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

Jakie tajemnice kryją się w skarbach wikingów znalezionych na polskich terenach?

Recommended Posts

Naukowcy z NCBJ przeprowadzili analizy fizykochemiczne srebrnej biżuterii słowiańskiej wykonanej z użyciem techniki granulacji i filigranu. Dzięki badaniom udało się prześledzić procesy i techniki lutowania artefaktów wchodzących w skład skarbów, będących elementem tradycji wikińskiej. Polska kolekcja muzealna znalezisk typu skarby wczesnośredniowieczne stanowi drugi co do wielkości zbiór na świecie.

Naukowcy z Narodowego Centrum Badań Jądrowych, we współpracy z badaczami z różnych dziedzin, pracują nad archeometrycznym opracowaniem zabytków wczesnośredniowiecznych, wykonanych ze stopów srebra. Skupiają się nad badaniem pochodzenia i sposobu wykonania zabytków wchodzących w skład skarbów. Skarby to depozyty srebra – monety, sztabki i ozdoby, często w formie siekanej, składane w naczyniu w ziemi. Jest to tradycja zaczerpnięta z kultury i wierzeń Wikingów. Obecnie w Polsce odnaleziono i zainwentaryzowano w muzeach około 600 skarbów i cały czas ich przybywa.

Jest to materiał liczniejszy od odnalezionego dotychczas w Skandynawii lądowej, przy czym na Gotlandii, zwanej wyspą skarbów, liczebność odnalezionych skarbów wynosi 800 sztuk. Zjawisko chowania skarbów występuje również na terenie dawnej Rusi Kijowskiej, która była, podobnie jak tereny władztwa wczesnopiastowskiego, związana z tradycjami i podbojami wikińskimi. W okresie kształtowania się państwa polskiego (900-1039) skarby, prócz ceramiki i śladów osadnictwa, stanowią unikalny materiał źródłowy dla historii. Brak jest z tego okresu cmentarzysk, które pojawiają się na terenie Polski dopiero wraz z ugruntowaniem się chrześcijaństwa. Brak jest również z tego okresu wystarczającej liczby źródeł pisanych. Toteż badanie dostępnego materiału archeologicznego, jakim są liczne skarby, ma za zadanie przybliżenie funkcjonowania gospodarki kruszcowej i rozchodzenia się myśli technologicznej podczas tworzenia się pierwszego władztwa Piastów.

Jako element badań nad skarbami naukowcy z NCBJ wykonali analizy fizykochemiczne srebrnej biżuterii wykonanej z użyciem techniki granulacji i filigranu (małe granulki i tasiemki mocowane do bazy ozdoby) znalezionej na ziemiach w Wielkopolsce. Technika ta ma swoje źródła w sztuce bizantyjskiej, przejętej później przez złotników wielkomorawskich, a ozdoby znajdywane w skarbach wczesnośredniowiecznych są jej ostatnim przejawem kontynuacji. Badaniom poddano 5 wisiorków o księżycowym kształcie – tzw. Lunuli, pochodzących ze skarbu odnalezionego w latach 30-tych XX wieku w Obrze Nowej (miejscowości położonej między Wrocławiem a Poznaniem). Należą one do zbiorów Państwowego Muzeum Archeologicznego w Warszawie.

Lunule stanowią element sztuki złotniczej, charakterystycznej dla obszarów wschodnich – dawnej Rusi Kijowskiej, i są związane z funkcjonowaniem horyzontu złotnictwa słowiańskiego. Do tej pory ozdoby wczesnośredniowieczne były rozważane głównie w kontekście typologicznym, a wstępne badania technologiczne serii ozdób (nie zawierającej fragmentów lunuli) pochodzących ze skarbów odnalezionych w Słuszkowie i Rajskowie (woj. wielkopolskie) oraz w Stojkowie (woj. zachodniopomorskie) opisano w 20191 na łamach czasopisma Archaeological and Anthropological Sciences. Badania obejmowały zabytki przynależne do trzech grup złotniczych: zachodniosłowiańskiej, post-morawskiej i skandynawskiej.

Wykazały możliwość wyróżnienia dwóch typów lutowania ornamentu do powierzchni: fizycznego (z użyciem lutu metalicznego na bazie miedzi) – w przypadku grupy zachodniosłowiańskiej i chemicznego (z użyciem lutu chemicznego bazującego na różnych związkach miedzi ze znacznym stopniem utlenienia) – dla pozostałych grup. Badania pochodzenia surowca srebrowego, użytego do produkcji ozdób z trzech wspomnianych skarbów, z użyciem analizy stosunków izotopowych ołowiu, wskazują na dominację kruszcu azjatyckiego, pozyskanego z przetopu monet arabskich (dirhemów), będących licznym materiałem wchodzącym w skład skarbów, a pozyskiwanym poprzez wymianę handlową w dobie średniowiecza.

