Tajemniczy sygnał z centrum Drogi Mlecznej
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
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 -
przez KopalniaWiedzy.pl
Inżynierowie NASA odpowiedzialni za znajdującą się w przestrzeni międzygwiezdnej sondę Voyager 1, próbują rozwiązać zagadkę nietypowych danych, jakie pojazd przysyła. Voyager 1 pracuje normalnie, odbiera i wykonuje komendy z Ziemi, prowadzi badania naukowe, zbiera dane i wysyła je na Ziemię. Jednak odczyty z systemu AACS (attitude articulation and control system) nie oddają tego, co dzieje się na pokładzie sondy.
AACS od 45 lat odpowiada za prawidłową orientację pojazdu. Do jednego z zadań systemu należy dopilnowanie, by antena Voyager 1 była skierowana dokładnie na Ziemię. Wszystko wskazuje na to, że AACS działa, ale coś jest nie tak z danymi telemetrycznymi. Czasami wyglądają tak, jakby były generowane losowo, innym razem nie oddają żadnego stanu, w jakim AACS może się znaleźć.
Co interesujące, problem z AACS nie uruchomił żadnego z zabezpieczeń, odpowiedzialnych za wprowadzenie Voyagera w stan bezpieczny. W stanie tym pojazd przeprowadzałby tylko niezbędne operacje, dając inżynierom czas na zdiagnozowanie usterki. Jednak nic takiego się nie stało. Co więcej, sygnał z sondy nie stracił na mocy, co wskazuje, że jej antena jest skierowana precyzyjnie w stronę naszej planety.
Inżynierowie analizują sygnały, próbując się dowiedzieć, czy niezwykłe dane pochodzą bezpośrednio z AACS czy też z innego układu zaangażowanego w wytwarzanie i przesyłanie danych telemetrycznych. W tej chwili specjaliści nie potrafią powiedzieć, czy obserwowane problemy mogą w większym zakresie wpłynąć na Voyagera i czy skrócą czas jego pracy.
Tajemnice takie jak ta, to na tym etapie część misji Voyager, mówi Suzanne Dodd, odpowiedzialna za Voyagera 1 i Voyagera 2. Oba pojazdy mają niemal 45 lat, pracują znacznie dłużej, niż planowano. Znajdują się też w przestrzeni międzygwiezdnej, w miejscu o wysokim promieniowaniu, w którym nigdy wcześniej nie latał żaden pojazd. Dla zespołu inżynieryjnego to olbrzymie wyzwanie. Myślę jednak, że nasz zespół poradzi sobie z problemem z AACS.
Pani Dodd nie wyklucza, że problemu nie uda się rozwiązać i trzeba będzie się do tego przyzwyczaić. Jeśli jednak uda się znaleźć jego przyczynę, być może trzeba będzie wprowadzić zmiany w oprogramowaniu lub też użyć jednego z systemów zapasowych Voyagera. Jeśli tak się stanie, to nie będzie to pierwszy raz, gdy Voyager 1 używa systemów zapasowych. W 2014 roku główne silniki pojazdu zaczęły wykazywać oznaki degradacji, więc włączono silniki zapasowe, które wcześniej wykorzystywano podczas przelotów w pobliżu planet. Okazało się, że silniki te działają bez zakłóceń, mimo że nie były używane przez 37 lat.
Voyager 1 znajduje się obecnie w odległości 23,3 miliarda kilometrów od Ziemi. Światło pokonuje tę drogę w ciągu 20 godzin i 33 minut. By uświadomić sobie, jak olbrzymia to odległość wystarczy pamiętać, że światło ze Słońca na Ziemię biegnie 8 minut.
Voyager 2 działa normalnie. Znajduje się w odległości 19,5 miliarda kilometrów od Ziemi.
Oba Voyagery zostały wystrzelone w 1977 roku. Pracują znacznie dłużej niż planowano. Są jedynymi pojazdami wysłanymi przez człowieka, które dotarły do przestrzeni międzygwiezdnej. Dostarczyły nam bezcennych informacji na temat heliosfery, bariery za pomocą której Słońce chroni Układ Słoneczny. Wcale nie było pewne, czy tam dotrą. Przed 12 laty opisywaliśmy obawy związane z dotarciem Voyagera 1 do heliopauzy i spotkaniem z łukiem uderzeniowym.
Każdego roku możliwość produkcji energii pojazdów zmniejsza się o około 4 waty. Dlatego też przez lata stopniowo wyłączano poszczególne podzespoły, by zapewnić energię dla najważniejszych instrumentów naukowych i niezbędnych systemów. Dzięki przemyślanym działaniom nie wyłączono dotychczas żadnego urządzenia naukowego. Inżynierowie z NASA chcą, by Voyagery pracowały jeszcze w roku 2026.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.