Neutrina miały inny wpływ na ewolucję wszechświata niż się wydawało?
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Astronomia i fizyka
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Losy wszechświata zależą od równowagi pomiędzy ciemną energią, a materią. Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), zamontowany na Kitt Peak w Arizonie działa od 2021 roku i zebrał dane o milionach galaktyk i kwazarów, dzięki czemu powstała największa trójwymiarowa mapa wszechświata. Gdy zaś naukowcy połączyli dane z DESI z danymi uzyskanymi z innych instrumentów, pojawiły się wskazówki, że ciemna energia – o której sądzono, że jest stałą kosmologiczną – ewoluuje w niespodziewany sposób i słabnie z czasem. A to oznacza, że standardowy model kosmologiczny może wymagać aktualizacji.
DESI to międzynarodowy eksperyment zarządzany przez Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL). Zaangażowanych weń jest ponad 900 naukowców z ponad 70 instytucji badawczych na całym świecie. To co widzimy, jest niezwykle intrygujące. Bardzo ekscytująca jest świadomość, że możemy być o krok od wielkiego odkrycia dotyczącego ciemnej energii i natury wszechświata, mówi profesor Alexie Leauthaud-Harnett, rzecznik prasowa DESI.
Same w sobie dane z DESI są zgodne z najpowszechniej uznawanym modelem wszechświata Lambda-CDM (ΛCDM), gdzie Λ to ciemna energia będącą tutaj stałą kosmologiczną, a CDM to zimna ciemna materia. Jeśli jednak połączy się te dane z wynikami badań mikrofalowego promieniowania tła (CMB), supernowych oraz słabego soczewkowania grawitacyjnego, coraz bardziej staje się oczywiste, że ciemna energia może słabnąć w czasie i inne modele kosmologiczne mogą lepiej opisywać rzeczywistość.
Coraz bardziej i bardziej wygląda na to, że musimy zmodyfikować nasz standardowy model kosmologiczny tak, by wszystkie dane do siebie pasowały. A przyjęcie, że ciemna energia ulega ewolucji wydaje się najbardziej obiecującą metodą modyfikacji, dodaje profesor Will Percival, drugi z rzeczników prasowych DESI.
Jak na razie poziom ufności, że rzeczywiście chodzi o ewolucję ciemnej energii nie osiągnął 5 sigma, kiedy to mówi się o odkryciu. Jednak różne kombinacje danych z DESI z pomiarami CMB, supernowych i soczewkowania dają wartości od 2,8 do 4,2 sigma. Poziom 3 sigma oznacza, że istnieje 0,3% szansy, iż uzyskane dane nie są prawdziwe. Pozornie to niewiele, jednak w fizyce już niejednokrotnie zdarzało się, że obserwacje o poziomie ufności 3 sigma po uwzględnieniu dodatkowych danych okazywały się anomalią statystyczną. Dlatego właśnie o odkryciu jest mowa przy poziomie 5 sigma.
Pozwalamy wszechświatowi opowiedzieć nam, jak działa i być może mówi nam, że jest bardziej złożony, niż sądziliśmy. To niezwykle interesujące, a coraz więcej linii dowodowych prowadzi nas w tym samym kierunku, dodaje Andrei Cuceu, który stoi na czele grupy roboczej Lyman-alpha, mapującej odległe obszary wszechświata na podstawie rozkładu międzygalaktycznego wodoru.
Jeśli rzeczywiście ciemna energia słabnie, nie wiemy, co to oznacza. Być może rozszerzanie wszechświata się zatrzyma i pod wpływem grawitacji zacznie się on kurczyć. A być może ciemna energia ulegnie dodatkowemu wzmocnieniu i wszechświat zacznie rozszerzać się jeszcze szybciej. Nowe obserwacje otwierają przed teoretykami nowe możliwości. O ile, oczywiście, są prawdziwe.