W przypadku lunuli z Obry Nowej badacze, stosując szersze spektrum technik instrumentalnych, przyjrzeli się bliżej sposobowi lutowania, służącemu do przytwierdzenia zdobień (granulek i tasiemek) do powierzchni biżuterii. W badaniach tych, prócz typowych narzędzi mikroskopowych tj. skaningowej mikroskopii elektronowej z mikroanalizą rentgenowską i mikroskopii optycznej, wykorzystano spektroskopię mikro-Ramana i dyfrakcję rentgenowską.

Badania potwierdziły wykorzystanie, jako głównego składnika lutów, związków na bazie miedzi z dodatkiem kleju żywicznego (co wynika z obecności węgla w obszarach lutowania). W miejscu łączenia granulek z bazą w widmach ramanowskich zarejestrowano sygnały od amorficznego węgla, podobnego do bitumenu. Naukowcy donoszą, że jest to pozostałość po termicznej obróbce kleju żywicznego, użytego jako formę mocowania/przyklejania malutkiego ornamentu do podłoża w procesie lutowania chemicznego. Obecność węgla została również potwierdzona przy użyciu dyfrakcji rentgenowskiej wykonanej dla próbki lutu.

Ponadto obszary lutowania są utlenione, a innymi składnikami mieszaniny lutującej prócz miedzi są ołów, z dodatkiem cyny, cynku, wapnia, fosforu oraz krzemu. Składniki te rozlane są po całej powierzchni artefaktów. Jest to efekt lutowania w stosunkowo wysokiej temperaturze (do 800oC), aczkolwiek odkryto wytrącenia lutu wokół mocowanych ornamentów. Z obecności ołowiu wraz z wapniem, fosforem i alkaliami w mikro-obszarach lutowania, naukowcy wywnioskowali, iż do mieszaniny lutowniczej mogła być dodawana glejta (nieoczyszczony tlenek ołowiu), który jest formą uzyskiwaną m.in. w procesie rafinacji srebra. Złoża srebrowe często współwystępują z ołowiem i cynkiem. Dodatkowo ołów jest dodawany w procesie kupelacji do oczyszczania srebra. Wobec czego zawsze metalurgia srebra jest nierozerwalnie związana z metalurgią ołowiu, a jak wykazały badania również i w złotnictwie.

Do tej pory nie rozpatrywano ołowiu jako składnika w procesie lutowania chemicznego, jego obecność pomijano, jako dodatek złożowy. Pewna ciekawostka, której naukowcy się dopatrzyli w trakcie badań wiąże się właśnie z użyciem glejty ołowianej, jako składnika mieszaniny lutującej. Nawiązuje ono bowiem do przepisu 11 zaczerpniętego z przewodnika po dawnym warsztacie złotniczym, zbioru receptur lutowniczych, z X Papirusu Lejdejskiego*. Dodanie niskotopliwego ołowiu do stopu srebra czy złota (znana są również antyczne złote ozdoby wykonane w technice granulacji, zaś receptury opisane w źródłach historycznych dotyczą lutowania złota, ale stosują się też do srebra) powoduje nadtopienie i zniekształcenia powierzchni w rejonie lutowanym – efekt ten również zaobserwowano na powierzchni lunul. Dodatkowo, zgodnie z przepisem wspomnianym w X Papirusie z Leiden oraz w recepturach opisywanych przez Pliniusza Starszego, dodatek miedzi oraz cyny w mieszance lutowniczej najprawdopodobniej wywodzi się ze stopów opartych na miedzi, takich jak brąz z domieszką cynku.

Badania sposobu lutowania ornamentów na ozdobach wchodzących w skład skarbów stanowią duże wyzwanie dla warsztatu konwencjonalnych badań materiałowych – mówi kierownik projektu dr Ewelina Miśta-Jakubowska z NCBJ. Obecny skład zabytków jest efektem wielu przemian wtórnych, takich jak procesy korozyjne, a potem konserwacja, która często źle przeprowadzona wręcz uniemożliwia prowadzenie badań technologicznych w sposób nieniszczący. Już na etapie produkcji, mieszania surowców w procesie cieplnym, skład mieszaniny lutującej zmienia się względem produktów wyjściowych. Później skład chemiczny zostaje zmieniony „czasem” i konserwacją. W efekcie do badań mamy do dyspozycji zabytek charakteryzujący się znacznym stopniem niejednorodności strukturalnej i chemicznej. W interpretacji wyników badań nad sposobami lutowania granulatu i filigranu należy brać pod uwagę wszystkie te zmienne.

Mimo trudności, przed którymi stają naukowcy zajmujący się wczesnośredniowiecznymi technikami złotnictwa, analiza składu lutu wykorzystywanego w takiej ornamentacji jest bardzo ważna. Jako, że ilość znalezisk rośnie, a liczba technik badawczych się wciąż poszerza, zyskujemy dużo materiału porównawczego. Dane te mogą być wykorzystane do prześledzenia przepływu technologii w tym okresie, a co za tym idzie odtworzenia elementu gospodarki kruszcowej w okresie formowania się polskiej państwowości. Wyniki przedstawione w niniejszej publikacji otwierają nowy rozdział w badaniach ornamentacji z wczesnośredniowiecznych skarbów polskich – dodaje dr Miśta.

