Marsa można wykorzystać jako wykrywacz pierwotnych czarnych dziur?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Przed 10 laty 14 września 2015 roku interferometr LIGO zarejestrował pierwsze fale grawitacyjne wykryte przez człowieka (o ich odkryciu poinformowano 11 lutego 2016 roku). Ludzkość zyskała 3. sposób badania kosmosu, po falach elektromagnetycznych i promieniowaniu kosmicznym. Tym razem zaobserwowaliśmy zaginanie czasoprzestrzeni. Obecnie LIGO rutynowo wykrywa fale grawitacyjne. We współpracy z Virgo (Włochy) i KAGRA (Japonia) tworzy sieć LVK, która średnio co trzy dni rejestruje fale pochodzące z połączenia czarnych dziur. Teraz naukowcy z LVK zdobyli drugi w historii, i jednocześnie najdokładniejszy, dowód obserwacyjny, na prawdziwość teorii o powierzchni czarnych dziur Stephena Hawkinga. W przełomowych badaniach brała udział duża grupa polskich uczonych z Centrum Astronomicznego im. Mikołaja Kopernika, Uniwersytetu Warszawskiego, Uniwersytetu Jagiellońskiego, Polskiej Akademii Nauk, Uniwersytetu w Białymstoku i Narodowego Centrum Badań Jądrowych.
W 1971 roku Stephen Hawking zaprezentował teorię, zgodnie z którą całkowita powierzchnia horyzontu zdarzeń czarnej dziury nigdy się nie zmniejsza. Pierwsze zarejestrowane przez człowieka fale grawitacyjne pochodziły z wydarzenia GW150914, które po analizie okazało się połączeniem czarnych dziur o masach 29 i 36 mas Słońca. W ich wyniku powstała nowa czarna dziura o masie 62 mas Słońca, a brakujące masa 3 Słońc została wyemitowana w postaci promieniowania grawitacyjnego. Gdy Stephen Hawking się o tym dowiedział, skontaktował się z naukowcami z LIGO i zapytał, czy wykryte zjawisko potwierdza jego teorię o powierzchni. Wówczas jednak naukowcy nie byli w stanie odpowiedzieć na to pytanie. Dopiero w 2019 roku, już po śmierci Hawkinga, stworzono odpowiednie techniki analizy danych. Dwa lata później, w 2021 roku ostatecznie stwierdzono, że obserwacje wykazały, iż powierzchnia wynikowej czarnej dziury się nie zmniejszyła. Dokładność obserwacji wynosiła 95%, czyli około 2 sigma. To zbyt mało, by mówić o odkryciu.
Obecnie nadeszło silniejsze potwierdzenie prawdziwości teorii Hawkinga. Znaleziono je w danych z interferometru LIGO – Virgo i KAGRA były akurat wyłączone – który 14 stycznia bieżącego roku zaobserwował sygnał GW250114. Dostarczył on najsilniejszych dowodów na prawdziwość twierdzenia Hawkinga. ANaliza wykazała, że całkowita powierzchnia obu czarnych dziur, które się połączyły, wynosiła 240 000 km2, a powierzchnia nowo powstałej czarnej dziury to około 400 000 km2. Tym razem dokładność obserwacji wynosi 99,999%. Szczegóły badań opublikowano na łamach Physical Review Letters.
Ten wyjątkowy pomiar był możliwy dzięki 10 latom udoskonaleń interferometru. Prace były prowadzone w obu wykrywaczach, w stanach Waszyngton i Louisiana. Nie wiem, co będzie za 10 lat, ale poprzednie 10 lat to czas olbrzymiego wzrostu czułości LIGO. Dzięki temu nie tylko wykrywamy coraz więcej nowych czarnych dziur, ale zdobywamy coraz bardziej szczegółowe dane na ich temat, mówi profesor Katerina Chatziioannou.
