, gdy zdał sobie sprawę, że jeden z widocznych tam obiektów to cefeida. Te olbrzymie gwiazdy zmienne, tysiące razy jaśniejsze od Słońca ludzkość zna od XVIII wieku.
Na początku XX wieku amerykańska astronom Henrietta Leavitt zauważyła, że bardzo dobrze spełniają one zależność pomiędzy okresem pulsacji a jasnością absolutną, co pozwala na określenie odległości do nich. Dlatego też cefeidy stały się pierwszymi świecami standardowymi, czyli obiektami służącymi do pomiarów odległości we wszechświecie. I nadal są wykorzystywane w tej roli obok, między innymi, supernowych typu Ia.
Hubble wykorzystał cefeidę w M31, zmierzył odległość do niej i wykazał, że znajduje się ona daleko poza Drogą Mleczną. To zakończyło spór o to, czym są mgławice spiralne. Jednoznacznie okazało się, że to inne galaktyki.
Hubble przez kolejne lata mierzył odległości do różnych galaktyk, wykorzystując w tym celu cefeidy. W końcu w 1929 roku na łamach PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences) ukazał się przełomowy artykuł A relation between distance and radial velocity among extra-galactic nebulae. Uczony udowodnił w nim, że większość galaktyk się od nas oddala, a ich prędkość jest zależna od odległości. To podstawowe prawo kosmologii obserwacyjnej, zwane prawem Hubble’a–Lemaître’a.
Drugi człon nazwy prawa pochodzi od nazwiska katolickiego księdza i astrofizyka Georgesa-Henriego Lemaître'a, jednego z twórców kosmologii relatywistycznej i twórcy hipotezy Wielkiego Wybuchu, który w 1927 roku przewidział istnienie zależności pomiędzy odległością galaktyk, a prędkością ich ucieczki.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Lekkie antyatomy mogą przebyć w Drodze Mlecznej duże odległości zanim zostaną zaabsorbowane, poinformowali na łamach Nature Physics naukowcy, którzy pracują przy eksperymencie ALICE w CERN-ie. Dodali oni do modelu dane na temat antyatomów helu wytworzonych w Wielkim Zderzaczu Hadronów. Pomoże to w poszukiwaniu cząstek antymaterii, które mogą brać swój początek z ciemnej materii.
Fizycy potrafią uzyskać w akceleratorach cząstek lekkie antyatomy, jak antyhel czy antydeuter. Dotychczas jednak nie zaobserwowano ich w przestrzeni kosmicznej. Tymczasem z modeli teoretycznych wynika, że antyatomy, podobnie zresztą jak antyprotony, mogą powstawać zarówno w wyniku zderzeń promieniowania komicznego z materią międzygwiezdną, jak i podczas wzajemnej anihilacji cząstek antymaterii. Sygnałów takich poszukuje m.in. zbudowany przez CERN instrument AMS (Alpha Magnetic Spectrometer) zainstalowany na Międzynarodowej Kosmicznej.
Jeśli jednak instrumenty naukowe zarejestrują lekkie antyatomy pochodzące z przestrzeni kosmicznej, skąd będziemy wiedzieli, że ich źródłem jest ciemna materia? Żeby to określić, naukowcy muszą obliczyć liczbę, a konkretne strumień pola, antyatomów, które powinny dotrzeć do instrumentu badawczego. Wartość ta zależy od źródła antymaterii, prędkości tworzenia antyatomów oraz ich anihilacji lub absorpcji pomiędzy źródłem powstania a instrumentem je rejestrującym. I właśnie ten ostatni element stał się przedmiotem badań naukowców skupionych wokół eksperymentu ALICE.
