Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Modele wszechświata wciąż obowiązują. Zbyt masywne stare galaktyki nie istnieją.
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
W 1929 roku Edwin Hubble odkrył, że najbardziej odległe galaktyki oddalają się od Ziemi szybciej, niż galaktyki pobliskie. Tym samym dowiedzieliśmy się, że wszechświat się rozszerza. Jednak tempo jego rozszerzania stanowi jedną z najważniejszych zagadek kosmologicznych. Spór w tej kwestii trwa od dziesięcioleci. Naukowcy, korzystający z różnych, solidnych i wielokrotnie sprawdzonych, metod pomiaru otrzymują dwa różne wyniki. Być może jednak pogodzą ich nowe badania, których autorzy – wykorzystując Teleskop Webba – zmierzyli tempo ucieczki 10 pobliskich galaktyk i uzyskali nową wartość rozszerzania się wszechświata.
Tempo rozszerzania się wszechświata – stała Hubble'a – mierzone jest dwiema głównymi metodami. Jedna z nich to pomiar promieniowania mikrofalowego tła, czyli światła, które pozostało z Wielkiego Wybuchu. Badanie tą metodą pokazuje, że wszechświat rozszerza się w tempie 67,4 km/s/Mpc (kilometra na sekundę na megaparsek). Druga metoda wykorzystuje do pomiaru świece standardowe, obiekty o znanej jasności. Im są dalej, tym słabsze dociera z nich światło, co pozwala na pomiary odległości i prędkości oddalania się. Pomiary tą metodą dają wynik 74 km/s/Mpc. Oba wyniki na tyle się różnią, że skłoniły naukowców do przypuszczeń, iż standardowy model kosmologiczny – Lambda-CDM – może wymagać zmiany. Zwraca się uwagę, że jedna z tych metod bada mikrofalowe promieniowanie tła, zatem najwcześniejsze ślady wszechświata, a druga współczesne galaktyki, może więc w międzyczasie doszło do jakiejś istotnej zmiany, której Lambda-CDM nie uwzględnia.
Zagadnieniu temu przyjrzała się kosmolog Wendy Freedman z University of Chicago, która specjalizuje się w badaniu tempa rozszerzania wszechświata metodą świec standardowych. Wraz ze swoim zespołem wykorzystała Teleskop Webba do przyjrzenia się 10 pobliskim galaktykom. Naukowcy wykorzystali przy tym trzy różne metody badawcze, które posłużyły im do wzajemnego sprawdzania uzyskanych wyników. W pierwszej z nich do pomiarów użyli cefeid, niezwykle jasnych gwiazd, które regularnie pulsują, zmieniając swoją jasność. Drugą z metod była TRGB (tip of the red giant branch - wierzchołek gałęzi czerwonych olbrzymów), która wykorzystuje fakt, że gwiazdy o niskiej masie osiągają pewną maksymalną jasność. W ostatniej metodzie, JAGB (J-Region Asymptotic Giant Branch), wykorzystano gwiazdy węglowe, których jasność i kolor są stałe w bliskiej podczerwieni. To pierwsze prace, w czasie których użyto wszystkich tych trzech metod do zbadania tych samych galaktyk.
Wszystkie trzy metody, po uwzględnieniu marginesu błędu, dały wartość bliższą wartości uzyskiwanej z badania mikrofalowego promieniowania tła. Odległości mierzone metodami TRGB i JAGB zgadzały się z dokładnością do 1%, ale różniły się od odległości z cefeid o 2,5–4 procent. Średnia wartość stałej Hubble'a uzyskana z tych dwóch pierwszych metod wynosi 69,03+/-1,75 km/s/Mpc, czytamy w artykule udostępnionym na łamach arXiv. Również dane z pomiarów cefeid są zbliżone do tych wartości i mieszczą się w marginesach błędu.
Pomiary dokonane przez uczonych z Chicago mogą wskazywać, że nie potrzebujemy poprawek do modelu kosmologicznego, a różnica w uzyskiwanych dotychczas wynikach to skutek błędów systematycznych.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wykonane przez Telekop Webba (JWST) zdjęcia znanej gromady galaktyk El Gordo (Grubas) ujawniły niezwykły obiekt, którego nigdy wcześniej nie widziano. Na wykonanych w podczerwieni fotografiach widać odległe zniekształcone galaktyki znajdujące się w tle. Teleskop Hubble'a, który niejednokrotnie fotografował El Gordo, nie wdział tych galaktyk. Grubas to gromada setek galaktyk, która powstała 6,2 miliarda lat temu. W swoim czasie była to najbardziej masywna struktura tego typu we wszechświecie.