Naukowcy zapowiadają, że w przyszłości dane zostaną uzupełnione o badania izotopowe ołowiu, srebra i cyny, celem zaproponowania pochodzenia kruszcu, w tym ołowiu będącego składnikiem lutowania. Dalsze badania są realizowane m.in. we współpracy z Muzeum Narodowym w Szczecinie, Muzeum Narodowym w Kielcach, Muzeum Pierwszych Piastów oraz z laboratorium geochemicznym w Juniata Collegue w Stanach Zjednoczonych.


« 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
      Osadnicy ze Skandynawii żyli na południu Grenlandii przez ponad 450 lat. Nagle, w XV wieku całe osadnictwo zniknęło. Naukowcy wymieniali wiele możliwych przyczyn tego zjawiska, od spadających temperatur przez zarazę po złe zarządzanie zasobami. Teraz odkryto dodatkowy czynnik, którzy mógł spowodować porzucenie grenlandzkich osad – suszę.
      Według islandzkich sag około roku 985 Eryk Rudy popłynął za zachód i zapoczątkował osadnictwo na południu Grenlandii. W szczytowym okresie rozwoju miało tam żyć około 3000 rolników. Boyang Zhao, paleoklimatolog z University of Massachusetts, chciał dowiedzieć się, z jakim klimatem mieli do czynienia osadnicy w latach 985–1450. Zhao i jego zespół przeanalizowali osady z dna Jeziora 578 na południu Grenlandii, w rejonie znanym jako Osiedle Wschodnie. Przy jeziorze znajdują się szczątki dawnej farmy, a na całym tym obszarze istniały największe farmy Osiedla Wschodniego.
      Osiedle Wschodnie powstało w 985 roku. Rozprzestrzeniło się ono na okolice fiordów na południe i południowy-zachód od dzisiejszego Narsarsuaq. Osadnicy utrzymywali się głównie dzięki hodowli zwierząt, a szacowana populacja w tamtych okolicach sięgnęła w szczycie 2000 osób.
      Już w ubiegłym roku uczeni wykazali, że biochemia bakterii z jeziornych osadów zmieniała się w reakcji na temperatury. Teraz datowali poszczególne mikroorganizmy, by odtworzyć przeszłe temperatury. Mimo, że się one zmieniały, naukowcy nie zauważyli długotrwałego trendu spadku temperatur. Gdy zobaczyłem wyniki, byłem zdziwiony, mówi Zhao. Od dawna bowiem mówiono, że główną przyczyną porzucenia osad był spadek temperatur, który znacząco utrudniał hodowlę zwierząt, co z kolei wymusiło wyprowadzkę rolników z Grenlandii.
      Uczeni przyjrzeli się więc izotopom wodoru obecnym w szczątkach roślin w osadach dennych jeziora. Gdy jest sucho i rośliny tracą wodę, w ich liściach pojawia się więcej deuteru. I mierząc właśnie poziom tego izotopu naukowcy odkryli, że w czasie nordyckiego osadnictwa, klimat Grenlandii stawał się coraz bardziej suchy. Cały region doświadczał coraz większej suszy, której szczyt przypadł na XVI wiek. W suchym klimacie doszło do znacznego zredukowania ilości dostępnej trawy, która była niezbędna do utrzymania stad zwierząt, szczególnie w czasie zimy. To zaś zbiega się ze zmianą diety u osadników. Doszliśmy do wniosku, że coraz bardziej suchy klimat odegrał większą rolę w opuszczeniu Osiedla Wschodniego niż zmiany temperatury, czytamy w artykule opublikowanym na łamach Science Advances.
      Trzeba też zauważyć, że osadnicy próbowali dostosować się do zmieniających się warunków. Mamy dowody, że w coraz większym stopniu polegali na rybach i owocach morza. Niewykluczone też, że do upadku osad mogło przyczynić się jedno ze źródeł ich bogactwa, kły morsów. Osadnicy podejmowali niebezpieczne podróże na północ, by polować na morsy i sprzedawać ich kły na europejskich rynkach. Kły były źródłem bogactwa elit z Grenlandii. Jednak odciąganie części osadników od bezpośrednich prac przy pozyskiwaniu żywności mogło, w coraz bardziej pogarszających się warunkach, przyczynić się do upadku osadnictwa.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Rozbłyski gamma, jako jedne z najbardziej energetycznych procesów zachodzących w najdalszych zakątkach Wszechświata, od lat są w centrum zainteresowania astrofizyków. Naukowcy spodziewają się, że podobnie jak w przypadku innych dalekich obiektów, istnieje możliwość soczewkowania grawitacyjnego sygnałów pochodzących od takich zdarzeń. NCBJ bierze udział w poszukiwaniach potwierdzenia tych oczekiwań.
