Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Badanie potwierdza, że ultraintensywne źródła rentgenowskie przekraczają limity promieniowania
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Od XIX wieku nauka wie, że zdolność materiałów do absorbowania promieniowania elektromagnetycznego jest równoważna ich zdolności do emitowania tego promieniowania. Zjawisko to odkrył w 1859 roku Gustaw Kirchhoff, który sformułował prawo promieniowania cieplnego nazwane jego nazwiskiem. W ostatniej dekadzie naukowcy zaczęli poszukiwać metamateriałów zdolnych do złamania tego prawa. Udało się przed 2 laty, jednak obserwowane zjawisko było słabe. Teraz naukowcy z Pennsylvania State University donieśli o „dramatycznym” odejściu od prawa Kirchhoffa. Daje to nadzieję, że w przyszłości osiągnięcia tego typu można będzie wykorzystać w praktyce.
Możliwość silnego naruszenia prawa Kirchhoffa to nie tylko nowy sposób na kontrolowanie promieniowania cieplnego, to też metoda znaczącego poprawienia działania urządzeń do wytwarzania użytecznej energii czy jej rejestrowania. Na przykład ogniwa fotowoltaiczne muszą – zgodnie z prawem Kirchhoffa – wyemitować energię z powrotem w kierunku Słońca. Ta energia jest dla nas stracona. Jeśli jednak ogniwa słoneczne emitowałyby tę energię w innym kierunku niż obecnie, moglibyśmy umieścić tam kolejne ogniwo, które zaabsorbowałoby część tej energii, zwiększając efektywność całego panelu. Taka strategia zbliżyłaby nas do pozyskiwania energii słonecznej z wydajnością bliską granicy wyznaczonej przez prawa termodynamiki, mówi główny autor badań Zhenong Zhang.
Naukowcy z Penn State stworzyli materiał, który składa się z pięciu 440-nanometrowych warstw arsenku galu indu (InGaAs) domieszkowanych elektronowo. Im głębiej położona była warstwa, tym większe było domieszkowanie. Całość umieszczono na 100-nanometrowej warstwie srebra, a całość przeniesiono na krzemowe podłoże. Tak przygotowaną próbkę podgrzano do temperatury 267 stopni Celsjusza i poddano oddziaływaniu pola magnetycznego o natężeniu 5T. W takich warunkach stosunek zdolności absorpcji do emisji wyniósł 0,43, podczas gdy zgodnie z prawem Kirchhoffa powinien wynieść 1. Co więcej, złamanie symetrii zaobserwowano w szerokim zakresie kątów padania promieniowania oraz w zakresie promieniowania podczerwonego rozciągającym się od 13 do 23 mikrometrów.
Autorzy badań uważają, że dalszy postęp na tym polu może doprowadzić do stworzenia nowej klasy diod czy tranzystorów, bardziej efektywnych ogniw fotowoltaicznych i innych urządzeń związanych z zarządzaniem energią cieplną.
Źródło: Observation of Strong Nonreciprocal Thermal Emission, https://arxiv.org/pdf/2501.12947
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Kosmiczna niezwykłość, która rzuca wyzwanie naszemu rozumieniu wszechświata, pokazuje, jaki los może spotkać Drogę Mleczną. Międzynarodowy zespół naukowy, który pracował pod kierunkiem ekspertów z CHRIST University w Bangalore, badał olbrzymią galaktykę spiralną położoną w odległości miliarda lat świetlnych od Ziemi. W centrum galaktyki znajduje się supermasywna czarna dziura o masie miliardy razy większej od masy Słońca, która napędza gigantyczne dżety radiowe o długości 6 milionów lat świetlnych.