Uczeni badali jak jądra antyhelu-3, który uzyskano w Wielkim Zderzaczu Hadronów, zachowują sią w kontakcie z materią. Uzyskane w ten sposób dane wprowadzili do publicznie dostępnego oprogramowania GALPROP, które symuluje rozkład cząstek kosmicznych, w tym antyjąder, w przestrzeni kosmicznej. Pod uwagę wzięli dwa scenariusze. W pierwszym z nich założyli, że źródłem antyhelu-3 są zderzenia promieniowania kosmicznego a materią międzygwiezdną, w drugim zaś, że są nim hipotetyczne cząstki ciemnej materii, WIMP (słabo oddziałujące masywne cząstki). W każdym z tych scenariuszy obliczali przezroczystość Drogi Mlecznej dla jądra antyhelu-3. Innymi słowy, sprawdzali, z jakim prawdopodobieństwem takie antyjądra mogą przelecieć przez Drogę Mleczną zanim zostaną zaabsorbowane.
Dla modelu, w którym antyjądra pochodziły z WIMP przezroczystość naszej galaktyki wyniosła około 50%. Dla modelu interakcji promieniowania kosmicznego z materią międzygwiezdną wynosiła zaś od 25 do 90 procent, w zależności od energii antyjąder. To pokazuje, że w obu przypadkach antyjądra mogą przebyć olbrzymie odległości, liczone w kiloparsekach (1 kpc ≈ 3261 lat świetlnych), zanim zostaną zaabsorbowane.
Jako pierwsi wykazaliśmy, że nawet jądra antyhelu-3 pochodzące z centrum galaktyki mogą dotrzeć w pobliże Ziemi. To oznacza, że ich poszukiwanie w przestrzeni kosmicznej jest bardzo dobrą metodą poszukiwania ciemnej materii, stwierdzają autorzy badań.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Widzimy, że gwiazdy te ulegają precesji oraz poruszają się w górę i w dół z różną prędkością, mówi Paul McMillan z Lund Observatory. McMillan stał na czele grupy badawczej, która dzięki danym z teleskopu Gaia wyjaśniła, co jest przyczyną tajemniczych zmarszczek widocznych w zewnętrznych regionach Drogi Mlecznej.
Szwedzcy uczeni wykorzystali dane z europejskiego teleskopu kosmicznego Gaia, który pozwolił im zbadać większy obszar Drogi Mlecznej niż to wcześniej było możliwe. Naukowcy zmierzyli, jak silne są „zmarszczki” w różnych częściach dysku naszej galaktyki, dzięki czemu udało się odtworzyć ich historię i wskazać na przyczynę tego zjawiska. Gdy galaktyka karłowata w Strzelcu (SagDEG – Sagittarius Dwarf Elliptical Galaxy) przechodziła w pobliżu Drogi Mlecznej, wywołała fale, trochę podobne do tych, jakie widzimy na powierzchni stawu, gdy wrzucimy kamień, wyjaśnia Paul McMillan.
Przejście SagDEG miało miejsce kilkaset milionów lat temu, ale – jak widać – skutki są widoczne do dzisiaj. Obecnie galaktyka ta, znana nam dopiero od 1994 roku, znajduje się w odległości około 85 000 lat świetlnych od Ziemi. Ma średnicę około 10 000 lś. Sagittarius jest w tej chwili powoli rozrywana [przez oddziaływanie Drogi Mlecznej – red.], ale jeszcze 1-2 miliony lat temu była znacznie większa, miała około 20% masy Drogi Mlecznej, mówi McMillan.
Dotychczasowe badania SagDEG wykazały, że w przeszłości wchodziła ona w skład Wielkiego Obłoku Magellana. W wyniku oddziaływania Drogi Mlecznej część gwiazd została wydarta i utworzyła galaktykę karłowatą. Wiemy, że SagDEG już co najmniej 5-krotnie musiało dojść do bliskiego spotkania obu naszych galaktyk. Nie można wykluczyć, że jednemu z takich przejść zawdzięczamy powstanie Układu Słonecznego.
Dzięki temu odkryciu możemy badać Drogę Mleczną podobnie, jak geolodzy na podstawie układu warstw, wyciągają wnioski o historii Ziemi. Taka kosmiczna sejsmologia wiele nam mówi o ewolucji naszej galaktyki, cieszy się McMillan.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.