DESI prowadzi jeden z najszerzej zakrojonych przeglądów kosmosu. Supernowoczesny instrument jest w stanie jednocześnie badać światło z 5000 galaktyk. Celem projektu jest zbadanie 50 milionów galaktyk i kwazarów. Cel ten może zostać osiągnięty pod koniec 2026 lub na początku 2027 roku. W międzyczasie, jeszcze w bieżącym roku DESI opublikuje wyniki badań nad gromadzeniem się galaktyk i materii w ciągu miliardów lat. Proces ten obrazuje wzajemne oddziaływanie grawitacji i ciemnej energii. Wyniki tych badań powinny jeszcze lepiej pokazać, czy rzeczywiście ciemna energia ulega osłabieniu.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Człowiek współczesny pochodzi nie od jednej, a co najmniej od 2 populacji przodków, których linie ewolucyjne najpierw się rozeszły, a następnie połączyły. Naukowcy z University of Cambridge znaleźli dowody genetyczne wskazujące, że współczesny H. sapiens pochodzi z połączeniu dwóch dawnych populacji, które miały wspólnego przodka, 1,5 miliona lat temu doszło do ich rozdzielenia się, a 300 000 tysięcy lat temu do połączenia. Od jednej z tych linii ewolucyjnych dziedziczymy ok. 80% genów, a od drugiej otrzymaliśmy 20 procent.
Przez ostatnie dziesięciolecia uważano, że H. sapiens powstał w Afryce około 200–300 tysięcy lat temu i pochodził z jednej linii przodków. Jednak badania, opublikowane na łamach Nature Genetics, przeczą temu poglądowi. Nasze badania pokazują, że ewolucja człowieka jest bardziej złożona, zaangażowane w nią były różne grupy, które przez ponad milion lat rozwijały się osobno, a później połączyły, dając początek człowiekowi współczesnemu, mówi profesor Richard Durbin.
Autorzy skupili się na przeanalizowaniu całego genomu współcześnie żyjących ludzi i właśnie w nim zauważyli obecność dwóch populacji naszych przodków. Genom, który poddano analizie pochodził z 1000 Genomes Project, w ramach którego sekwencjonowano DNA różnych populacji żyjących obecnie w Azji, Afryce, Europie i obu Amerykach. Naukowcy stworzyli model komputerowy – cobraa – który pokazywał, w jaki sposób różne populacje łączyły się i dzieliły w trakcie ewolucji naszego gatunku. W ten sposób odkryli dwie populacje macierzyste, które dały nam początek. Analiza ujawniła też zmiany, jakie zachodziły przez ostatnich 1,5 miliona lat.
Zaraz po tym, jak obie populacje naszych przodków się rozdzieliły, w jednej z nich pojawił się silny efekt wąskiego gardła, co sugeruje duży spadek liczebności. Populacja ta była bardzo niewielka i przez kolejny milion lat powoli się rozrastała. Ale to właśnie ona dostarczyła około 80% materiału genetycznego współczesnego człowieka. I wydaje się, że to od niej pochodzą neandertalczycy i denisowianie, mówi profesor Aylwyn Scally.
Badania pokazały też, że geny odziedziczone po drugiej z populacji często poddawane były selekcji negatywnej, podczas której usuwane są szkodliwe mutacje. Mimo to, geny tej populacji, która w mniejszym stopniu buduje nasze DNA, szczególnie geny związane z funkcjonowaniem mózgu i układu nerwowego, mogły odegrać kluczową rolę w naszej ewolucji, wyjaśnia główny autor badań, doktor Trevor Cousins.
Kim mogli więc być nasi przodkowie? Skamieniałości wskazują, że takie gatunki jak H. erectus i H. heidelbergensis żyły w tym czasie w Afryce i innych regionach. Być może to one dały nam początek? Jednak by to stwierdzić, potrzeba będzie jeszcze wielu badań.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Teleskop Kosmiczny Jamesa Webba (JWST) pozwala na oglądanie kosmosu tak dokładnie, jak nigdy wcześniej. Dostarczył wielu danych, które zaskoczyły naukowców i zmusiły ich do uściślenia obowiązujących teorii, przyczynił się do pojawienia nowych hipotez, ma udział w interesujących odkryciach. Lior Shamir z Kansas State University poinformował na łamach Monthly Notices of the Royal Astronomical Society o kolejnej zaskakującej obserwacji. Uczony zauważył, że zdecydowana większość galaktyk spiralnych obraca się w tę samą stronę, przeciwną względem obrotu Drogi Mlecznej.