Fale grawitacyjne ściskają i rozciągają przestrzeń o 1 część na 1021, zatem cała ziemia jest ściskana lub rozciągana o około szerokość atomu. LIGO składa się z dwóch bliźniaczych urządzeń umieszczonych w odległości około 3000 kilometrów od siebie. Każde z urządzeń ma kształt litery L o ramionach długości 4 kilometrów. Na końcach ramion znajdują się 40-kilogramowe lustra umieszczone dokładnie w tej samej odległości od lasera. W ich stronę wystrzeliwana jest wiązka lasera, która odbija się od luster i wraca do detektorów. Jeśli w trakcie ostrzeliwania luster laserem przez Ziemię przejdzie fala grawitacyjna, zmieni się odległość pomiędzy jednym z luster a laserem. Zatem światło w obu ramionach przebędzie różną drogę. Między promieniami światła dojdzie do interferencji, a badając ją naukowcy mogą mierzyć relatywną długość obu ramion z dokładnością do 1/10 000 szerokości protonu. To wystarczy, by wykryć zmiany długości ramion interferometru spowodowane przejściem fali grawitacyjnej.
Wykorzystanie dwóch identycznych urządzeń położonych w dużej odległości od siebie ma na celu eliminację części zakłóceń powodowanych źródłami na Ziemi (może zostać zakłócone jedno urządzenie, ale drugie położone tak daleko nie odczuje zakłócenia lub będzie to odczuwalne w inny sposób). Duża odległość pozwala też na dodatkowe upewnienie się, że przeszła fala grawitacyjna. Fale te rozchodzą się bowiem z prędkością światła, dokładnie więc wiemy, jakie może być opóźnienie zarejestrowanego sygnału pomiędzy jednym a drugim urządzeniem. Dzięki odległości dzielącej urządzenia możemy też dokonywać lepszej triangulacji, czyli lepiej określać źródło sygnału, a włączenie do tej sieci Virgo i KAGRA dodatkowo zwiększa precyzję pomiarów.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Góra Jezero Mons, znajdująca się na obrzeżach krateru Jezero, w którym pracuje łazik Perseverance, to prawdopodobnie wulkan, donoszą naukowcy z Georgia Institute of Technology. Góra jest niemal połowy wielkości krateru Jezero, a jej zbadanie mogłoby nam wiele powiedzieć o wulkanizmie na Marsie i zdolności planety do potrzymania życia. Odkrycie dokonane przez naukowców z Georgii pokazuje, jak mało wiemy nawet o jednym z najlepiej zbadanych regionów Marsa.
Badanie wulkanizmu Marsa to niezwykle interesujące zagadnienie. Możemy dzięki niemu poznać geologię i historię Czerwonej Planety. Krater Jezero to jedno z najlepiej zbadanych miejsc na Marsie. A jeśli dopiero teraz znaleźliśmy tam wulkan, to wyobraźmy sobie, jak dużo może ich być na Marsie. Być może jest ich więcej, niż kiedykolwiek sobie wyobrażaliśmy, mówi profesor James J. Wray.
Wray zauważył górę w 2007 roku, gdy był świeżo upieczonym magistrem. Oglądałem zdjęcia tego regionu wykonane w niskiej rozdzielczości i zauważyłem górę na krawędziach krateru. Dla mnie wyglądała jak wulkan, ale trudno było zdobyć dodatkowe zdjęcia, mówi. Było to niedługo po odkryciu Jezero Crater i był on badany pod kątem obecności w przeszłości wody, wykonywano więc głównie fotografie innego obszaru, znajdującego się kilkadziesiąt kilometrów dalej.
Później krater został wybrany celem misji Mars 2020 i wylądował w nim łazik Perseverance, poszukujący śladów dawnego życia na Marsie. Okazało się jednak, że jednymi z pierwszych próbek przeanalizowanych przez łazik, był nie materiał osadowy – jakiego należałoby się spodziewać po działalności wody – a wulkaniczny. Wray podejrzewał, skąd ten materiał mógł się wziąć, jednak najpierw musiał wykazać, że zauważona przed laty góra rzeczywiście jest wulkanem. Uczony wraz z zespołem wykorzystał wcześniejsze badania profesor Briony Horgan, która również sugerowała, że Jezero Mons to wulkan, oraz użył danych z orbiterów Mars Odyssey, Mars Reconnaissance, ExoMars Trace Gas i łazika Perseverance.
Nie możemy odwiedzić Marsa i bezsprzecznie udowodnić, że to wulkan, ale możemy wykazać, na ile góra ta ma takie same właściwości jak inne wulkany na Ziemi i Marsie, wyjaśnia Wray. Udało się tego dokonać między innymi dzięki danym zebranym już wcześniej przez wspomniane orbitery. To pokazuje, że dane ze starszych pojazdów kosmicznych mogą być niezwykle cenne nawet długo po zakończeniu ich misji. Te dawne misje wciąż mogą przyczynić się do dokonywania nowych odkryć i pomogą nad udzielić odpowiedzi na trudne pytania, dodaje uczony.
