Skocz do zawartości
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Poszukiwanie soczewkowanej grawitacyjnie poświaty rozbłysków gamma

Rekomendowane odpowiedzi

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

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
      Ciemnej materii nie możemy bezpośrednio obserwować. Nie emituje ona żadnego światła. Można jednak ją badać, obserwując wywoływane przez nią zjawisko soczewkowania grawitacyjnego, gdy światło pochodzące ze źródła leżącego za obiektem z ciemnej materii, zostaje przez obiekt ten zagięte. Międzynarodowy zespół naukowy poinformował na łamach Nature Astronomy o wykryciu ekstremalnie lekkiego obiektu z ciemnej materii.
      Naukowcy z Instytutu Astrofizyki im. Maxa Plancka, Południowoafrykańskiego Obserwatorium Radioastronomicznego, włoskiego Instytutu Radioastronomii oraz Uniwersytetu Kalifornijskiego wykorzystali podczas pracy teleskopy rozsiane po całym świecie, w tym Green Bank Telescope, Very Long Baseline Array oraz European Very Long Baseline Interferometric Network. Dane spływające z wielu urządzeń były korelowane przez Joint Institute for VLBI ERIC w Holandii. Dzięki temu liczne urządzenia działały jak jeden wielki teleskop wielkości Ziemi. W ten sposób odkryli obiekt o masie zaledwie milion razy większej od masy Słońca. Znajduje się on w odległym regionie przestrzeni kosmicznej, oddalonym od nas o 10 miliardów lat świetlnych.
      To najmniej masywny obiekt z ciemnej materii wykryty metodą soczewkowania grawitacyjnego.
      Aby przeanalizować olbrzymią ilość danych spływających z teleskopów, konieczne było stworzenie nowego algorytmu i uruchomienie go na superkomputerze. Spodziewaliśmy się, że każda galaktyka, w tym Droga Mleczna, będzie pełna zbitek ciemnej materii. Jednak odnalezienie ich i przekonanie społeczności naukowej wymagało wielkiej pracy obliczeniowej, mówi Simona Vegetti z Instytutu Astrofizyki im. Maxa Plancka. Biorąc pod uwagę czułość naszych instrumentów, spodziewaliśmy się, że znajdziemy co najmniej jeden obiekt z ciemnej materii. Nasze odkrycie jest więc zgodne z teorią o zimnej ciemnej materii, na której w dużej mierze opiera się nasze rozumienie ewolucji galaktyk. A gdy już znaleźliśmy jeden taki obiekt, pytanie brzmi, czy znajdziemy ich więcej i czy ich liczba będzie wciąż zgodna z modelami, dodaje główny autor badań, Devon Powell.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      W 2019 roku polska astronom Anna Kapińska odkryła pierwszego kosmicznego ORC-a, czyli dziwny krąg radiowy (odd radio circle – ORC). Teraz naukowiec z Zakładu Astrofizyki Narodowego Centrum Badań Jądrowych, doktor Pratik Dabhade, odegrał kluczową rolę w odkryciu najbardziej odległego i największego z ORC-ów.
      Dziwne kręgi radiowe to wielkie chmury promieniowania radiowego w kształcie pierścieni, składające się z naładowanej plazmy. Niektóre z nich są naprawdę imponujące. Nowo odkryty RAD J131346.9+500320 znajduje się w odległości 7 miliardów lat świetlnych i ma ponad milion lat świetlnych średnicy. To 10-krotnie więcej niż średnica naszej galaktyki. Co więcej, obiekt tej jest zaledwie drugim dziwnym kręgiem radiowym, w którym występują dwa przecinające się pierścienie.
      Obiekt został odkryty dzięki obywatelskiemu projektowi naukowemu RAD@home Astronomy Collaboratory, przy którym współpracują naukowcy i wolontariusze-amatorzy. Wspólnie analizowali dane uzyskane z radioteleskopu LOFAR, najbardziej czułego urządzenia do pomiaru fal radiowych o niskich częstotliwościach. Składa się on z setek tysięcy prostych anten rozsianych po całej Europie. Wspólnie działają one jak wielki interferometr.
      Odkrywcy ORC-a to grupa kierowana przez naukowców z Uniwersytetu w Mumbaju. Efektem ich pracy jest nie tylko znalezienie dziwnego kręgu radiowego, ale również dwóch innych wielkich struktur. Pierwsza z nich to radio RAD J122622.6+640622, olbrzym o średnicy 3 milionów lat świetlnych. Jeden z jej dżetów – strumieni materii wyrzucanej z centrum – nagle się zagina i tworzy pierścień radiowy o średnicy około 100 000 lat świetlnych. Druga z radiogalaktyk, RAD J142004.0+621715, ma 1,4 miliona lat średnicy i również w jej przypadku jeden z dżetów tworzy na końcu pierścień. Obie galaktyki znajdują się w zatłoczonych gromadach galaktyk. To prawdopodobnie oddziaływanie z otaczającą je materią o temperaturze milionów stopni wpływa na kształt ich dżetów.
      Szczegóły na temat odkrycia opublikowano w artykule RAD@home discovery of extragalactic radio rings and odd radio circles: clues to their origins.