      Rozbłyski gamma (GRB, z ang. Gamma-Ray Burst) są obserwowane na całym niebie i są tak jasne, że sygnały od nich docierają z najodleglejszych zakątków Wszechświata. Właściwe zrozumienie kosmologicznego pochodzenia rozbłysków gamma oraz ich natury, zawdzięczamy Polakowi, profesorowi Bohdanowi Paczyńskiemu. Najdalsze obserwowane GRB mają przesunięcie ku czerwieni (z ang. redshift) ~10. Wynika z tego, że ich źródłami są obiekty, od których światło podróżowało do nas ponad 13 miliardów lat. Ze względu na dużą odległość należy się spodziewać, że światło dochodzące do nas od wielu z nich może ulegać soczewkowaniu grawitacyjnemu wywołanemu przez bliższe nam galaktyki. Jednak poza jednym niedawnym przypadkiem opublikowanym w czasopiśmie Nature, nie zdołano jeszcze zaobserwować soczewkowanego GRB tylko i wyłącznie w oparciu o dane z zakresu gamma.
      Od dawna sugerowano, że soczewkowanie grawitacyjne może powielać obrazy GRB. Obserwacje takich zjawisk mogłyby być wykorzystane między innymi do znaczącego polepszenia dokładności pomiarów parametrów kosmologicznych, takich jak stała Hubble'a, do badania fizyki fundamentalnej (testując prędkość ich propagacji w zależności od energii), oraz do uzyskania ograniczenia na obfitość ciemnej materii w postaci zwartych obiektów (czarne dziury, wystygłe: gwiazdy neutronowe lub białe karły).
      Tradycyjne poszukiwania soczewkowanych GRB skupiają się na zakresie promieni gamma. Międzynarodowy zespół naukowców, w którym pracuje prof. Marek Biesiada z Narodowego Centrum Badań Jądrowych, proponuje by poszukiwania takich zjawisk oprzeć nie tylko o dane gamma, ale też o wielozakresowe obserwacje poświaty rozbłysków (z ang. GRB afterglow).
      Problemów przy szukaniu soczewkowanych rozbłysków gamma jest kilka – mówi prof. Marek Biesiada. Po pierwsze, promieniowanie gamma emitowane jest w obszar dość wąskiego stożka – zatem musimy mieć więcej szczęścia, aby wzajemne ustawienie źródła i soczewki skutkowało obserwowalnymi wielokrotnymi obrazami. Po drugie, detektory gamma mają zbyt słabą rozdzielczość, aby zidentyfikować położenie tych wielokrotnych obrazów. Na szczęście sygnały z obrazów docierają do nas z pewnym opóźnieniem czasowym, czyli detektor powinien zarejestrować dwa sygnały o identycznym kształcie. Tu też tkwi pewien problem: opóźnienie czasowe musi być większe niż 1 sekunda, lecz krótsze niż 300 sekund. W innym przypadku nie mamy szans na odkrycie soczewkowania w detektorze promieni gamma. Ograniczenie czasowe oznacza, że soczewkami mogą tu być obiekty o masach między 100 a 10 mln mas Słońca – to zapewne musiałyby być egzotyczne obiekty, np. masywne czarne dziury o tzw. pośrednich masach, które wciąż są jedynie hipotetyczne. Na szczęście, rozbłyskom gamma towarzyszą znacznie dłużej trwające późniejsze poświaty: najpierw w promieniach X, następnie w świetle widzialnym i na falach radiowych. Co więcej, promieniowanie poświaty nie jest już skolimowane do wnętrza stożka. Mamy więc większe szanse na odkrycie układu soczewkowanego grawitacyjnie. Jest to pomysł, który jakiś czas temu zainspirował mnie i dr Aleksandrę Piórkowską-Kurpas z Uniwersytetu Śląskiego.
      Korzystając ze standardowego modelu poświaty GRB, badacze określili, jak wyglądałyby dane obserwacyjne soczewkowanej poświaty błysków gamma. Analizy oparte zostały o dwa modele soczewek grawitacyjnych: model punktowy (opisujący gwiazdy lub czarne dziury) oraz model galaktyki (tzw. osobliwa izotermiczna sfera). W takiej sytuacji poświata rentgenowska składałaby się z kilku rozbłysków o podobnym kształcie. Z kolei optyczna krzywa jasności poświaty mogłaby posiadać pojaśnienia na swej gałęzi opadającej, gdy jej blask nieuchronnie się zmniejsza. Symulacje numeryczne pozwoliły uzyskać przewidywane profile krzywych jasności poświat w zależności od masy soczewki i opóźnienia czasowego sygnałów.
      W oparciu o swoje analizy naukowcy sugerują, aby przyszłe poszukiwania soczewkowanych GRB oprzeć na dwóch przypadkach obiektów soczewkujących:
      1) Zwarty obiekt, typu czarnej dziury o masie nie większej niż 10 mln mas Słońca. Opóźnienie będzie wtedy niewielkie (~100 sekund lub mniejsze), a zwielokrotnione obrazy gamma mogą być rozdzielone lub nakładające się. Jeśli jednak sygnał opóźniony będzie słabszy niż czułość detektora, aparatura zarejestruje tylko jeden sygnał. W takim przypadku, można wykorzystać późniejsze obserwacje poświaty w zakresach rentgenowskim i optycznym, by ocenić, czy obraz jest soczewkowany, czy może obiekt miał kilka następujących po sobie emisji. Jeśli sygnał GRB jest faktycznie soczewkowany, wówczas poświata rentgenowska najprawdopodobniej zawierałaby kilka rentgenowskich flar o podobnym kształcie. W obrazie optycznym poświaty również powinniśmy zaobserwować pojaśnienia „górki” krzywej jasności.
      2) Galaktyki o masie 1-100 mld mas Słońca. W takim przypadku typowe opóźnienie będzie rzędu ~17 min – 28 h. Wobec tego w zakresie gamma niezmiernie trudno będzie wykryć soczewkowanie (o ile w ogóle będzie to możliwe). Natomiast w zakresie promieni X, światła widzialnego, czy fal radiowych powinny się ujawnić wyraźne flary (pojaśnienia) na tle słabnącej emisji poświaty. Takie zjawisko pozwoliłoby na łatwą weryfikację czy doszło do soczewkowania.
      Biorąc pod uwagę, że teleskopy optyczne oraz radioteleskopy są zazwyczaj w stanie rozróżnić poszczególne obrazy zwielokrotnione, pozwoli to na weryfikację soczewkowania. Jest to kolejny argument na rzecz rozwijania tzw. astronomii wielozakresowej (ang. multimessenger astronomy), co również jest domeną NCBJ.
      W ramach powyższych badań, w archiwalnych danych naukowcy znaleźli potencjalnego kandydata soczewkowanego błysku gamma o katalogowej nazwie – GRB130831A. Opóźnienie czasowe było rzędu 500 sekund, co mieści się w zakresie omawianych sytuacji. Pewne detale tego zjawiska nie pozwalają jednak na stuprocentowe potwierdzenie postawionej hipotezy. Naukowcy nie poddają się i zapowiadają dalsze badania GRB 130831A. Tym samym żywią ogromne nadzieje, że dzięki wielozakresowym przeglądom nieba, w szczególności monitoringu całego nieba w zakresie gamma, znalezienie kolejnych soczewkowanych błysków gamma jest tylko kwestią czasu.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Reaktor badawczy MARIA w trybie ekspresowym zmienił harmonogram pracy, by zapobiec brakom w dostawach medycznego molibdenu-99 (Mo-99). Działanie miało związek z usterką w holenderskim reaktorze HFR, który należy do grona kilku światowych dostawców tego radionuklidu.
      Molibden-99 jest podstawowym radioizotopem służącym do uzyskiwania radioaktywnego technetu. Ten zaś jest wykorzystywany w większości procedur medycyny nuklearnej. Molibden-99 jest produkowany w reaktorach badawczych na drodze napromieniania neutronami tarcz uranowych.
      W zeszłym tygodniu przed jednym z rutynowych uruchomień reaktora HFR wykryto usterkę w obiegu chłodzenia (przed każdym kolejnym uruchomieniem dokonuje się kontroli wszystkich instalacji). Z tego względu nie można go było uruchomić zgodnie z planem, czyli 20 stycznia. Okazało się jednak, że już 21 stycznia produkcję HFR przejął reaktor MARIA w Otwocku-Świerku pod Warszawą.
      20 stycznia byliśmy w Świerku w trakcie spotkania z naszymi partnerami produkującymi medyczny molibden-99, kiedy jednemu z nich zadzwonił telefon - opowiada Paweł Nowakowski, dyrektor Departamentu Eksploatacji Obiektów Jądrowych w Narodowym Centrum Badań Jądrowych (NCBJ). Nasz gość odszedł na chwilę na bok, by odebrać połączenie i po chwili spytał, czy za dwa dni jesteśmy w stanie awaryjnie napromienić dodatkowe tarcze uranowe. Dobro pacjentów onkologicznych jest dla nas niezwykle ważne, więc zgodziłem się bez wahania. Jesteśmy również przygotowani do przeprowadzenia kolejnych napromieniań w najbliższych tygodniach.
      Jak podkreślono w komunikacie prasowym NCBJ, zespół ekspertów przeprowadził szczegółowe obliczenia optymalizujące konfigurację rdzenia MARII. Później zatwierdziła je Państwowa Agencja Atomistyki. Udało się to zrealizować w zaledwie parę godzin.
      Zadanie wykonano tak szybko, gdyż od 2010 r. MARIA jest przygotowana do napromieniania tarcz uranowych do produkcji molibdenu-99. W roku przeprowadza się kilka cykli.
      NCBJ zaznacza, że w razie nieplanowanych przestojów u głównych dostawców reaktor badawczy MARIA może zmienić harmonogram i zapełnić lukę.
      Warto podkreślić, że MARIA jest jednym z najważniejszych dostawców napromienianych tarcz uranowych do produkcji Mo-99, odpowiedzialnym za około 10% światowych dostaw.
       

