Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
  • ×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

      Only 75 emoji are allowed.

    ×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

    ×   Your previous content has been restored.   Clear editor

    ×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zderzenia jąder ołowiu zachodzą w ekstremalnych warunkach fizycznych. Ich przebieg można opisać za pomocą modelu zakładającego, że przekształcająca się, ekstremalnie gorąca materia – plazma kwarkowo-gluonowa – płynie w postaci setek smug. Dotychczas „ogniste smugi” wydawały się konstrukcjami czysto teoretycznymi. Jednak najnowsza analiza zderzeń pojedynczych protonów wzmacnia tezę, że odpowiada im rzeczywiste zjawisko.
      W 2017 roku fizycy z Instytutu Fizyki Jądrowej Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie przedstawili przemawiający do wyobraźni model zjawisk zachodzących w trakcie zderzeń jąder ołowiu przy wysokich energiach. W modelu założono, że powstająca w zderzeniach egzotyczna materia, plazma kwarkowo-gluonowa, oddala się od miejsca kolizji w formie licznych smug, rozciągniętych wzdłuż pierwotnego kierunku ruchu jąder. Smugi te powinny poruszać się tym szybciej, im bardziej są odległe od osi zderzenia. Obecnie badacze zastosowali model „smug ognistych” do znacznie prostszych zderzeń proton-proton. Gdy porównali swoje przewidywania z danymi zebranymi w eksperymentach w europejskim ośrodku badań jądrowych CERN, czekała ich nie lada niespodzianka.
      Jądra ołowiu zawierają ponad dwieście protonów i neutronów. Gdy dwa tak duże obiekty się zderzają, przy odpowiednio wielkich energiach powstaje płynna mieszanina kwarków i gluonów (cząstek w normalnych warunkach zlepiających kwarki w protony i neutrony). Plazma kwarkowogluonowa błyskawicznie ekspanduje i równocześnie się wychładza. W rezultacie istnieje tak krótko i w tak małym obszarze przestrzeni (o rozmiarach zaledwie setek milionowych części jednej miliardowej metra), że nie potrafimy jej bezpośrednio obserwować. Na dodatek interakcje między cząstkami plazmy są zdominowane przez oddziaływania silne i są tak skomplikowane, że z ich opisem współczesna fizyka po prostu sobie nie radzi. Ślady plazmy kwarkowo-gluonowej widać tylko pośrednio, w cząstkach wybiegających z miejsca zderzenia. Teoria przewiduje bowiem, że jeśli plazma kwarkowo-gluonowa rzeczywiście się wytworzyła, detektory powinny rejestrować wyraźnie większą liczbę cząstek dziwnych (a więc takich, które zawierają kwarki dziwne s).
      Zderzenia proton-proton w akceleratorach w CERN produkują mało cząstek dziwnych. Powszechnie przyjmuje się więc, że w ich trakcie plazma kwarkowo-gluonowa nie powstaje. Uwzględniliśmy ten fakt w naszym modelu smug ognistych, po czym skonfrontowaliśmy jego przewidywania z danymi z eksperymentu NA49 na akceleratorze SPS. Zgodność była zdumiewająco dobra. Można więc powiedzieć, że teraz 'zobaczyliśmy' smugę ognistą w jakościowo innych warunkach fizycznych, tam, gdzie w ogóle się jej nie spodziewaliśmy!, tłumaczy dr hab. Andrzej Rybicki (IFJ PAN), jeden z autorów publikacji w czasopiśmie Physical Review C.
      Kolizję dwóch jąder ołowiu musieliśmy modelować jako złożenie kilkuset smug. W takich warunkach trudno powiedzieć cokolwiek o własnościach pojedynczej smugi. Jednak gdy z modelu wyekstrahowaliśmy rozkład pospieszności, czyli relatywistycznej prędkości cząstek produkowanych przez pojedynczą smugę, okazało się, że jej kształt bardzo dobrze opisuje prawdziwe dane z pomiarów produkcji cząstek w zderzeniach proton-proton!, precyzuje mgr Mirek Kiełbowicz, doktorant IFJ PAN.
