Zaloguj się, aby obserwować tę zawartość
Obserwujący
0
Wszechświat zniknie nam z oczu
dodany przez
KopalniaWiedzy.pl, w Ciekawostki
-
Podobna zawartość
-
przez KopalniaWiedzy.pl
Jądro wewnętrzne Ziemi, sztywne bogate w żelazo ciało stałe o średnicy 1250 kilometrów powoli rośnie, w miarę jak płynne jądro zewnętrzne ochładza się i krystalizuje. Specjaliści od dawna nie mogą dość do porozumienia, kiedy rozpoczął się ten proces. Jedni uważają, że trwa on od ponad 2 miliardów lat, zdaniem innych to proces stosunkowo niedawny, liczący sobie nie więcej niż pół miliarda lat. Badań nie ułatwia fakt, że nie wystarczy po prostu stwierdzić, kiedy materiał jądra schłodził się na tyle, by skrystalizować.
Jeśli założymy, że jądro zbudowane jest z czystego żelaza, to temperatura topnienia żelaza wcale nie musi być punktem odniesienia dla określenia temperatury, w której ono krystalizuje. Tak jak woda może wymagać schłodzenia nawet do -30 stopni Celsjusza zanim spadnie grad, tak i żelazne jądro może potrzebować znacznie niższej temperatury, by krystalizować. Wcześniejsze badania pokazywały, że żelazne jądro musiałoby schłodzić się o 800–1000 stopni Celsjusza poniżej temperatury topnienia zanim skrystalizuje. Jednak symulacje pokazały, że gdyby osiągnęło tak niską temperaturę, doszłoby do gwałtownego wzrostu jądra wewnętrznego i zniknięcia pola magnetycznego Ziemi. Tymczasem badania sejsmiczne oraz badania magnetyzmu skał wykazały, że do takiego wydarzenia nigdy nie doszło.
Autorzy nowych badań uważają, że do powstania stałego jądra wystarczyło, by w przeszłości materiał schłodził się zaledwie o 250 stopni Celsjusza poniżej temperatury topnienia. Jak jednak możliwe jest tak niewielkie schłodzenie – pamiętajmy, że musimy uwzględniać tutaj też olbrzymie ciśnienie wewnątrz Ziemi – i ciągłe istnienie stałego jądra wewnętrznego? Naukowcy odpowiedzieli na to pytanie, symulując obecność w jądrze innych pierwiastków, takich jak krzem, siarka, tlen i węgiel. Każdy z nich istnienie w warstwach położonych powyżej, zatem może istnieć też w jądrze. A musimy tutaj opierać się na symulacjach, bo do samego jądra nie jesteśmy w stanie dotrzeć, by zbadać jego skład chemiczny.
Naukowcy przeprowadzili komputerową symulację jądra składającego się ze 100 000 atomów, które zostaje poddane ciśnieniu takiemu, jak we wnętrzu Ziemi. Śledzili w jaki sposób, w temperaturze stosunkowo niewiele niższej mogą tworzyć się tam zbitki atomów podobne do kryształów, które dały początek krystalizacji.
Badania dały zaskakujący wynik. Okazało się, że krzem i siarka, pierwiastki o których zawsze sądzono, że są obecne w jądrze, spowalniały krystalizację. Innymi słowy, gdyby powszechnie występowały one w jądrze, temperatura musiałaby spaść znacznie bardziej, by zaczęło się tworzyć jądro wewnętrzne. Natomiast obecność węgla przyspieszała krystalizację. Kolejne testy wykazały, że jeśli węgiel stanowi w jądrze 2,4% jego masy, to konieczne byłoby schłodzenie o 420 stopni Celsjusza poniżej temperatury topnienia żelaza. To zbyt dużo. Jeśli jednak węgiel to 3,8% masy jądra, wystarczy temperatura o 266 stopni niższa niż temperatura topnienia. To jedyny zakres, który wyjaśnia zarówno istnienie jądra wewnętrznego, jak i jego obecne rozmiary.
Wyniki badań sugerują, że w jądrze Ziemi węgla jest więcej niż przypuszczano i że bez jego odpowiedniego udziału, mogłoby nie dojść do powstania jądra wewnętrznego.
Ze szczegółowymi wynikami analizy można zapoznać się w artykule Constraining Earth’s core composition from inner core nucleation.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Solar Orbiter, misja Europejskiej Agencji Kosmicznej, wyróżniła dwa rodzaje wysokoenergetycznych cząstek wystrzeliwanych ze Słońca i wyśledziła źródła obu rodzajów. O ile oba typy były znane już wcześniej, teraz dzięki misji ESA wiemy, skąd się one biorą i jak powstają. W ten sposób dodatkowo poszerzyliśmy naszą wiedzę o Słońcu, największym akceleratorze cząstek w Układzie Słonecznym, który decyduje o tym, co dzieje się na Ziemi i wokół niej.
Wysokoenergetyczne elektrony pochodzące ze Słońca mają dwa źródła. Jednym są rozbłyski słoneczne, czyli eksplozje mające miejsce na niewielkich obszarach, a drugim źródłem są koronalne wyrzuty masy, czyli duże erupcje. Widzimy wyraźną różnicę pomiędzy gwałtownymi impulsami, gdy wysokoenergetyczne elektrony są wyrzucane z powierzchni Słońca oraz stopniowo rozwijającymi się erupcjami, w wyniku których przez dłuższy czas wyrzucane są różnorodne cząstki, mówi główny autor badań Alexander Warmuth z Instytutu Astrofizyki im. Leibniza w Poczdamie. Teraz mogliśmy podlecieć na tyle blisko Słońca, by zbadać te cząstki na wczesnym etapie powstawania i dokładnie określić czas i miejsce ich narodzin na Słońcu, dodaje uczony.