Badana galaktyka jest jedną z największych znanych galaktyk spiralnych. Równie wyjątkowe są jej dżety. Tak potężne znajdowano dotychczas niemal wyłącznie w galaktykach eliptycznych, nie spiralnych. To oznacza, że potencjalnie i Droga Mleczna mogłaby wygenerować w przyszłości tak potężne dżety. Jeśli by do tego doszło, mogłoby to oznaczać masowe wymieranie na Ziemi w wyniku intensywnego promieniowania
To odkrycie skłania nas do przemyślenia ewolucji galaktyk, zwiększania masy czarnych dziur i oraz sposobu, w jaki kształtują one swoje otoczenie. Jeśli galaktyka spiralna jest w stanie nie tylko przetrwać, ale i rozwijać się w tak ekstremalnych warunkach, co to oznacza dla przyszłości Drogi Mlecznej? Czy nasza galaktyka doświadczy w przyszłości takiego wysokoenergetycznego zjawiska, które będzie miało poważne konsekwencje dla życia?, zastanawia się główny autor badań, profesor Joydeep Bagchi.
Badacze wykorzystali Teleskop Hubble'a, Giant Metrewave Radio Telescope oraz Atacama Large Millimeter Wave Array za pomocą których przyjrzeli się galaktyce 2MASX J23453268−0449256. Ma ona średnicę 3-krotnie większą od Drogi Mlecznej. W jej wnętrzu odkryli supermasywną czarną dziurę emitującą potężne dżety. Właśnie te dżety są najbardziej zaskakujące. Obowiązuje bowiem pogląd, zgodnie z którym tak aktywne dżety powinny zniszczyć delikatną strukturę galaktyki spiralnej.
Tymczasem 2MASX J23453268−0449256 ma dobrze widoczne ramiona, niewielką poprzeczkę oraz otaczający ją niezakłócony wewnętrzny pierścień gwiazd o średnicy 4,4 kpc (ponad 14 000 lat świetlnych). Galaktykę otacza rozległe halo gorącego gazu emitującego promieniowanie rentgenowskie. Halo powoli stygnie, jednak potężne dżety działają jak piec, uniemożliwiając tworzenie się tam gwiazd, pomimo wystarczającej do ich powstania ilości materiału.
Centralna czarna dziura w Drodze Mlecznej – Sagittarius A (Sgr A*) – ma masę 4 milionów mas Słońca i jest wyjątkowo spokojna. Jednak, jak mówią badacze, może się to zmienić, jeśli wchłonie duża chmurę gazu, gwiazdę czy galaktykę karłowatą. W takiej sytuacji mogłyby pojawić się duże dżety. Takie zjawiska, zwane rozerwaniami pływowymi (TDE – tidal disruption event), obserwowano już w innych galaktykach. Gdyby Sgr A* zaczęła napędzać dżety, to ich wpływ zależałby od siły, kierunku i emisji energii. Taki dżet skierowany w pobliże Układu Słonecznego mógłby pozbawić planety atmosfery, doprowadzić do uszkodzeń DNA w wyniku zwiększonego promieniowania. pozbawić Ziemię warstwy ozonowej i doprowadzić do masowego wymierania.
Autorzy badań zauważyli też, że 2MASX J23453268−0449256 zawiera 10-krotnie więcej ciemnej materii niż Droga Mleczna. Jej obecność może być kluczowa dla stabilności tej szybko obracającej się galaktyki. Fascynującym tematem przyszłych badań może być przeanalizowanie zależności pomiędzy ciemną materią, aktywnością czarnej dziury a strukturą tej galaktyki.
Ze szczegółami można zapoznać się na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Przed laty dowiedzieliśmy się, że konstelacja satelitów Starlink emituje tak dużo promieniowania w zakresie fal radiowych, iż może to zakłócać badania w dziedzinie radioastronomii. Nowe obserwacje przeprowadzone za pomocą radioteleskopu LOFAR (Low Frequency Array) – największego na Ziemi radioteleskopu pracującego w zakresie niskich częstotliwości – wykazały, że druga generacja Starlinków w niezamierzony sposób emituje 32-krotnie więcej promieniowania radiowego niż generacja pierwsza. Grozi to oślepieniem radioteleskopów, co może zakłócić jedną z najważniejszych dziedzin nauki zajmujących się badaniem wszechświata.
W ostatnich latach gwałtownie zwiększyła się liczba satelitów umieszczonych na niskiej orbicie okołoziemskiej. W ciągu ostatnich pięciu lat firmy takie jak SpaceX czy OneWeb wystrzeliły setki i tysiące satelitów, głównie komunikacyjnych. Z ich planów wynika, że do końca dekady liczba satelitów na orbicie przekroczy 100 000. To zaś prowadzi do zwiększenia sztucznej emisji w zakresie fal radiowych, co zagraża badaniom astronomicznym.