Pracujący z JWST naukowcy skupili się na El Gordo, wykorzystując gromadę w roli soczewki. Zjawisko soczewkowania grawitacyjnego jest często używane przez astronomów do obserwacji odległych obiektów. Wykorzystuje ono fakt, że światło przebiegające w pobliżu dużej masy – tutaj jest to gromada galaktyk – ulega zakrzywieniu. Masa taka działa jak soczewka, pokazując i powiększając to, co jest za nią.
Na najnowszych obrazach El Gordo widać jasny łuk nazwany El Anzuelo (Haczyk na ryby). Tworzy go światło z galaktyki odległej od nas o 10,6 miliarda lat. Czerwony kolor El Anzuelo to skutek zarówno przechodzenia światła przez pył, jak i przesunięcia ku czerwieni, wynikającego z olbrzymiej odległości, jaką musiało ono pokonać, by do nas dotrzeć.
Astronomowie wykonali korektę zniekształceń powodowanych przez El Gordo i stwierdzili, że wspomniana galaktyka ma kształ dysku, a jej średnica wynosi 26 000 lat świetlnych, zatem 4-krotnie mniej od średnicy Drogi Mlecznej. Byli też w stanie określić historię tworzenia się galaktyki. Okazało się, że w centrum galaktyki bardzo szybko skończył się gaz potrzebny do tworzenia się gwiazd. To zaś może wskazywać na istnienie tam supermasywnej czarnej dziury.
Innym ważnym elementem fotografii jest cienka linia biegnąca na lewo od centrum. Nazwana La Flaca (Chudzina) przedstawia poddaną soczewkowaniu grawitacyjnemu galaktykę znajdującą się w odległości 11 miliardów lat świetlnych. W pobliżu widać kolejną galaktykę, w której naukowcy zauważyli czerwonego olbrzyma i nazwali go Quyllur, co w języku keczua oznacza gwiazdę.
Dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu przez El Gordo Hubble już wcześniej odkrył inne gwiazdy, np. Earendel, jednak wszystkie były błękitnymi nadolbrzymami. Quyllur to pierwszy czerwony olbrzym zaobserwowany w odległości większej niż miliard lat świetlnych od Ziemi. Takie gwiazdy, przez ich duże przesunięcie ku czerwieni, może odkryć tylko Webb.
Zdjęcia ujawniły też inne interesujące obiekty, jak np. młodą gromadę galaktyk, która zaczęła tworzyć się 12,1 miliarda lat temu. Prawdopodobnie składa się ona z 17 galaktyk.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Dzięki Teleskopowi Webba (JWST) naukowcy odkryli najbardziej odległe od Ziemi złożone molekuły organiczne. Zostały one zarejestrowane w galaktyce znajdującej się ponad 12 miliardów lat świetlnych od Drogi Mlecznej. Profesor Joaquin Vieira i świeżo upieczony magistrant Kedar Phadke połączyli siły z uczonymi z Texas A&M University oraz międzynarodową grupą badawczą, by odróżnić sygnały generowane w podczerwieni przez ziarna pyłu od sygnałów molekuł węglowodorów.
Pył absorbuje i ponownie emituje około połowy promieniowania gwiazd we wszechświecie, przez co promieniowanie podczerwone z odległych obiektów jest niezwykle słabe lub w ogóle niewykrywalne przez naziemne teleskopy, wyjaśnia Vieira. Dzięki olbrzymim możliwościom badawczym Teleskopu Webba oraz wykorzystaniu zjawiska soczewkowania grawitacyjnego można było jednak obserwować odległą galaktykę i badać jej spektrum emisji.
Badacze skierowali Teleskop Webba na obiekt SPT0418-47, który został wykryty przez South Pole Telescope i zidentyfikowany jako przesłonięta pyłem galaktyka. Odkrycia udało się dokonać dzięki temu, że doszło do soczewkowania grawitacyjnego, które powiększyło SPT0418-47 o 30-35 razy. Gdyby nie soczewkowanie grawitacyjne i dostęp do JWST, nigdy nie bylibyśmy w stanie analizować światła tej galaktyki z powodu zasłaniającego ją pyłu, mówi Vieira.