      Aby wykresy, otrzymane za pomocą modelu smug ognistych zbudowanego dla zderzeń jąder ołowiu, zgadzały się z danymi eksperymentalnymi dla zderzeń proton-proton, należało je przeskalować o czynnik 0,748. Krakowscy badacze wykazali, że parametr ten nie jest swobodny. Pojawia się on po uwzględnieniu w bilansie energetycznym zmian związanych z różną produkcją cząstek dziwnych i można go odtworzyć z danych eksperymentalnych. Był to kolejny silny argument wzmacniający fizyczną poprawność modelu.
      Pracuję nad modelem smug ognistych w ramach mojej pracy magisterskiej, więc nie zdziwiło mnie, że opisuje on dane ze zderzeń jądro-jądro w sporym zakresie energii. Kiedy jednak zobaczyłem, że wyekstrahowana przez nas funkcja fragmentacji tak dobrze zgadza się z danymi ze zderzeń proton-proton, trudno było ukryć zaskoczenie, wspomina Łukasz Rozpłochowski, student Uniwersytetu Jagiellońskiego współpracujący z grupą z IFJ PAN.
      Materia powstająca w zderzeniach proton-proton, chłodniejsza i jakościowo inna niż plazma kwarkowo-gluonowa, wydaje się więc zachowywać jak pojedyncza ognista smuga. Jej pewne własności – takie jak prędkości emitowanych cząstek czy sposoby ich rozpadów – z jakiegoś powodu są zdumiewająco podobne do własności ognistych smug plazmy kwarkowo-gluonowej. A ponieważ plazma kwarkowo-gluonowa tworzy się przy większych energiach i w zderzeniach obiektów kwantowych o dużej złożoności, uprawnione staje się stwierdzenie, że to ona dziedziczy niektóre cechy materii formującej ogniste smugi w zderzeniach proton-proton.
      Gdy opisywaliśmy zderzenia jądro-jądro, ogniste smugi były dla nas jedynie pewnymi abstrakcyjnymi konstrukcjami, czymś czysto teoretycznym. Nie wnikaliśmy w ich fizyczną naturę, w to, czym mogą być w rzeczywistości. Przeżyliśmy prawdziwy wstrząs, gdy zestawiając dane eksperymentalne z naszym modelem odkryliśmy, że to, co powstaje w zderzeniach proton-proton, zachowuje się dokładnie tak jak nasza pojedyncza ognista smuga, podsumowuje dr Rybicki.
      Wyniki najnowszej analizy, przeprowadzonej przez krakowskich fizyków w ramach grantu SONATA BIS nr 2014/14/E/ST2/00018 Narodowego Centrum Nauki, wzmacniają zatem przypuszczenie, że ognistym smugom, wedle teorii formującym się w zderzeniach proton-proton i jądro-jądro, odpowiadają rzeczywiste procesy fizyczne zachodzące w przepływach ekstremalnie gorącej materii kwantowej.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Nie wszystkie gwiazdy Drogi Mlecznej są z nią związane siłami, które gwarantują ich pozostanie w galaktyce. Naukowcy znają już kilkadziesiąt gwiazd hiperprędkościowych, czyli takich, które poruszają się z na tyle dużą prędkością, iż w końcu wylecą poza Drogę Mleczną.
      Jeszcze do niedawna jedynymi znanymi gwiazdami hiperprędkościowymi były błękitne olbrzymy, które wywodziły się z centrum galaktyki. Tam zostały przyspieszone przez czarną dziurę. Przed pięciu laty informowaliśmy o odkryciu nowej kategorii gwiazd hiperprędkościowych. To obiekty mniej więcej wielkości Słońca, które prawdopodobnie nie pochodzą z centrum galaktyki, zatem mechanizm ich przyspieszenia musiał być inny niż obecność czarnej dziury.
      LAMOST-HVS to najbliższa Słońcu gwiazda hiperprędkościowa. Naukowcom z University of Michigan udało się, dzięki użyciu Teleskopu Magellana i satelity Gaia, prześledzić trasę, jaką przez ostatnie 33 miliony lat przebyła ta gwiazda. Obecnie porusza się ona z prędkością 568 km/s (2 044 800 km/h).
      Jedna z teorii mówiąca o powstawaniu gwiazd hiperprędkościowych zakłada, że to pozostałości układu podwójnego, który znalazł się zbyt blisko czarnej dziury. Ta wchłonęła jedną z gwiazd, a drugą przyspieszyła do prędkości pozwalającej na wyrwanie się z objęć grawitacyjnych galaktyki.
