Galaktyczne fikołki. Czy Droga Mleczna mogła kiedyś obrócić się na bok?
Droga Mleczna liczy sobie 13,6 miliardów lat, czyli jest niemal tak wiekowa, jak znany nam Wszechświat. Nie zawsze wyglądała tak, jak teraz. W swojej długiej historii doświadczyła radykalnej zmiany orientacji. Można powiedzieć, że przewróciła się na bok. Jak do tego doszło pokazują wyniki nowych badań oraz symulacji.
Nasza Galaktyka sprawia wrażenie stabilnej i uporządkowanej. Wygląda jak spokojnie płynące przez przestrzeń frisbee. Jednak wrażenie a rzeczywistość to dwie różne rzeczy. Nowe badania symulacyjne prowadzone przez zespół astronomów z Durham University sugerują, że w rzeczywistości historia Drogi Mlecznej była burzliwa. Cały dysk galaktyki mógł przez miliardy lat stopniowo przechylać się w obrębie halo ciemnej materii na skutek dawnych zderzeń z mniejszymi galaktykami. To kolejny dowód na to, że licząca 13,6 miliarda lat Droga Mleczna przeszła wiele gwałtownych zmian, co może też tłumaczyć niektóre jej zagadkowe cechy. Spiralny dysk Drogi Mlecznej Większość gwiazd Drogi Mlecznej znajduje się w jej płaskim, spiralnym dysku. Otacza go znacznie większe, ale dużo bardziej rozrzedzone halo gwiazdowe. Tworzą je przede wszystkim gwiazdy, które pierwotnie powstały w mniejszych galaktykach, a następnie zostały włączone do Drogi Mlecznej w wyniku galaktycznych zderzeń. Z obserwacji prowadzonych w ramach zakończonej już misji Gaia wynika, że halo gwiazdowe Drogi Mlecznej obraca się bardzo powoli. Astronomowie nie potrafili jednak dotąd wyjaśnić, dlaczego tak się dzieje. Aby zrozumieć zmiany zachodzące w naszym kosmicznym domu, najlepiej jest zestawić je z danymi o innych, podobnych do naszej galaktykach. Naukowcy przeanalizowali ewolucję 25 galaktyk podobnych do Drogi Mlecznej. Wszystkie zostały odtworzone w ramach zestawu symulacji kosmologicznych Auriga. Pozwoliło to prześledzić rozwój wybranych galaktyk na przestrzeni miliardów lat. Badania wykazały, że galaktyki, których halo gwiazdowe obraca się najwolniej, mają dwie wspólne cechy: w przeszłości przeszły potężne, czołowe zderzenie z inną galaktyką; w trakcie ewolucji zmieniła się także orientacja ich dysku. Galaktyczne kolizje – Wiemy już, że Droga Mleczna doświadczyła w przeszłości potężnego zderzenia czołowego z galaktyką znaną jako Gaia–Sausage–Enceladus. Dlatego uważamy, że dysk Drogi Mlecznej najprawdopodobniej zmienił kiedyś swoją orientację – powiedział kierujący projektem astronom Kirill Batrakov. Wspomniana przez astronoma galaktyka Gaia–Sausage–Enceladus była masywną galaktyką karłowatą, która około 10–11 miliardów lat temu zderzyła się z młodą Drogą Mleczną i została przez nią wchłonięta. To połączenie galaktyk jest największym wydarzeniem we wczesnej historii Drogi Mlecznej. Przekształciło naszą Galaktykę i pozostawiło po sobie miliardy gwiazd poruszających się po silnie wydłużonych orbitach. Odkrycie śladów dawnej zmiany orientacji dysku daje astronomom nowy sposób badania ewolucji Drogi Mlecznej i pośrednie wskazówki o ruchu otaczającego ją halo ciemnej materii. Oznacza to też, że większość gwiazd – być może nawet Słońce – poruszała się kiedyś po innych trajektoriach niż dziś, a pozornie stabilne położenie Układu Słonecznego mogło się w przeszłości zmieniać. Galaktyczny poligon doświadczalny Batrakov podkreśla, że Droga Mleczna jako galaktyka, którą możemy badać najdokładniej, jest kluczowym poligonem doświadczalnym dla badań nad ewolucją galaktyk. Odkrycie zmiany orientacji dysku dopisuje nowy rozdział do jej historii, a najbardziej ekscytujące jest to, że tak złożone wydarzenia można odtworzyć wyłącznie na podstawie dzisiejszych obserwacji. Badanie