      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      W 2019 roku polska astronom Anna Kapińska odkryła pierwszego kosmicznego ORC-a, czyli dziwny krąg radiowy (odd radio circle – ORC). Teraz naukowiec z Zakładu Astrofizyki Narodowego Centrum Badań Jądrowych, doktor Pratik Dabhade, odegrał kluczową rolę w odkryciu najbardziej odległego i największego z ORC-ów.
      Dziwne kręgi radiowe to wielkie chmury promieniowania radiowego w kształcie pierścieni, składające się z naładowanej plazmy. Niektóre z nich są naprawdę imponujące. Nowo odkryty RAD J131346.9+500320 znajduje się w odległości 7 miliardów lat świetlnych i ma ponad milion lat świetlnych średnicy. To 10-krotnie więcej niż średnica naszej galaktyki. Co więcej, obiekt tej jest zaledwie drugim dziwnym kręgiem radiowym, w którym występują dwa przecinające się pierścienie.
      Obiekt został odkryty dzięki obywatelskiemu projektowi naukowemu RAD@home Astronomy Collaboratory, przy którym współpracują naukowcy i wolontariusze-amatorzy. Wspólnie analizowali dane uzyskane z radioteleskopu LOFAR, najbardziej czułego urządzenia do pomiaru fal radiowych o niskich częstotliwościach. Składa się on z setek tysięcy prostych anten rozsianych po całej Europie. Wspólnie działają one jak wielki interferometr.
      Odkrywcy ORC-a to grupa kierowana przez naukowców z Uniwersytetu w Mumbaju. Efektem ich pracy jest nie tylko znalezienie dziwnego kręgu radiowego, ale również dwóch innych wielkich struktur. Pierwsza z nich to radio RAD J122622.6+640622, olbrzym o średnicy 3 milionów lat świetlnych. Jeden z jej dżetów – strumieni materii wyrzucanej z centrum – nagle się zagina i tworzy pierścień radiowy o średnicy około 100 000 lat świetlnych. Druga z radiogalaktyk, RAD J142004.0+621715, ma 1,4 miliona lat średnicy i również w jej przypadku jeden z dżetów tworzy na końcu pierścień. Obie galaktyki znajdują się w zatłoczonych gromadach galaktyk. To prawdopodobnie oddziaływanie z otaczającą je materią o temperaturze milionów stopni wpływa na kształt ich dżetów.
      Szczegóły na temat odkrycia opublikowano w artykule RAD@home discovery of extragalactic radio rings and odd radio circles: clues to their origins.