      Jednak gdy prześledzono trasę LAMOST-HVS okazało się, że w ciągu ostatnich 33 milionów lat nie zbliżyła się ona nawet do czarnej dziury. Musiało przyspieszyć ją coś innego.
      Do wyrzucenia gwiazdy z galaktyki potrzebne jest niezwykle silne oddziaływanie grawitacyjne. Autorzy najnowszych badań uważają, że może ono zostać wytworzone przez gromadę gwiazd, w której znajduje się co najmniej kilkanaście gwiazd o masie co najmniej 30 mas Słońca. Jeśli LAMOST-HVS znalazła się blisko takiej gromady, mogła zostać przyspieszona do hiperprędkości. Alternatywnym rozwiązaniem byłoby spotkanie z czarną dziurę o masie około 100 mas Słońca.
      Czarne dziury o tak niewielkiej masie są od dawna przedmiotem spekulacji i poszukiwań. Dotychczas przeprowadzono kilka obserwacji, które mogłyby potwierdzać ich istnienie, jednak wciąż brak jednoznacznych dowodów. Jednak uważa się, że takie czarne dziury mogą powstawać w masywnych gromadach gwiazd, takich, jaka mogła przyspieszyć LAMOST-HVS.
      Naukowcy, którzy prześledzili historię LAMOST-HVS stwierdzili, że tam, gdzie gwiazda znajdowała się przed 33 milionami lat nie widać żadnej masywnej gromady gwiazd. Jednak taka gromada z łatwością mogłaby zostać przesłonięta przez pył, więc fakt, że niczego tam nie widzimy, nie oznacza, że niczego tam nie ma. Badania wykazały, że gwiazda pochodzi z Ramienia Węgielnicy, które trudno jest obserwować z Ziemi. Jeśli udałoby się zaobserwować tam gromadę gwiazd, być może zdobylibyśmy dowody na istnienie niewielkich czarnych dziur.
      Tak czy inaczej, pewne jest, że LAMOST-HVS została przyspieszona przez coś innego niż Saggitarius A* w centrum galaktyki.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Droga Mleczna zderzy się z inną galaktyką znacznie wcześniej, niż dotychczas przewidywano. Jak informowaliśmy, za około 4 miliardy lat dojdzie do zderzenia Drogi Mlecznej i Andromedy. Naukowcy z Durham University poinformowali właśnie, że wcześniej dojdzie do innego zderzenia, uderzy w nas Wielki Obłok Magellana. Po tej kolizji Droga Mleczna może zacząć przypominać inne galaktyki spiralne.
      Nasza galaktyka nie jest typową galaktyką spiralną. Jeśli przyjrzymy się jej rozmiarom, to okaże się, że jej czarna dziura jest o rząd wielkości zbyt mała. W halo Drogi Mlecznej znajduje się znacznie mniej ciężkich pierwiastków, niż w halo innych galaktyk spiralnych. W końcu zaś, największa galaktyka satelitarna Drogi Mlecznej – Wielki Obłok Magellana – jest niezwykle duża.
      Badacze z Durham University odkryli, że Wielki Obłok Magellana jest bardziej masywny, niż się dotychczas wydawało i z powodu swojej olbrzymiej masy skręca właśnie w stronę Drogi Mlecznej. Do zderzenia dojdzie za około 2,4 miliarda lat.
      W wyniku zderzenie może zostać obudzony Saggitarius A*, czyli czarna dziura naszej galaktyki. Powiększy się ona nawet 10-krotnie, pochłaniając otaczającą ją materię. A im bardziej gwałtowny będzie to proces, tym więcej promieniowania będzie emitowane z okolic czarnej dziury. Promieniowanie to nie powinno zaszkodzić życiu na Ziemi, o ile jeszcze będzie ono istniało. Jednak zagrożeniem dla Układu Słonecznego może być sama kolizja. O ile zderzenia z galaktyką Andromedy Układ Słoneczny nie odczuje, to istnienie minimalne ryzyko, że w wyniku kolizji z Wielkim Obłokiem Magellana Słońce i jego planety zostaną wyrzucone w przestrzeń kosmiczną.