wykazało również, że rotacja gwiazdowego halo Drogi Mlecznej jest ściśle powiązana z rotacją halo ciemnej materii. Oba składniki mogły ewoluować razem, gdy Galaktyka rosła, wchłaniając mniejsze galaktyki satelitarne. Wyniki dostarczają możliwego wyjaśnienia jednej z nietypowych cech Drogi Mlecznej oraz nowych wskazówek na temat jej powstania i ewolucji. – Odkrycie, że jej dysk zmienił orientację, dopisuje nowy rozdział do tej historii. Musimy uwzględnić go, umieszczając Drogę Mleczną w szerszym kontekście innych galaktyk. Najbardziej ekscytuje mnie to, że tak złożoną historię można odtworzyć wyłącznie na podstawie współczesnych obserwacji – podsumowuje Batrakov. Źródło: Royal Astronomical Society Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i pisarka zajmującą się tematyką popularnonaukową, głównie kosmosem. Absolwentka Uniwersytetu Warszawskiego, przygodę z mediami rozpoczęła ponad 20 lat temu w redakcji „Życia Warszawy”. Poza pisaniem o polskiej i światowej nauce na łamach „National Geographic” współpracuje m.in. z „Wysokimi Obcasami” i kilkoma magazynami premium. Współautorka trzech bestsellerowych książek: „Człowiek – istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Pracuje w Centrum Badań Kosmicznych PAN i współpracuje z polskim Obserwatorium Cerro Murphy w Chile (OCM), którym zarządza CAMK PAN.
Żyjemy w wirtualnej rzeczywistości? Nauka rzuca nowe światło na hipotezę symulacji
Czy świat to symulacja komputerowa? Hipoteza symulacji zakłada, że nasz świat może być wirtualną rzeczywistością stworzoną przez wyższą cywilizację. Jakie są na to dowody?
W tym artykule: Czym jest hipoteza symulacji Co nam grozi? Dowody na symulacje „Od dawna przyjmujemy za pewnik, że grawitacja jest jedną z podstawowych sił natury – jedną z niewidzialnych nici, które utrzymują Wszechświat w całości. Ale załóżmy, że to nieprawda. Załóżmy, że prawo grawitacji jest po prostu echem czegoś bardziej fundamentalnego: produktem ubocznym wszechświata działającego jak komputer” – pisze fizyk Melvin M. Vopson z Uniwersytetu w Portsmouth. Jego praca na ten temat została opublikowana w czasopiśmie „AIP Advances”. Uczony przekonuje, że zachowanie materii pod wpływem grawitacji wcale nie musi być wynikiem oddziaływania siły. Być może jest to sposób, w jaki Wszechświat kompresuje informacje, z którymi musi pracować. Zdaniem Vopsona dokładniejsze analizy sugerują, że nasza rzeczywistość wydaje się zachowywać jak proces obliczeniowy. To wpisuje się w tzw. hipotezę symulacji, którą w 2003 roku przedstawił szwedzki filozof Nick Bostrom. Zajmuje się on głównie tematami związanymi z transhumanizmem, m.in. klonowaniem ludzi, sztuczną inteligencją czy krioniką. Sama koncepcja kojarzy się też z wizjami science fiction, takimi jak w filmach z serii „Matrix”. Czym jest hipoteza symulacji Ogólnie rzecz biorąc, hipoteza symulacji zakłada, że rozwijający się gatunek ludzki – a więc nasi potomkowie – osiągną tak zaawansowaną technologię i będą dysponować tak dużą mocą obliczeniową, że będą w stanie stworzyć skomplikowaną „symulację przodków”. Zrobią to, aby zobaczyć, jak wyglądało przeszłe życie na Ziemi, a być może nawet w całym Wszechświecie. „Byłyby one [postacie w symulacji – przyp. red] dokładnymi symulacjami poprzedników istot, które dokonały symulacji. Dokładnymi na tyle, żeby symulowane umysły były świadome i posiadały te same rodzaje doświadczeń, którymi my dysponujemy. Spróbuj pomyśleć o tej symulacji jak o bardzo realistycznie urządzonym środowisku wirtualnym, ale takim, w którym mózgi zamieszkujące ten świat same stanowią część symulacji” – wyjaśniał Bostrom w artykule, który ukazał się na łamach magazynu „Filozofuj”. Bostrom uważa, że jeśli istnienie symulacji przodków jest możliwe, to bardziej prawdopodobne jest, że znajdujemy się we wnętrzu jednej z takich symulacji (choć nie jesteśmy tego świadomi), niż że jesteśmy rzeczywistymi biologicznymi ludźmi. Co nam grozi? W swojej hipotezie symulacji Bostrom przedstawia trzy twierdzenia. Pierwsze głosi, że prawie wszystkie cywilizacje znajdujące się na naszym poziomie rozwoju technologicznego wyginęły, zanim osiągnęły pułap pozwalający na stworzenie symulacji przodków. Drugie, że liczba technologicznie dojrzałych cywilizacji, które są zainteresowane symulowaniem przodków jest niemal równa zeru. Innymi słowy – że te zaawansowane społeczności nie chcą tworzyć takich symulacji. A trzecie twierdzenie głosi, że „prawie na pewno żyjemy w symulacji komputerowej”. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/teoria-symulacji-czy-swiat-w-ktorym-zyjemy-jest-wirtualny-elon-musk-wsrod-zwolennikow-tej-idei-d696e8e.jpg" width="1000" height="562" alt="Teoria symulacji. Czy świat, w którym żyjemy jest wirtualny? Elon Musk wśród zwolenników tej idei" title="Teoria symulacji. Czy świat, w którym żyjemy jest wirtualny? Elon Musk wśród zwolenników tej idei" /> Przyjmując za filozofem, że wszystkie twierdzenia nie mogą być fałszywe, mamy do wyboru dwa główne scenariusze: Jesteśmy częścią symulacji, ale o tym nie wiemy. Nie jesteśmy w symulacji, ale za to wyginiemy, zanim będziemy mogli taką stworzyć. Zdaniem zwolenników hipotezy symulacji, obecny poziom rozwoju technologii cyfrowych i sztucznej inteligencji wskazuje, że pierwszy scenariusz wcale nie jest nieprawdopodobny. Ale skąd mamy wiedzieć, czy żyjemy w sztucznie zaprogramowanym świecie? Dowody na symulacje W 2017 roku grupa fizyków pod kierunkiem Toma Campbella zaproponowała kilka eksperymentów, które mogłyby zweryfikować prawdziwość hipotezy symulacji. Ich pomysł opiera się na założeniu, że symulacja – jeśli istnieje – ma ograniczone zasoby, a więc nie symuluje wszystkiego we Wszechświecie równocześnie. Mówiąc prościej, w symulacji podobnie jak w grze komputerowej, wczytywane są tylko te fragmenty świata, na które właśnie patrzy „gracz”, a w symulacji – każdy z nas. Kluczem do ustalenia, czy znajdujemy się w symulowanym czy w rzeczywistym świecie, byłoby więc ustalenie, kiedy informacja staje się dostępna dla nas, obserwatorów, a następnie wychwycenie momentu, w którym się „wczytuje” (swoistego błędu Matriksa). Przetestowanie tego – twierdzi zespół – nie jest bardzo skomplikowane i pozostaje w naszym zasięgu. Doświadczenie – wykorzystujące tzw. eksperyment z podwójną szczeliną, pokazujący dwoistą naturę światła– miałoby polegać na zmuszeniu „silnika wirtualnej rzeczywistości do stworzenia nieciągłości w renderowaniu symulacji lub błędu w wytwarzaniu zdarzenia charakterystycznego dla naszej rzeczywistości”. Wyłapanie takiego błędu miałoby być dowodem na to, że nasz świat to tylko symulacja. Kolejnym punktem badań mogłaby być próba uszkodzenia bądź zniszczenia danych dotyczących symulacji. Pytanie tylko, czy wtedy nie wyłączylibyśmy samych siebie? Źródło: The Conversation
Studenci astronomii odkryli jedną z najstarszych gwiazd we Wszechświecie. Powstała kilka miliardów lat po Wielkim Wybuchu
Nic nie wskazywało na to, że 21 marca 2025 roku zapisze się w historii astronomii. A tym bardziej, że historię tę napisze grupa dziesięciorga studentów profesora Alexander Ji z Uniwersytetu w Chicago uczących się analizować dane astronomiczne. Jednak to właśnie oni odkryli jedną z najstarszych gwiazd we Wszechświecie. Gwiazdę, która powstała w satelitarnej galaktyce, a następnie przemieściła się do Drogi Mlecznej.