       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Na podstawie najnowszych wyników badań z obserwatoriów fal grawitacyjnych LIGO/Virgo, naukowcy przeprowadzili testy Ogólnej Teorii Względności (OTW). Zgodność teorii Einsteina z danymi obserwacyjnymi testowano dziewięcioma różnymi metodami. Żadnych niezgodności nie stwierdzono. W badaniach brali udział polscy naukowcy z grupy Polgraw, w tym uczeni z NCBJ.
      Ogólna Teoria Względności zaproponowana ponad 100 lat temu przez Alberta Einsteina jest obecnie powszechnie przyjętą teorią grawitacji. Jest ona niezwykle elegancka i koncepcyjnie w zasadzie prosta, choć obliczenia wykonywane na jej podstawie do prostych nie należą. Teoria prawidłowo opisuje poznane zjawiska astronomiczne napędzane przez grawitację, a także jest podstawą do budowy scenariuszy kosmologicznych. W miarę postępu badań i obserwacji, w miarę gromadzenia coraz większych, coraz dokładniejszych i coraz lepiej uporządkowanych zbiorów danych, obszar dostępnych nam zjawisk stale się poszerza. W nauce żadnej teorii nie traktujemy jako dogmatu – tłumaczy prof. Marek Biesiada z Zakładu Astrofizyki NCBJ. Dlatego teorie poddajemy testom, stale sprawdzając ich przewidywania. Jak dotąd OTW została potwierdzona bardzo precyzyjnymi obserwacjami w Układzie Słonecznym i w układach podwójnych pulsarów. Fale grawitacyjne emitowane przez zlewające się czarne dziury dostarczają kolejnej możliwości testowania teorii względności. Jest to reżim silnie zakrzywionych czasoprzestrzeni, wcześniej słabo dostępny testowaniu.
      Są przynajmniej dwie przesłanki nakazujące nam sprawdzać, czy OTW wymaga modyfikacji lub zastąpienia nową teorią. Pierwszą z nich są problemy kosmologiczne znane jako ciemna materia i ciemna energia. Problem ciemnej materii polega na tym, że galaktyki i ich gromady przyciągają silniej niż powinny, gdyby uwzględnić całą znaną nam materię. Problem ciemnej energii to fakt, że Wszechświat przyspiesza swą ekspansję, zamiast zwalniać, jak wydaje się przewidywać OTW. Chociaż robocze nazwy ciemna materia i ciemna energia sugerują odpowiedź w postaci nieznanych składników materialnych, pozostaje możliwość, że OTW wymaga modyfikacji. Drugą przesłanką jest wynikająca z OTW konieczność występowania osobliwości, czyli obszarów, gdzie kończą się historie wszystkich cząstek i fotonów. Wydaje się, że problem ten jest związany z kwantową teorią grawitacji, której nie udało się stworzyć w zadowalającej wszystkich postaci. Tu również fale grawitacyjne emitowane przez zlewające się czarne dziury mogą dostarczyć nam wskazówek.
      Współprace badawcze LIGO i Virgo opublikowały w tym tygodniu podsumowanie analiz zebranych przez nie danych pod kątem ich zgodności z przewidywaniami OTW. Analizy zebrano w 9 głównych grup stanowiących testy teorii.
      Pierwszy test dotyczył zgodności rejestrowanego sygnału bazowego (szumu) ze znanym z testów laboratoryjnych szumem detektora. Z OTW wiemy jak sygnał od dwóch zwartych obiektów powinien wyglądać w detektorach fal grawitacyjnych. Jednak to, czym posługujemy się do opisu sygnału jest teorią – jak cała nauka jest pewnym przybliżeniem, najlepszym jakie mamy, opisującym świat, dopóki nie znajdziemy lepszego. Jeśli OTW nie opisywałaby dostatecznie dobrze takich sygnałów to mielibyśmy przewidywanie teoretyczne plus dodatkowy komponent, który wynika z nieuwzględnionych efektów. Aby zobaczyć, czy taki dodatkowy komponent jest obecny, trzeba było sprawdzić, czy po odjęciu przewidywanego sygnału reszta będzie miała charakterystykę normalnego szumu w detektorze. Przeprowadzony test potwierdził słuszność OTW.
      Przeprowadzono też test zgodności przebiegu (kształtu) fal przed i po zlaniu się dwóch obiektów. Źródłami fal grawitacyjnych, które obserwujemy są układy: dwóch gwiazd neutronowych; dwóch czarnych dziur; układ czarna dziura – gwiazda neutronowa. Zdarzenie zlania się tych obiektów następuje w 3 głównych fazach: moment tuż przed zderzeniem, moment zlania się oraz faza stabilizacji. OTW przewiduje, że fazy sprzed zderzenia oraz po powinny generować podobne fale. Przewidywania OTW są zgodne z obserwacjami dla analizowanej próbki. Kolejne dwa testy dotyczyły zachowania się obiektów w pierwszej fazie zlewania, gdy ciała niebieskie okrążają się wzajemnie.