Jeśli kierunek obrotu galaktyk byłby przypadkowy, to liczba galaktyk obracających się zgodnie z ruchem wskazówek zegara powinna być mniej więcej taka sama, co liczba galaktyk obracających się w stronę przeciwną. Tymczasem gdy Shamir przeanalizował dane dotyczące 263 galaktyk obserwowanych przez Webba w ramach programu James Webb Space Telescopce Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) okazało się, że 2/3 z nich (158) obraca zgodnie z ruchem wskazówek zegara, a obrót 1/3 (105) zachodzi w kierunku przeciwnym. To od razu rzuca się w oczy. Nie trzeba mieć specjalnych zdolności czy wiedzy, by zobaczyć, że liczby są tak bardzo różne. Dzięki JWST każdy może to zobaczyć, dziwi się Shamir.
To nie pierwszy raz gdy Shamir, ale też i inni uczeni, zauważają taki rozdźwięk. W swojej pracy Shamir wspomina na przykład o galaktykach obrazowanych w ramach SDSS (Sloan Digital Sky Survey). Badania ponad 36 000 galaktyk również pokazują nierównowagę i – co interesujące – im bardziej galaktyki są od nas oddalone, tym nierównowaga ta większa.
Wracając jednak do obecnych badań, Shamir stwierdza, że istnieją dwa możliwe wyjaśnienia zaobserwowanego zjawiska. Być może wszechświat obracał się w momencie narodzin. Wyjaśnienie to jest zgodne z teoriami takimi jak kosmologia czarnej dziury, zgodnie z którą cały wszechświat znajduje się wewnątrz czarnej dziury. Jeśli jednak rzeczywiście wszechświat obracał się w momencie narodzin, to oznacza, że obowiązujące teorie są niekompletne, mówi Shamir.
Ziemia, wraz z Układem Słonecznym, krążą wokół centrum Drogi Mlecznej. Efekt Dopplera powoduje, że galaktyki obracające się w przeciwnym kierunku, niż obrót Ziemi względem centrum naszej galaktyki, będą wydawały się nam jaśniejsze. Tutaj może tkwić kolejne z możliwych wyjaśnień naszej zagadki. Astronomowie powinni brać pod uwagę wpływ prędkości obrotowej Drogi Mlecznej – zjawisko to się pomija, gdyż powszechnie uważa się, że jego wpływ jest pomijalny – na pomiary dotyczące innych galaktyk.
Jeśli rzeczywiście w tym tkwi problem, to musimy inaczej skalibrować instrumenty do obserwacji głębokich partii kosmosu. Zmiana kalibracji i pomiarów odległości pozwoliłaby też rozwiązać kilka ważnych zagadek kosmologicznych, takich jak prędkość rozszerzania się wszechświata czy istnienie galaktyk, które – zgodnie z obecnymi pomiarami – są starsze od wszechświata, mówi Shamir.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
W danych z nieczynnego już satelity ROSAT (Roentgen Satellite) znaleziono największą superstrukturę w lokalnym wszechświecie. I, jak twierdzą jej odkrywcy, największą w ogóle strukturę, o której można powiedzieć, że stanowi całość. Naukowcy z Instytutu Maxa Plancka, Uniwersytetu Ludwika i Maksymiliana w Monachium, Uniwersytetu w Kapsztadzie i Europejskiej Agencji Kosmicznej przyjrzeli się obszarowi położonemu w odległości 416–826 milionów lat świetlnych od Ziemi (przesunięcie ku czerwieni z=0,03–0,06). Zauważyli tam gigantyczną superstrukturę o długości 1,4 miliarda lat świetlnych. Nazwali ją Quipu.