      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      W 2019 roku polska astronom Anna Kapińska odkryła pierwszego kosmicznego ORC-a, czyli dziwny krąg radiowy (odd radio circle – ORC). Teraz naukowiec z Zakładu Astrofizyki Narodowego Centrum Badań Jądrowych, doktor Pratik Dabhade, odegrał kluczową rolę w odkryciu najbardziej odległego i największego z ORC-ów.
      Dziwne kręgi radiowe to wielkie chmury promieniowania radiowego w kształcie pierścieni, składające się z naładowanej plazmy. Niektóre z nich są naprawdę imponujące. Nowo odkryty RAD J131346.9+500320 znajduje się w odległości 7 miliardów lat świetlnych i ma ponad milion lat świetlnych średnicy. To 10-krotnie więcej niż średnica naszej galaktyki. Co więcej, obiekt tej jest zaledwie drugim dziwnym kręgiem radiowym, w którym występują dwa przecinające się pierścienie.
      Obiekt został odkryty dzięki obywatelskiemu projektowi naukowemu RAD@home Astronomy Collaboratory, przy którym współpracują naukowcy i wolontariusze-amatorzy. Wspólnie analizowali dane uzyskane z radioteleskopu LOFAR, najbardziej czułego urządzenia do pomiaru fal radiowych o niskich częstotliwościach. Składa się on z setek tysięcy prostych anten rozsianych po całej Europie. Wspólnie działają one jak wielki interferometr.
      Odkrywcy ORC-a to grupa kierowana przez naukowców z Uniwersytetu w Mumbaju. Efektem ich pracy jest nie tylko znalezienie dziwnego kręgu radiowego, ale również dwóch innych wielkich struktur. Pierwsza z nich to radio RAD J122622.6+640622, olbrzym o średnicy 3 milionów lat świetlnych. Jeden z jej dżetów – strumieni materii wyrzucanej z centrum – nagle się zagina i tworzy pierścień radiowy o średnicy około 100 000 lat świetlnych. Druga z radiogalaktyk, RAD J142004.0+621715, ma 1,4 miliona lat średnicy i również w jej przypadku jeden z dżetów tworzy na końcu pierścień. Obie galaktyki znajdują się w zatłoczonych gromadach galaktyk. To prawdopodobnie oddziaływanie z otaczającą je materią o temperaturze milionów stopni wpływa na kształt ich dżetów.
      Szczegóły na temat odkrycia opublikowano w artykule RAD@home discovery of extragalactic radio rings and odd radio circles: clues to their origins.