      Wielki Obłok Magellana to najjaśniejsza galaktyka satelitarna Drogi Mlecznej. Znalazła się ona w naszym sąsiedztwie zaledwie 1,5 miliarda lat temu i znajduje się w odległości około 163 000 lat świetlnych od naszej galaktyki. Jeszcze do niedawna naukowcy sądzili, że albo będzie krążyła wokół Drogi Mlecznej przez kolejne miliardy lat, albo uwolni się od jej towarzystwa grawitacyjnego i się od nas oddali.
      Najnowsze pomiary wskazują jednak, że Wielki Obłok Magellana zawiera dwukrotnie więcej ciemnej materii niż sądzono. Galaktyka szybko traci energię i wchodzi na kurs kolizyjny z Drogą Mleczną, co może mieć katastrofalne skutki dla Układu Słonecznego. Możemy nie wyjść z tego cało. Istnieje niewielkie ryzyko, że wskutek kolizji Układ Słoneczny zostanie wyrzucony z Drogi Mlecznej i będzie błąkał się w przestrzeni kosmicznej, mówi główny autor najnowszych badań, doktor Marius Cautun z Instytutu Kosmologii Obliczeniowej Durham University.

      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Zdaniem międzynarodowego zespołu astronomów w Drodze Mlecznej znajduje się co najmniej 100 miliardów planet. Takie wyniki uzyskano na podstawie szczegółowych analiz dotyczących trzech planet pozasłonecznych.
      Naukowcy doszli do wniosku, że średnio na jedną gwiazdę w naszej galaktyce przypada jedna planeta. Jeśli mają rację, to w odległości 50 lat świetlnych od Ziemi powinno znajdować się co najmniej 1500 planet.
      Co więcej uczeni twierdzą, że planet wielkości Ziemi jest ponad 10 miliardów.
      Wyniki badań prowadzonych za pomocą trzech głównych technik, w tym za pomocą mikrosoczewkowania grawitacyjnego dają podobne wyniki - planety nie tylko są czymś powszechnym w naszej galaktyce, ale mniejszych planet jest więcej niż większych. To zachęca do poszukiwania zamieszkanych planet - mówi Stephen Kane z Exoplanet Science Institute na Caltechu (California Institute of Technology).
      Obecne badania przeprowadzono niezależnie od badań Takahiro Sumiego z Osaka University, który twierdzi, że istnieją setki miliardów planet o orbitach większych od orbity Saturna lub poruszających się poza orbitami gwiazd.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Podczas 219. spotkania Amerykańskiego Towarzystwa Astronomicznego poinformowano, jakiego koloru jest... Droga Mleczna. Jej barwa widziana z Ziemi nie odpowiada rzeczywistemu kolorowi.
      Jak poinformowali astronomowie, Droga Mleczna jest... biała, ale ma inny odcień niż możemy zaobserwować. Jej barwa jest taka, jak kolor czystego śniegu godzinę po wschodzie lub godzinę przed zachodem Słońca. Taki właśnie kolor dominuje w naszej galaktyce.
      Tego typu informacja nie jest tylko i wyłącznie ciekawostką. Dla astronomów jednym z najważniejszych parametrów jest rzeczywisty kolor galaktyk. Mówi on, ile lat liczą sobie gwiazdy, jak dawno powstały, czy nadal się formują czy też istnieją od miliardów lat - wyjaśnia Jeffrey Newman z University of Pittsburgh.
      Określenie koloru Drogi Mlecznej nie było łatwe. Po pierwsze, sami stanowimy jej część, zatem nie możemy obserwować jej z zewnątrz. Po drugie, większość widoku blokuje pył.
      Dlatego też Newman i jego student Tim Licquia posłużyli się metodą pośrednią. Znając masę Drogi Mlecznej i tempo formowania się gwiazd, skorzystali ze Sloan Digital Sky Survey, w którym znajdują się dane o milionie galaktyk. Wybrali z nich galaktyki o podobnych charakterystykach do Drogi Mlecznej i uśrednili wyniki. Najlepszy opis koloru, jaki mogę dać, to kolor, który zobaczymy, gdy godzinę po świcie lub godzinę przed zmierzchem będziemy patrzyli na świeży wiosenny śnieg o drobnych ziarnach. Właśnie takie spektrum światła mogą widzieć astronomowie obserwujący z zewnątrz Drogę Mleczną - dodał Newman. Temperatura koloru mieści się pomiędzy tradycyjną żarówką a słońcem w zenicie.
×
×
  • Create New...