W wielkiej skali wszechświat jest niemal homogeniczny. Jednak gdy przyjrzymy się mniejszym skalom, okazuje się, że występują w nim znaczne różnice w rozkładzie materii. Dokładna wiedza na ten temat jest niezbędna do prowadzenia badań kosmologicznych. Jeśli przyjrzysz się rozkładowi gromad galaktyk na nieboskłonie na sferze znajdującej się w odległości 416–826 milionów lat świetlnych, natychmiast zobaczysz olbrzymią strukturę, która rozciąga się od wysokości północnych niemal do południowej krawędzie nieboskłonu, mówi główny autor bada Hans Böhringer. Składa się ona z 68 gromad galaktyk, ma około 1,4 miliarda lat świetlnych długości, a jej masę oszacowano na 2,4x1017 mas Słońca. Wykracza ona poza wszystko, co dotychczas udało się wiarygodnie zmierzyć we wszechświecie.
Satelita ROSAT w ciągu ośmiu lat pracy dokonał przeglądu całego nieba w zakresie promieniowania rentgenowskiego. Dzięki niemu skatalogowano około 80 tysięcy źródeł takiego promieniowania i około 6 tysięcy źródeł skrajnego ultrafioletu. Dostarczone przez niego dane wciąż są analizowane i opracowywane. Dzięki nim naukowcy stworzyli bardziej precyzyjne trójwymiarowe mapy rozkładu gromad galaktyk. Stworzony w ten sposób katalog opisuje przestrzeń w odległości do 1 miliarda lat świetlnych od Ziemi.
Odkrycie Quipu ma duże znaczenie dla pomiarów kosmologicznych. Obecność taki struktur wpływa bowiem na pomiary stałej Hubble'a czy mikrofalowego promieniowania tła. Nawet jeśli wpływ takich struktur zmienia wartości o kilka procent, to jest wpływ niezmiernie istotny, gdyż potrafimy dokonywać coraz bardziej precyzyjnych pomiarów, wyjaśnia Gayoung Chon z Instytutu Fizyki im. Maxa Plancka.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Wszechświat jest pełen neutrin. Jest ich tak dużo, że w każdej sekundzie przez nasze ciała przelatuje nawet 100 bilionów tych cząstek subatomowych. Mimo tej obfitości neutrino jest najsłabiej poznaną cząstką elementarną. Bardzo słabo oddziałuje ono z materią, dlatego też trudno jest je zarejestrować i badać. Tymczasem fizycy od kilkunastu lat coraz bardziej interesują się neutrinami, gdyż mogą one wyjaśnić wiele tajemnic, na przykład, dlaczego we wszechświecie jest więcej materii niż antymaterii.
Jedną z pierwszych cech neutrin, jakie powinniśmy poznać, są ich rozmiary. Znajomość tego parametru pozwoli na zaprojektowanie bardziej precyzyjnych detektorów, dzięki którym można będzie lepiej zbadać neutrina. Międzynarodowy zespół naukowy opisał na łamach Nature opracowaną przez siebie metodę pomiaru rozmiarów neutrino elektronowego oraz uzyskane wyniki.
Uczeni przeprowadzili eksperyment, podczas którego obserwowali radioaktywny rozpad berylu (7Be). Rozpada się on do litu (7Li). Podczas tego procesu ma miejsce wychwyt elektronu, kiedy to elektron atomu jest przechwytywany przez proton z jego jądra. Powstaje w ten sposób neutron pozostający w jądrze nowego pierwiastka – litu-7 – oraz emitowane jest neutrino elektronowe.
Uwalniana jest energia, która odrzuca nowo powstały atom litu-7 w jednym kierunku, a neutrino w przeciwnym. Badacze obserwowali ten proces w akceleratorze, w którym umieścili bardzo czułe detektory neutrin. Dzięki temu mogli zbadać moment pędu atomu litu i na tej podstawie obliczyć rozmiary neutrino.
Pomiar oddaje kwantową naturę neutrino. Co oznacza, że „rozmiar” należy tutaj rozumieć jako pewien stopień niepewności co do przestrzeni zajmowanej przez neutrino. Z obliczeń wynika, że dolną granicą rozmiarów pakietu falowego neutrino elektronowego jest 6,2 pikometrów. To oznacza, że pakiet falowy neutrin jest znacznie większy niż pakiet falowy typowego jądra atomowego, który liczy się w femtometrach. Dla jądra wodoru jest to ok. 1,2 fm, dla jądra węgla, ok 3,5 fm.
« powrót do artykułu
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.