      Wzajemne okrążanie zwartych obiektów, takich jak czarne dziury czy gwiazdy neutronowe, zbliżających się do siebie dzięki utracie energii emitowanej w postaci fal grawitacyjnych, można przybliżyć przez powolny ruch w przybliżeniu słabego pola – nazywa się to post-Newtonowskim przybliżeniem OTW. Podejście to opisane jest kilkoma parametrami, których określenie na tej podstawie można porównać z parametrami otrzymanymi przez OTW. Najnowsze obserwacje wraz z już istniejącymi, pozwalają bardzo dobrze określić ograniczenia wartości tych parametrów. Wyniki te są statystycznie spójne z przewidywaniami OTW.
      Pierwsza faza, przed zlaniem się obiektów, pozwala również na sprawdzenie, czy obserwowany sygnał jest zgodny z przewidywaniami zlania się dwóch rotujących czarnych dziur (czarnych dziur Kerra). Jeśli któryś ze składników (lub oba) będzie rotował – powstały obiekt będzie spłaszczony na biegunach i poszerzony na równiku. Naukowcy są w stanie wyłuskać tę informację z danych obserwacyjnych, dzięki czemu można ustalić, że źródłem fal grawitacyjnych nie są żadne egzotyczne, nieprzewidziane przez OTW, obiekty.
      Podobne podejście zastosowano do określenia parametrów zdarzenia w trakcie i po zlaniu się obiektów. Czas trwania zlewania się i stabilizacji nowego obiektu jest dużo krótszy od fazy zbliżania się, więc obserwowany sygnał jest dużo silniejszy od widocznego szumu. Oszacowane na tej podstawie parametry dają wartości statystycznie zgodne z przewidywaniami OTW.
      Kolejnym jest test propagacji fal grawitacyjnych. Według przewidywań OTW fale grawitacyjne nie podlegają dyspersji, czyli prędkość ich rozchodzenia się nie zależy od ich częstotliwości. OTW można zmodyfikować w taki sposób, by własność ta nie była zachowana. W takiej sytuacji fale pochodzące bezpośrednio ze zlania się obiektów, o wyższej częstotliwości, dotarłyby do obserwatora szybciej, niż fale o mniejszej częstotliwości – pochodzące z fazy początkowej. Nie znaleziono dowodów dyspersji fal grawitacyjnych, co jest zgodne z przewidywaniami OTW.
      Brak zaobserwowanej dyspersji umożliwia nam ograniczenie modeli fizyki cząstek, które zakładają, że grawitony cząstki odpowiadające za oddziaływania grawitacyjne - mają masę (tak zwany model ciężkich grawitonów). W ramach OTW grawitony powinny być bezmasowe i podróżować z prędkością światła. Modele ciężkich grawitonów przewidują jednak istnienie dyspersji w pewnym stopniu, więc obserwacje mogą dać ograniczenie na masę grawitonów. W tych badaniach określono masę grawitonów (o ile ją posiadają) na poniżej 1.3*10-23 eV/c2.
      Ósmy test dotyczy polaryzacji fal grawitacyjnych. W ramach OTW fale grawitacyjne mogą mieć jedynie dwa typy polaryzacji: typu plusa lub typu X. Bardziej ogólna teoria może prowadzić do nawet sześciu unikatowych typów polaryzacji fal. Przeanalizowano dane obu detektorów LIGO oraz detektora Virgo pod kątem polaryzacji, których OTW nie uwzględnia. Testy nie wykazały możliwości istnienia innych polaryzacji niż przewidywanych przez OTW.
      Istnieją alternatywne teorie względem istnienia czarnych dziur. Obiekty takie, nazywane są mimikami czarnych dziur ze względu na to, że mają podobne parametry jak czarne dziury, jednak nie są nimi w sensie OTW. Jedną z najbardziej charakterystycznych cech czarnych dziur jest horyzont zdarzeń, czyli obszar, z którego nic nie jest w stanie uciec - nawet światło. W przypadku mimików, powierzchnia taka miałaby albo częściową, albo pełną refleksyjność, co wywołałoby pewnego rodzaju echo w sygnale z trzeciej fazy zlewania się obiektów. Analizy nie wykazały istnienia tego typu ech, co jest zgodne z przewidywaniami OTW.
      Stawiając się w pozycji przeciwników OTW, naukowcy przeprowadzili 9 testów, które mogłyby wykazać błędność Ogólnej Teorii Względności. Dowodów niezgodności nie znaleziono. Testy z całą pewnością będą kontynuowane, bo taka jest istota badań naukowych. Wszelkie niezgodności jakie ewentualnie wystąpią między obserwacjami, a przewidywaniami OTW, mogą w przyszłości zaowocować poznaniem nowych zjawisk.