Jeśli Jezero Mons jest wulkanem, to jego obecność zaraz przy kraterze Jezero, w którym znajdowała się niegdyś woda, może dostarczyć nam niezwykle istotnych informacji na temat źródła energii na Marsie, w tym na temat potencjalnego istnienia tam zjawisk hydrotermalnych. Perseverance zebrał próbki niezwykłych skał osadowych, które mogą pochodzić z regionu, gdzie w przeszłości mogło istnieć życie, oraz próbki skał magmowych o niezwykle dużej wartości naukowej, wyjaśnia Wray. Jeśli udałoby się te próbki przetransportować na Ziemię, skały magmowe można by niezwykle precyzyjnie datować. To zaś pozwoliłoby na skalibrowanie dat dla krateru Jezero i dałoby naukowcom niezwykły wgląd w przeszłość geologiczną Marsa.
Źródło: Evidence for a composite volcano on the rim of Jezero crater on Mars, https://www.nature.com/articles/s43247-025-02329-7
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Mars jest planetą szczególną. Od tysiącleci fascynuje ludzkość, setki lat temu pojawiły się przypuszczenia o istnieniu tam cywilizacji, a od bez mała stu lat ludzie chcą się tam wybrać. I o tym jest ta książka. O fascynacji i planach. Andrew May opisuje, co takiego jest w Marsie, że przykuwa uwagę kolejnych pokoleń, kultur i cywilizacji. Ale przede wszystkim mówi o tym, jak na Marsa się dostać. Jak można to zrobić w prosty sposób i dlaczego jest to tak trudne. Jak to się stało, że przez 60 lat od lądowania na Księżycu ludzka stopa wciąż nie stanęła na Marsie, kto się chce tam wybrać i po co.
Osobiście jestem sceptykiem, nie widzę sensu misji załogowej na Marsa, nie mówiąc już o osadnictwie na Czerwonej Planecie. May jednak podaje rzeczowe argumenty, w prosty sposób wyjaśnia piętrzące się trudności i opisuje korzyści. Przekonać do wysłania tam ludzi mnie nie przekonał, jednak z pewnością pozwolił mi poszerzyć horyzonty i lepiej dojrzeć szanse – oraz problemy – kryjące się nie tylko za misjami marsjańskimi, ale misjami poza orbitą Księżyca.
Załogowa wyprawa na Marsa będzie największą przygodą ludzkości od czasu wielkich odkryć geograficznych. Czy zmieni ona historię tak bardzo, jak wyprawy XV- i XVI-wiecznych żeglarzy? Wątpię. A czy jest sens w przygodę tę się angażować?
Przeczytajcie sami i sami wyróbcie sobie opinię. "Mars: Nowa Ziemia. Historia eksploracji i plany podboju Czerwonej Planety” Andrew Maya to kolejny wydawniczy strzał w dziesiątkę Helionu. Mamy zaszczyt być patronem medialnym tej książki. I z tej okazji już jutro rozpoczniemy konkurs, w którym będziecie mogli wygrać jeden z jej 2 egzemplarzy.
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Astronomowie nazywają Jowisza „architektem” Układu Słonecznego. Jego potężne pole grawitacyjne odegrało ważną rolę w ukształtowaniu orbit pozostałych planet, wpłynęło na kształt ich dysków protoplanetarnych. Teraz profesorowie Konstantin Batygin z California Institute of Technology i Fred C. Adam z University of Michigan poinformowali na łamach Nature Astronomy, że w przeszłości Jowisz był znacznie większy i wywierał znacznie silniejsze oddziaływanie grawitacyjne.
Naszym celem jest zrozumienie, skąd się wzięliśmy. Żeby to wiedzieć, musimy poznać wczesne fazy formowania się planet. To prowadzi nas do zrozumienia, a jaki sposób swój obecny kształt nabył nie tylko Jowisz, ale cały Układ Słoneczny, stwierdza Batygin.