Za pomocą LOFAR rozpoczęliśmy program monitorowanie niezamierzonych emisji z satelitów należących do różnych konstelacji. Nasze obserwacje pokazały, że satelity Starlink drugiej generacji charakteryzuje silniejsza emisja i w szerszym zakresie promieniowania radiowego, niż satelitów pierwszej generacji, mówi Cees Bassa z Holenderskiego Instytutu Radioastronomii (ASTRON).
To pokazuje, jak ważne są ścisłe regulacje dotyczące niezamierzonej emisji z satelitów, by nie zakłócały one badań radioastronomicznych, które stanowią podstawę dla naszego poznania wszechświata. Ludzkość zbliża się do punktu, w którym będziemy musieli podjąć działania na rzecz zachowania nieba na potrzeby badań wszechświata prowadzonych z Ziemi. Firmy telekomunikacyjne nie mają zamiaru generować tej emisji, więc jej minimalizowanie powinno być priorytetem. Starlink nie jest jedynym wielkim graczem na niskiej orbicie okołoziemskiej, ale może być tą konstelacją, która ustanowi obowiązujące tam standardy, dodaje Cees Bassa.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Astrofizyk Dan Wilkins z Uniwersytetu Stanforda nie był zdziwiony, gdy przyglądając się supermasywnej czarnej dziurze w galaktyce położonej 800 milionów lat świetlnych od Ziemi, zauważył serię jasnych rozbłysków promieniowania rentgenowskiego. Jednak niedługo później czekało go spore zaskoczenie – teleskopy zarejestrowały dodatkowe słabsze rozbłyski o innym „kolorze”. Zgodnie z teorią rozbłyski te pochodzą... spoza czarnej dziury.
Światło, które wpada do czarnej dziury już się z niej nie wydostaje. Nie powinniśmy więc być w stanie zobaczyć niczego, co jest za czarną dziurą, mówi Wilkins. Mogliśmy je zaobserwować dlatego, że czarna dziura zagina przestrzeń, światło i pola magnetyczne wokół siebie, dodaje uczony.
Wilkins jest pierwszym, który bezpośrednio zaobserwował promieniowanie pochodzące spoza czarnej dziury. Zjawisko takie jest przewidziane przez ogólną teorię względności, jednak dopiero teraz udało się je potwierdzić.
Gdy pięćdziesiąt lat temu astrofizycy zaczęli dyskutować o tym, jak może zachowywać się pole magnetyczne w pobliżu czarnej dziury, nie mieli pojęcia,że pewnego dnia można będzie tego użyć do bezpośredniej obserwacji i potwierdzenia teorii Einsteina, mówi profesor Roger Blandford ze SLAC.
Dan Wilkins nie szukał potwierdzenia teorii względności. Chciał dowiedzieć się więcej o koronie czarnej dziury. To obszar, w którym materiał opadający do czarnej dziury zaczyna świecić i tworzy wokół niej koronę. Korony takie to jedne z najjaśniejszych źródeł stałego światła we wszechświecie. Świecą one w zakresie promieniowania rentgenowskiego, a analiza ich światła pozwala na badanie samej czarnej dziury.
Wiodące teorie na temat korony mówią, że powstaje ona z gazu wpadającego do czarnej dziury. Gaz rozgrzewa się do milionów stopni, elektrony oddzielają się od atomów i powstaje namagnetyzowana wirująca plazma. W niej zaś powstają rozbłyski promieniowania rentgenowskiego, które badał Wilkins. Gdy chciał poznać ich źródło i przyjrzał im się bliżej, zauważył serię mniejszych rozbłysków. Naukowcy wykazali, że pochodzą one z oryginalnych dużych rozbłysków, których część odbiła się od tyłu dysku otaczającego czarną dziurę. Są więc pierwszym zarejestrowanym światłem pochodzącym z drugiej – patrząc od Ziemi – strony czarnej dziury.