      Nie są to wszystkie testy jakim można poddać teorię grawitacji dzięki badaniu fal grawitacyjnych – wyjaśnia dr Adam Zadrożny z Zakładu Astrofizyki NCBJ, członek polskiej grupy badawczej Polgraw. Bardzo ciekawym przykładem był pomiar stałej Hubble’a dla obserwacji fal grawitacyjnych GW170817 i rozbłysku optycznego AT 2017gfo, które były wynikiem tego samego zdarzenia. Zostało to opisane w czasopiśmie Nature w 2017 roku (vol. 551, p. 85–88). Pomiar stałej Hubble’a wykonany przy użyciu danych z detektorów fal grawitacyjnych był zgodny z wynikami uzyskanymi innymi metodami. Warto też dodać, że prof. Andrzej Królak (IM PAN i NCBJ) razem z prof. Bernardem F. Schutzem (Cardiff University) w pracach w latach 80-tych dali postawy wielu metodom analizy danych z detektorów interferometrycznych takich jak LIGO i Virgo.
      Polska od 2008 roku jest częścią projektu Virgo. Polscy uczestnicy projektu tworzą grupę Polgraw, której przewodzi prof. Andrzej Królak (IM PAN, NCBJ). Grupa bierze udział zarówno w badaniach naukowych konsorcjum LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) jak i w konstrukcji detektora Virgo. Wśród badań naukowych prowadzonych przez grupę Polgraw, w ramach LVK, są między innymi analiza danych, rozwijanie metod statystycznych, modelowanie źródeł fal grawitacyjnych oraz analizy emisji fal elektromagnetycznych towarzyszących emisji fal grawitacyjnych. W skład grupy Polgraw wchodzi 12 instytucji w tym Instytut Matematyczny PAN, CAMK (Warszawa), Obserwatorium Astronomiczne UW, Uniwersytet Zielonogórski, Uniwersytet w Białymstoku, NCBJ, Uniwersytet Wrocławski, CAMK (Toruń), Obserwatorium Astronomczne UJ, AGH, ACK Cyfronet AGH, Centrum Fizyki Teoretycznej PAN. W skład konsorcjum LVK wchodzą ze strony NCBJ prof. Andrzej Królak, dr Orest Dorosh, dr Adam Zadrożny i mgr Margherita Grespan. Prace prowadzone w NCBJ dotyczą metod detekcji sygnałów pochodzących od rotujących gwiazd neutronowych, infrastruktury umożliwiającej szybką detekcję sygnałów grawitacyjnych oraz nowych metod analizy i lokalizacji sygnału opartych o sieci neuronowe.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      W ubiegłym roku donosiliśmy, że po raz pierwszy od ponad 100 lat norwescy archeolodzy wydobyli okręt wikingów, na którym pochowano władcę. Teraz Norweski Instytut Badań nad Dziedzictwem Kulturowym (NIKU) informuje, że w pobliżu okrętu znajduje się kilka długich domów, w tym jeden z największych, jakie kiedykolwiek znaleziono w Skandynawii.
      Odkrycia dokonano w Gjellestad, miejscowości o dużym znaczeniu w epoce żelaza i epoce wikingów. Odkrycie tych długich domów potwierdza, że Gjellestad było ważnym ośrodkiem, mówi doktorant Lars Gustavsen z NIKU.
      Dotychczas za pomocą georadaru zidentyfikowano pięć długich domów, z których jeden mierzył aż 60 metrów długości i 15 szerokości. Tymczasem długość typowego długiego domu z tego okresu wynosiła 20–30 metrów. Ten nowo odkryty był więc olbrzymi. Jako, że wielkość domu była powiązana z zamożnością właściciela, musiał w nim mieszkać ktoś znaczny.
      Nie wiemy, ile lat liczą sobie te domy i jakie funkcje pełniły. Wykopaliska i datowanie pozwolą nam odpowiedzieć na te pytania, stwierdzili archeolodzy.
      Oprócz domów odkryto też znaleziono, że w pobliżu znajdowały się kurhany, które jednak zostały zniszczone podczas prac polowych w XIX wieku.
      Najnowszego odkrycia dokonano w ramach projektu „Viking Nativity: Gjellestad Across Boarders”. Jego celem jest określenia historii rozwoju Gjellestad na przestrzeni całej epoki żelaza.
      Już przed trzema laty, gdy po raz pierwszy archeolodzy wpadli na trop okrętu w kurhanie, wiadomo było, że jest to zapowiedzą kolejnych odkryć. Pochówki na okrętach nigdy bowiem nie występują osobno. Z czasem przypuszczenia się potwierdziły.
      Odkrycie kurhanów nie było tak naprawdę zaskoczeniem, gdyż kurhany są tez w okolicznych lasach. Ponadto już wcześniej na polecenie gminy Viken prowadzono tutaj badania i dokonano odkryć wskazujących, że powinno być więcej kurhanów, mówi  Gustavsen. W ciągu kilku najbliższych lat prawdopodobnie dowiemy się więcej o związkach pomiędzy długimi domami, wrakiem i znaczeniem tego miejsca, dodaje.

      « powrót do artykułu
  • Recently Browsing   0 members

    No registered users viewing this page.

×
×
  • Create New...