Dane spektroskopowe uzyskane przez Teleskop Webba wskazują, że SPT0418-47 zawiera ciężkie pierwiastki, co wskazuje, że powstały w niej i zginęły liczne gwiazdy. Jednak najbardziej interesujące były sygnatury wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych (PAH). Na Ziemi związki te powstają m.in. w silnikach spalinowych czy w wyniku pożarów lasów. Molekuły te uznawane są cegiełki budujące najwcześniejsze formy życia.
Badania te pokazują nam, że jesteśmy w stanie obserwować struktury przesłonięte drobnym pyłem. Regiony, których przed epoką JWST nie mogliśmy badać. Dane spektroskopowe zdradzają nam skład atomowy i molekularny galaktyk, dostarczając ważnych informacji na temat ich powstawania i ewolucji, dodaje Phadke. Naukowcy przyznają, że nie spodziewali się zaobserwowania molekuł organicznych z tak olbrzymiej odległości. Ich zdaniem to pierwszy krok na drodze ku przyszłym przełomowym obserwacjom.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po 10 latach pionierskiej pracy naukowcy z amerykańskiego SLAC National Accelerator Laboratory ukończyli wykrywacze ciemnej materii SuperCDMS. Dwa pierwsze trafiły niedawno do SNOLAB w Ontario w Kanadzie. Będą one sercem systemu poszukującego dość lekkich cząstek ciemnej materii. Urządzenia mają rejestrować cząstki o masach od 1/2 do 10-krotności masy protonu. W tym zakresie będzie to najbardziej czuły na świecie wykrywacz ciemnej materii.
Twórcy detektorów mówią, że przy ich budowie wiele się nauczyli i stworzyli wiele interesujących technologii, w tym elastyczne kable nadprzewodzące, elektronikę działającą w ekstremalnie niskich temperaturach czy lepiej izolowane systemy kriogeniczne, dzięki czemu całość jest znacznie bardziej czuła na ciemną materię. A dodatkową zaletą całego eksperymentu jest jego umiejscowienie 2 kilometry pod ziemią, co pozwoli na wyeliminowanie znaczniej części zakłóceń ze strony promieniowania kosmicznego. SNOLAB i SuperCDMS są dla siebie stworzone. Jesteśmy niesamowicie podekscytowani faktem, że detektory SuperCDMS mają potencjał, by bezpośrednio zarejestrować cząstki ciemnej materii i znacząco zwiększyć nasza wiedzę o naturze wszechświata, mówi Jodi Cooley, dyrektor SNOLAB. Zrozumienie ciemnej materii to jedno z najważniejszych zadań nauki, dodaje JoAnne Hewett ze SLAC.
Wiemy, że materia widzialna stanowi zaledwie 15% wszechświata. Cała reszta to ciemna materia. Jednak nikt nie wie, czym ona jest. Wiemy, że istnieje, gdyż widzimy jej oddziaływanie grawitacyjne z materią widzialną. Jednak poza tym nie potrafimy jej wykryć.
Eksperyment SuperCDMS SNOLAB to próba zarejestrowania cząstek tworzących ciemną materię. Naukowcy chcą w nim wykorzystać schłodzone do bardzo niskich temperatur kryształy krzemu i germanu. Stąd zresztą nazwa eksperymentu – Cryogenic Dark Matter Search (CDMS). Uczeni mają nadzieję, że w temperaturze o ułamek stopnia wyższej od zera absolutnego uda się zarejestrować wibracje kryształów powodowane interakcją z cząstkami ciemnej materii. Takie kolizje powinny zresztą wygenerować pary elektron-dziura, które – przemieszczając się w krysztale – wywołają kolejne wibracje, wzmacniając w ten sposób sygnał.
Żeby jednak tego dokonać, detektory muszą zostać odizolowane od wpływu czynników zewnętrznych. Dlatego też eksperyment będzie prowadzony w SNOLAB, laboratorium znajdującym się w byłej kopalni niklu, ponad 2000 metrów pod ziemią.
Stopień trudności w przeprowadzeniu tego typu eksperymentów jest olbrzymi. Nie tylko bowiem konieczne było stworzenie nowatorskich wykrywaczy, co wymagało – jak już wspomnieliśmy – 10 lat pracy. Wyzwaniem był też... transport urządzeń. Aby chronić je przed promieniowaniem kosmicznym, należało jak najszybciej dostarczy je z USA do Kanady. Oczywiście na myśl przychodzi przede wszystkim transport lotniczy. Jednak im wyżej się wzniesiemy, tym cieńsza warstwa atmosfery nas chroni, zatem tym więcej promieniowania kosmicznego do nas dociera.