      « powrót do artykułu
    • przez KopalniaWiedzy.pl
      Po czterech latach (ostatni stacjonarny finał był w 2019) spowodowanych pandemią tegoroczny Finał XVIII edycji konkursu Fizyczne Ścieżki powrócił do formuły stacjonarnej i odbył się w Narodowym Centrum Badań Jądrowych w Otwocku 20-21 kwietnia 2023 roku. W trakcie dwudniowego finału Konkursu, organizowanego przez Narodowe Centrum Badań Jądrowych i Instytut Fizyki Polskiej Akademii Nauk, zakwalifikowani do niego uczniowie zaprezentowali swoje prace w jednej z trzech kategorii: Pokaz Zjawiska Fizycznego, Praca Naukowa lub Esej. Podobnie jak na prawdziwym seminarium naukowym podczas Finału po prezentacji pracy jej autorzy odpowiadali na pytania Jury oraz osób zasiadających na widowni. Po obejrzeniu efektownych Pokazów Zjawisk Fizycznych, wysłuchaniu prezentacji Prac Naukowych oraz odczytu Esejów, jurorzy udali się na obrady, w wyniku których wyłonili laureatów Konkursu. Zwieńczeniem seminarium finałowego było uroczyste wręczenie uczniom i nauczycielom pamiątkowych dyplomów i nagród.
      Żaden konkurs nie budziłby emocji, gdyby nie możliwość zdobycia atrakcyjnych nagród. W przypadku Fizycznych Ścieżek za jedną z najważniejszych można uznać bezwarunkowy wstęp na wydziały fizyki wybranych uniwersytetów oraz wszystkie kierunki wybranych uczelni technicznych (więcej informacji można znaleźć na stronie Konkursu fizycznesciezki.pl lub stronach współpracujących uczelni). Wysiłek uczniów włożony w przygotowanie i zaprezentowanie pracy został doceniony przez pana Marszałka Adama Struzika, który dla laureatów ufundował nagrody finansowe. Symboliczne czeki w imieniu pana Marszałka wręczył jego reprezentant pan prezes Dariusz Grajda. Konkurs został również wsparty przez Starostę Otwockiego i Prezydenta Otwocka, którzy ufundowali nagrody w postaci książek dla uczniów i nauczycieli. Ponadto uczniowie oraz opiekunowie prac naukowych otrzymali nagrody rzeczowe zakupione dzięki darowiźnie Fundacji PGE.
      Podczas Gali Finałowej oprócz nagród konkursowych wręczono Nagrodę im. Prof. Ludwika Dobrzyńskiego – inicjatora i spiritus movens konkursu Fizyczne Ścieżki. Nagroda ta jest formą wyróżnienia dla nauczycieli i opiekunów naukowych, którzy wykazali się wyjątkowym zaangażowaniem w przygotowanie uczestników do Konkursu. W tym roku przyznano ją nauczycielom ze Słupska - pani Grażynie i Jarosławowi Linderom. Państwo Linder mogą się pochwalić licznymi finalistami i laureatami Konkursu. Wśród nich wielu zdecydowało się kontynuować swoje młodzieńcze zainteresowania, podejmując naukę na uczelniach wyższych na kierunkach nauk ścisłych lub inżynieryjnych.
      Poniżej pełna lista zwycięzców XVIII edycji konkursu Fizyczne Ścieżki:
      Kategoria: Pokaz Zjawiska Fizycznego
      I miejsce zajął:
      Paweł Wakuluk „Generator Marxa czyli wytwarzanie sztucznych błyskawic”
      II miejsce ex aequo zajęli:
      Łukasz Rogalski „Pokaz zjawisk fizycznych w tunelu aerodynamicznym”
      III LO im. Juliusza Słowackiego w Piotrkowie Trybunalskim
      oraz
      Joanna Tokarz, Anna Tokarz „Ze świecą w poszukiwaniu zjawisk fizycznych”
      I Liceum Ogólnokształcące im. Jana Smolenia w Bytomiu
      III miejsce ex aequo zajęli:
      Mateusz Bieniek, Norbert Majewski, Tomasz Cholewiński „Model akumulatora gazowego”
      Zespół Szkół Edukacji Technicznej w Łodzi
      oraz
      Aleksandra Solecka, Milena Bonk, Paweł Klamut „Gdzie pierogi nauczyły się pływać?”
      I Liceum Ogólnokształcące im. Komisji Edukacji Narodowej w Sanoku
      Kategoria: Praca Naukowa
      I miejsce zajął:
      Michał Mielnicki „Wpływ ciągłej wymiany dielektryka na pojemność kondensatora”
      V LO im. Augusta Witkowskiego w Krakowie
      II miejsce zajęli:
      Anita Godyń, Daniel Kmiecik „Jaśniej czy ciemniej? – niech rozstrzygną to pomiary fotometryczne”
      Zespół Szkół Ekonomiczno-Chemicznych w Trzebini
      W kategorii Esej:
      II miejsce ex aequo otrzymały:
      Aleksandra Badora „Dlaczego to fizyk może rozwiązać wielką zagadkę matematyczną?”
      Publiczne LO nr II z Oddziałami Dwujęzycznymi im. Marii Konopnickiej w Opolu
      oraz
      Magdalena Listek „Laboratorium o rozsuwanych ścianach”
      V LO im. Augusta Witkowskiego w Krakowie
      III miejsce otrzymała:
      Olga Ociepa „Postzubrinowskie wojny grawitacyjne”
      Waldorfskie Liceum Ogólnokształcące im. Cypriana Kamila Norwida w Bielsku-Białej

      « powrót do artykułu
  • Ostatnio przeglądający   0 użytkowników

    Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.

×
×
  • Dodaj nową pozycję...