„Field Course in Astrophysics”, taką nazwę nosi kurs astronomii prowadzony przez prof. Alexa Ji – zastępcę kierownika naukowego projektu SDSS-V. Zajęcia prowadzone są przy wsparciu doktorantów Hillary Andales i Pierre’a Thibodeaux. Kurs jest integralną częścią nauczania studentów studiów licencjackich z astronomii na Uniwersytecie Chicagowskim. Jednak ubiegłoroczni kursanci dokonali czegoś absolutnie niebywałego – odnaleźli gwiazdę należącą do tzw. drugiej populacji gwiazd. Czyli takich, które powstały m.in. z gazu uwolnionego przez supernowe pierwszych gwiazd, jakie powstały po Wielkim Wybuchu. – Ci studenci odkryli coś więcej niż tylko najczystszą gwiazdę. Odkryli swoje niezbywalne prawo do uprawiania fizyki – skomentowała odkrycie Juna Kollmeier, dyrektor SDSS-V. Narodziny gwiazdy SDSS to działający od ćwierć wieku międzynarodowy program współpracy ponad 75 instytucji naukowych z całego świata, którego celem jest udostępnianie danych obserwacyjnych szerokiej społeczności naukowej. W najnowszej fazie projekt wykorzystuje zautomatyzowane zbierania widm milionów obiektów na niebie, co pomaga lepiej zrozumieć, jak gwiazdy, czarne dziury i galaktyki powstają i ewoluują. Na danych z SDSS-V pracuje również prof. Ji oraz jego studenci. W czasie wiosennej przerwy wyjechali oni do obserwatorium Carnegie Science w Chile, gdzie korzystali z instrumentu MIKE (Magellan Inamori Kyocera Echelle) na teleskopach Magellana. Pierwsza noc obserwacyjna odbyła się 21 marca 2025 roku. I już tej nocy druga obserwowana gwiazda – SDSSJ0715-7334 – okazała się tą najważniejszą. SDSSJ0715-7334 składa się niemal wyłącznie z wodoru i helu. Taki skład wskazuje, że jest jedną z najstarszych gwiazd, jakie kiedykolwiek zaobserwowano. Po powstaniu Wszechświata w Wielkim Wybuchu przestrzeń była wypełniona gorącą, gęstą mgłą plazmy składającej się z małych jąder atomowych i swobodnych elektronów. Około 300 000 lat po Wielkim Wybuchu Wszechświat ochłodził się na tyle, że protony i elektrony mogły połączyć się, tworząc neutralny wodór oraz niewielkie ilości helu. To właśnie z gęstych skupisk tego pierwotnego wodoru i helu narodziły się pierwsze gwiazdy, znane jako populacja III. Pierwsze supernowe Pierwiastki cięższe od helu nie były szeroko rozpowszechnione we Wszechświecie aż do momentu, gdy te gwiazdy umarły. Gwiazda SDSSJ0715-7334 zawiera jedynie 0,005% ilości metali obecnych w naszym Słońcu, co czyni ją najmniej „metaliczną” gwiazdą kiedykolwiek zaobserwowaną — ponad dwukrotnie uboższą w metale niż poprzedni rekordzista. Właśnie to wskazuje na jej wiek. Bo jeśli gwiazda prawie nie zawiera pierwiastków cięższych niż wodór i hel, oznacza, że powstała z materii jeszcze przed większością takich eksplozji supernowych. Czyli należy do jednych z pierwszych pokoleń gwiazd we Wszechświecie. Analiza orbity gwiazdy wykazała, że powstała on w Wielkim Obłoku Magellana, a następnie miliardy lat temu przemieściła się do Drogi Mlecznej. Profesor Ji określa ją „starożytnym imigrantem”. Świadek początków – Ten starożytny imigrant daje nam bezprecedensowy wgląd w warunki panujące we wczesnym Wszechświecie. Projekty oparte na dużych zbiorach danych, takie jak SDSS, umożliwiają studentom bezpośrednie uczestnictwo w takich odkryciach – powiedział wykładowca. Kiedyś SDSSJ0715-7334 była gwiazdą o małej masie, podobną do Słońca. Jednak ten wiekowy obiekt zakończył już etap ciągu głównego i stał się czerwonym olbrzymem zbliżającym się do końca życia. Jednak przetrwał wystarczająco długo, by dostarczyć nam wiedzy o odległych epokach. Źródło: Nature Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Dlaczego kawa stygnie, a gwiazdy kiedyś zgasną? Poznaj jedną z podstawowych zasad fizyki
W fizyce istnieje koncept, który przenika każdą warstwę rzeczywistości: od stygnącej filiżanki kawy na kuchennym stole, przez skomplikowane procesy spalania w silniku, aż po ostateczny, mroźny los galaktyk i tajemnicze, grawitacyjne wnętrza czarnych dziur. To entropia. Co to takiego? Na to i inne pytania odpowiadamy poniżej.