Wybrano więc drogę lądową, ale... naokoło. Pomiędzy Menlo Park w Kalifornii, gdzie powstały wykrywacze, a kanadyjską prowincją Ontario znajdują się Góry Skaliste. Ciężarówka z wykrywaczami musiałaby więc wjechać na sporą wysokość nad poziomem morza, co wiązałoby się z większym promieniowaniem docierającym do detektorów. Dlatego też jej trasa wiodła na południe, przez Teksas. Już następnego dnia po dotarciu do Ontario urządzenia zostały opuszczone pod ziemię, gdzie czekają na instalację. Jeszcze w bieżącym roku do Kanady trafią kolejne SuperCDMS, a wstępne przygotowania do uruchomiania laboratorium mają zakończyć się w 2024 roku. Naukowcy mówią, że po 3-4 latach pracy laboratorium powinno zebrać na tyle dużo danych, że zdobędziemy nowe informacje na temat ciemnej materii.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Po 15 latach poszukiwań naukowcom udało się zarejestrować wodę wydobywającą się z komety z głównego pasa asteroid. Odkrycia dokonano dzięki Teleskopowi Webba, którego spektroskop pokazał, że warkocz komety 238P/Read składa się z pary wodnej. Jednocześnie nie zarejestrowano w komie znaczących ilości dwutlenku węgla. To zaś wskazuje, że aktywność komety Read napędzana jest przez sublimację lodu w parę wodną i sugeruje, że komety z głównego pasa znacząco różnią się od innych komet.
W głównym pasie asteroid obecne są obiekty, które, gdy znajdą się w peryhelium, wykazują aktywność podobną do komet (np. pojawia się u nich koma). To bardzo silna przesłanka na sublimację lodu. Obecność tych komet wskazuje na istnienie wody w głównym pasie, jednak nie udawało się jej wykryć za pomocą żadnego teleskopu. Główny pas asteroid znajduje się pomiędzy Marsem a Jowiszem, a orbity większości z tamtejszych komet są kołowe. Dotychczas rejestrowano jedynie wydobywający się z nich pył.
Astronomowie sądzą, że większość komet z głównego pasa asteroid nie zawiera zbyt dużo wody, gdyż od miliardów lat znajdują się w ciepłych wewnętrznych obszarach Układu Słonecznego. Tymczasem gros innych komet – jak np. słynna kometa Halleya – większość czasu spędza w zimnych obszarach zewnętrznych i mają silnie wydłużone orbity, rzadko zapuszczając się w pobliże naszej gwiazdy. Dlatego też wciąż pojawiały się wątpliwości, czy komety z głównego pasa zbudowane są z lodu. Aż do teraz.
Od czasu odkrycia komet głównego pasa zebraliśmy znaczącą liczbę dowodów wskazujących na to, że ich aktywność napędzana jest przez sublimację. Jednak dotychczas były to dowody pośrednie. Wyniki uzyskane przez JWST to pierwszy bezpośredni dowód na sublimację wody i jakiekolwiek wydobywanie się gazu z komet głównego pasa. Poszukiwania takiego gazu były prowadzone od 2008 roku za pomocą najpotężniejszych teleskopów naziemnych, mówi współautor najnowszych badań, Henry Hsieh z Planetery Science Institute. W przeszłości stał on na czele zespołu, który odkrył komety głównego pasa asteroid.
W artykule opublikowanym właśnie przez Hsieha i jego zespół czytamy, że komety z głównego pasa mają znacząco różny skład od innych komet. W ich składzie niemal nie występuje dwutlenek węgla, którego duże ilości budują inne komety. Na tej podstawie można zaś stwierdzić, że komety z głównego pasa reprezentują słabo poznaną podklasę obiektów. Zatem ich zbadanie jest bardzo ważne dla lepszego zrozumienia obecności substancji lotnych we wczesnym Układzie Słonecznym i jego ewolucji.
Jedna z hipotez dotyczących obecności wody na Ziemi mówi, że pochodzi ona z głównego pasa asteroid. Teraz zyskaliśmy potwierdzenie, że obszarze tym rzeczywiście znajduje się woda, zatem mogła ona zostać przyniesiona stamtąd na naszą planetę.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.