Wilkins szybko rozpoznał, z czym ma do czynienia, gdyż od kilku lat zajmuje się tworzeniem teorii na temat takich odbić. Ich istnienie wykazała teoria, nad którą pracuję, więc jak tylko je zobaczyłem w teleskopie, zdałem sobie sprawę, że to, co widzę, łączy się z teorią.
Uczony już cieszy się na przyszłe odkrycia. Pracuje on w laboratorium Steve'a Allena z Uniwersytetu Stanforda, gdzie bierze udział w pracach nad wykrywaczem Wide Field Imager, powstającym na potrzeby przyszłego europejskiego obserwatorium Athena (Advanced Telescope for High-ENergy Astrophysics). Będzie ono miało znacznie większe lustro niż jakiekolwiek obserwatorium promieniowania rentgenowskiego, pozwoli nam więc na uzyskanie lepszej rozdzielczości w krótszym czasie. To, co obecnie zaczynamy obserwować stanie się dla nas jeszcze bardziej wyraźne, mówi uczony.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Włoscy uczeni postanowili znaleźć te miejsca Drogi Mlecznej, w których życie może najbezpieczniej się rozwijać. Ocenili historyczną zdolność do podtrzymania życia w Drodze Mlecznej z uwzględnieniem wpływu eksplozji supernowych i rozbłysków gamma. Zjawiska te mogą bowiem zniszczyć życie w zasięgu swojego oddziaływania. Przy okazji zaś przetestowali hipotezę mówiącą, że to rozbłysk gamma był odpowiedzialny za wymieranie w ordowiku (ok. 445 milionów lat temu).
Wybuchy supernowych i rozbłyski gamma niosą ze sobą olbrzymią ilość promieniowania, które może odrzeć atmosferę planety z ochronnej warstwy ozonu. Bez tej warstwy do powierzchni planety dociera szkodliwe promieniowanie zdolne do zabicia życia. Przed około 359 milionami lat pobliska supernowa prawdopodobne doprowadziła do masowego wymierania na Ziemi. Gdyby znajdowała się bliżej, mogłaby zabić całe życie.
Eksperci z Università dell’Insubria, Osservatorio Astronomico di Brera, Sezione Milano–Bicocca oraz Università Milano–Bicocca zdolność do bezpiecznego utrzymania życia szacowali na podstawie odległości potencjalnych planet typu ziemskiego od centrum galaktyki. Wykorzystali tutaj dane dotyczące pojawiania się supernowych i rozbłysków gamma z historią ewolucji poszczególnych gwiazd oraz z zawartością cięższych pierwiastków (tzw. metali) w gwiazdach w całej galaktyce. Wzięli też pod uwagę prawdopodobieństwo pojawienia się planet typu ziemskiego w pobliżu gwiazd typu M i FGK. W ten sposób mogli sprawdzić, w jakiej odległości od badanych gwiazd doszło do potencjalnie destrukcyjnego wydarzenia astrofizycznego.
Na podstawie badań Włosi doszli do wniosku, że jeszcze około 6 miliardów lat temu najbezpieczniejszym regionem dla życia były obrzeża naszej galaktyki. Jednak sytuacja ta uległa zmianie w ciągu ostatnich około 4 miliardów lat. Obecnie od około 500 milionów lat najbezpieczniejszym stał się region położony w odległości 2–8 tysięcy parseków od centrum galaktyki. Jeden parsek to około 3,26 roku świetlnego. Szczęśliwie dla nas niedawne badania wykazały, że Ziemia znajduje się bliżej czarnej dziury niż sądzono, dzięki czemu znaleźliśmy się wewnątrz obszaru wyznaczonego obecnie przez Włochów.
Naukowcy potwierdzili przyczynę wspomnianego na wstępie wymierania w ordowiku. To jasno pokazuje, że nasz region nie jest całkowicie bezpieczny, gdyż byłoby to drugie takie wydarzenie w historii Ziemi w ciągu ostatnich 500 milionów lat. Jednak w tym samym czasie krańce Drogi Mlecznej zostały wysterylizowane przez 2-5 długotrwałych rozbłysków gamma, stwierdzają autorzy badań.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.