W czasie badań wykorzystano 8 z 10 instrumentów naukowych Solar Orbitera, a dane zbierano od listopada 2020 do grudnia 2022. Pojazd mierzył cząstki in situ, przelatując przez ich strumienie i jednocześnie obserwując to, co dzieje się na Słońcu oraz zbierając informacje na temat obszaru pomiędzy Słońcem a sobą samym. Orbiter badał cząstki w różnych odległościach od Słońca, co pozwoliło odpowiedzieć na wiele pytań ich dotyczących. Często bowiem, gdy obserwujemy rozbłysk czy koronalny wyrzut masy mija bardzo dużo czasu, zanim wykryjemy wysokoenergetyczne elektrony. Okazuje się, że częściowo dzieje się tak przez sposób ich podróżowania w przestrzeni. Może być to spowodowane opóźnieniem w wystrzeleniu elektronów, ale również opóźnieniem w ich wykryciu. Elektrony na swojej drodze napotykają różne turbulencje, zostają rozproszone itp. itd. A tego typu przeszkody mnożą się, im dalej jesteśmy od Słońca. Więc nie wykrywamy elektronów natychmiast, dodaje Laura Rodríguez-García.
Musimy pamiętać, że przestrzeń w Układzie Słonecznym nie jest pusta. Wypełniona jest wiatrem słonecznym, który niesie ze sobą pole magnetyczne Słońca. Decyduje on, w jaki sposób mogą rozprzestrzeniać się elektrony. Nie podróżują one swobodnie, o tym, jak się przemieszczają decyduje wiatr słoneczny i pole magnetyczne.
Zdobyta właśnie wiedza może okazać się w przyszłości ważna dla bezpieczeństwa na Ziemi i wokół niej. Elektrony związane z koronalnymi wyrzutami masy są zagrożeniem dla satelitów, pojazdów kosmicznych i astronautów. Lepsze zrozumienie tych cząstek pozwoli w przyszłości na stosowanie lepszych metod ochrony.
« powrót do artykułu -
przez KopalniaWiedzy.pl
Na łamach Physical Review Research ukazał się artykuł, którego autorzy informują o skonstruowaniu urządzenia generującego energię elektryczną z... ruchu obrotowego Ziemi. Christopher F. Chyba (Princeton University), Kevin P. Hand (Jet Propulsion Laboratory) oraz Thomas H. Chyba (Spectral Sensor Solutions) postanowili przetestować hipotezę, zgodnie z którą energię elektryczną można generować z ruchu obrotowego Ziemi za pomocą specjalnego urządzenia wchodzącego w interakcje z ziemskim polem magnetycznym.
W 2016 roku Christopher Chyba i Kevin Hand opublikowali na łamach Physical Review Applied artykuł, w którym rozważali możliwość użycia ruchu obrotowego Ziemi i jej pola magnetycznego do generowania energii elektrycznej. Artykuł został skrytykowany, gdyż obowiązując teorie wskazywały, że każde napięcie elektryczne wygenerowane w takiej sytuacji zostanie zniwelowane wskutek przemieszczenia się elektronów podczas tworzenia pola elektrycznego.
Naukowcy zaczęli więc szukać sposobów na uniknięcie niwelacji napięcia. Żeby sprawdzić swoje pomysły stworzyli urządzenie złożone z cylindra z ferrytu manganowo-cynkowego, który działał jak osłona magnetyczna. Cylinder umieścili na linii północ-południe pod kątem 57 stopni. W ten sposób był on zorientowany prostopadle do ruchu obrotowego planety i ziemskiego pola magnetycznego. Na obu końca cylindra umieścili elektrody. Pomiary wykazały, że w ten sposób wygenerowali napięcie elektryczne rzędu 18 mikrowoltów, którego nie byli w stanie przypisać do żadnego innego źródła, niż ruch obrotowy Ziemi.
Eksperyment odbywał się w ciemności, by uniknąć efektu fotoelektrycznego, uczeni wzięli pod uwagę napięcie, jakie mogło się pojawić w wyniku różnicy temperatur pomiędzy oboma końcami cylindra. Zauważyli też, że napięcie – zgodnie z przewidywaniami – nie pojawia się przy innych ustawiniach cylindra. Takie same wyniki uzyskano podczas badań w innej lokalizacji o podobnym środowisku geomagnetycznym.
Eksperyment nie został jeszcze powtórzony przez inne zespoły badawcze, które mogłyby sprawdzić, czy zmierzone napięcie nie jest wynikiem zjawiska, którego trzej naukowcy nie wzięli pod uwagę. Autorzy badań stwierdzają, że jeśli uzyskane przez nich wyniki zostaną potwierdzone, warto będzie rozpocząć prace nad zwiększeniem uzyskiwanego napięcia do bardziej użytecznego poziomu.
« powrót do artykułu -
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
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
-
-
Ostatnio przeglądający 0 użytkowników
Brak zarejestrowanych użytkowników przeglądających tę stronę.