Naukowcy przyjrzeli się niewielkim księżycom Jowisza, Amaltei i Tebe. Orbity obu są nieco nachylone względem Jowisza, naukowcy wykorzystali je do obliczenia pierwotnej wielkości Jowisza. Z obliczeń tych wynika, że 3,8 miliona lat po tym, jak uformowały się pierwsze planety skaliste Układu Słonecznego, Jowisz miał dwukrotnie, a może nawet dwuipółkrotnie, większą średnicę niż obecnie. Jego pole magnetyczne było zaś 50-krotnie silniejsze niż obecnie. Nasze obliczenia są całkowicie zgodne z teorią o formowaniu się olbrzymich planet i pozwalają na wgląd w system Jowisza pod koniec istnienia mgławicy przedsłonecznej - czytamy na łamach Nature Astronomy.
Ważnym aspektem badań jest oparcie się przez naukowców na danych, które nie są obarczone takim poziomem niepewności jak zwykle używane modele, w których przyjmuje się założenia odnośnie przejrzystości gazu, tempa akrecji czy masy jądra formującej się planety. Batygin i Adams wykorzystali dynamikę orbitalną księżyców Jowisza oraz moment pędu samej planety, czyli wartości, które można bezpośrednio zmierzyć.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W przeszłości Mars posiadał silne pole magnetyczne. Obecnie pozostały po nim ślady w marsjańskich skałach. Są to jednak ślady nietypowe. Sonda Mars Global Surveyor już w 1999 roku zauważyła, że skały na południowej półkuli Marsa noszą ślady silnego oddziaływania pola magnetycznego. Na półkuli północnej tak silnych sygnałów nie zauważono. Zjawisko to od dawna zastanawiało naukowców. Teraz uczeni z Instytutu Geofizyki University of Texas zaproponowali rozwiązanie zagadki.
Ostatnie pomiary wykonane przez misję InSight pokazują, że jądro Marsa jest mniej gęste niż sądzono. To wskazuje, że Mars prawdopodobnie nigdy nie miał stałego jądra, czytamy na łamach Geophysical Research Letters. Zespół Chi Yana opisał wyniki swoich symulacji komputerowych, z których wynika, że całkowicie płynne jądro, bez części z ciała stałego, dobrze wyjaśnia widoczną różnicę w zapisie oddziaływania pola magnetycznego na różnych półkulach. Jeśli nie ma sztywnego wewnętrznego jądra, ze znacznie większą łatwością powstaje pole magnetyczne obejmujące tylko jedną półkulę. To zaś mogło mieć wpływ zarówno na działanie pola magnetycznego Marsa oraz jego możliwość utrzymania atmosfery, wyjaśnia Yan.
Dotychczas większość badaczy zakładała, że jądro Marsa jest podobne do ziemskiego i składa się ze stałego jądra wewnętrznego oraz otaczającego je płynnego jądra zewnętrznego. Badania misji InSight pokazały, że jądro Marsa składa się z lżejszych pierwiastków niż się spodziewano. To zaś oznacza, że jego temperatura topnienia jest inna niż temperatura topnienia jądra Ziemi i prawdopodobnie jest ono całkowicie płynne. Jeśli zaś jądro Czerwonej Planety jest płynne obecnie, to niemal na pewno było płynne 4 miliardy lat temu, gdy Mars posiadał silne pole magnetyczne, wyjaśnia profesor Sabine Stanley z Uniwersytetu Johnsa Hopkinsa.
Uczeni postanowili przetestować tę hipotezę i stworzyli model, który symulował całkowicie płynne jądro Marsa. Uruchomili go kilkanaście razy, za każdym tak ustawiając parametry symulacji, by płaszcz planety na półkuli północnej był nieco cieplejszy niż na półkuli południowej. Okazało się, że przy pewnej różnicy temperatur ciepło uciekające z jądra było uwalniane tylko przez chłodniejszą półkulę południową, co powodowało pojawienie się na niej silnego pola magnetycznego. Nie wiemy, czy to wyjaśnia historię pola magnetycznego Marsa, ale niezwykle ekscytujące jest samo stwierdzenie, że na planecie może istnieć pole magnetyczne obejmujące tylko jej część, a struktura symulowanego jądra pasuje do badań przeprowadzonych przez InSight, mówi Stanley.
Zdaniem naukowców, ich badania to przekonująca alternatywa dla hipotezy mówiącej, że ślady działania pola magnetycznego na półkuli północnej zostały zniszczone przez uderzenia asteroid.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.