Spis treści: Definicja entropii Aspekt fizyczny Ostateczny spokój Energia, choć niezniszczalna, nieustannie degraduje się do form mniej użytecznych. Czas jest zasobem wyczerpywalnym. To wszystko mówi nam entropia. Gdy we Wszechświecie osiągnie maksimum, a jest to nieuniknione, nie będzie już niczego. Ustanie każdy proces, jaki zachodzi w niekończącej się przestrzeni. Jednak paradoksalnie, to właśnie dążenie do wzrostu entropii napędza procesy życiowe. W ostatecznym rozrachunku miara ta nie jest wrogiem. Jest ceną, jaką płacimy za to, że we Wszechświecie w ogóle cokolwiek się dzieje. Bez niej świat byłby statycznym obrazem, wiecznym „teraz”, bez przeszłości i bez przyszłości. Definicja entropii Mówiąc o entropii na myśli trzeba mieć termodynamiczną funkcję stanu, określającą kierunek przebiegu procesów spontanicznych w odosobnionym układzie termodynamicznym. Należy ją rozpatrywać jako miarę stopnia nieuporządkowania układu i rozproszenia energii. Przemysłowa konieczność i geniusz Rudolfa Clausiusa Korzenie entropii tkwią nie w abstrakcyjnych rozważaniach kosmologicznych, a w bardziej przyziemnym problemie. W połowie XIX wieku w Europie rozrastała się sieć kolei, fabryki włókiennicze pracowały pełną parą, a inżynierowie i fizycy głowili się nad sprawnością silników cieplnych. Był to czas, gdy nauka musiała nadążyć za przemysłem. Wiedziano już, że energia jest zachowana. Mówiła o tym pierwsza zasada termodynamiki. James Prescott Joule pokazał, że praca mechaniczna i ciepło są równoważne. Jednak coś w tym obrazie było niekompletne. Mianowicie inżynierowie zauważyli, że w każdym procesie zamiany ciepła na pracę część energii zdawała się „uciekać”. Nie znikała ona w sensie bilansu energetycznego. Byłoby to naruszeniem zasady zachowania energii. Stawała się jednak niedostępna do dalszego wykorzystania, czyli po prostu – bezużyteczna. Ciepło ma naturalną tendencję do rozpływania się – uciekania z miejsc gorących do zimnych, a odzyskanie go wymaga nakładu pracy, co wówczas czyniło proces nieopłacalnym. Istniała ukryta asymetria w naturze, której ówczesna fizyka newtonowska, symetryczna w czasie, nie potrafiła wyjaśnić. Poszukiwanie nowej zmiennej stanu Ferment ten spróbował uporządkować Rudolf Julius Emanuel Clausius, niemiecki fizyk. W latach 1850–1865 podjął on tytaniczną pracę nad pogodzeniem intuicji Nicolasa Léonarda Sadi Carnota z nowymi odkryciami Joule’a na temat natury energii. Clausius zrozumiał, że aby opisać zachowanie silników cieplnych potrzebna jest nie jedna, a dwie fundamentalne zasady. Pierwsza mówiła o ilości energii. Druga musiała wskazywać na jej jakość i kierunek przepływu. Clausius sformułował obserwację, którą wówczas można było określić mianem przełomowej. Zauważył, że ciepło nie może samoistnie przejść z ciała zimniejszego do cieplejszego bez zachodzenia innych zmian w otoczeniu. Żeby móc ująć to w ramy matematyczne, potrzebował nowej wielkości fizycznej. W 1854 roku sformułował to, co początkowo nazwał „wartością równoważną transformacji”. Dostrzegł pewną prawidłowość w cyklach termodynamicznych. Dla procesów idealnych, odwracalnych, suma ilorazów ciepła wymienionego przez układ do temperatury, w której ta wymiana zachodziła, zawsze równała się zeru. Matematycznie zapisywał to jako całkę po cyklu zamkniętym, w której wielkość dQ/T jest różniczką zupełną nowej funkcji stanu. Funkcji, która zależy tylko od aktualnego stanu układu (jego ciśnienia, temperatury, objętości), a nie od historii tego, jak układ do tego stanu dotarł. Dlaczego „entropia”? W 1865 roku nadał nazwę nowej funkcji. Będąc purystą językowym i człowiekiem o głębokiej świadomości wagi swojego odkrycia, szukał słowa, które brzmiałoby uniwersalnie i korespondowało z już istniejącym pojęciem energii. Chciał podkreślić, że są to dwie fundamentalne wielkości fizyczne, rządzące Wszechświatem. W swoim przełomowym artykule z 1865 roku pisał, że nazwę woli zaczerpnąć z języków starożytnych, by mogła ona oznaczać to samo we wszystkich żywych językach. Ukuł więc słowo „entropia”, gdzie greckie „tropē” oznacza „zwrot” lub „transformację”, a przedrostek „en” – „wewnątrz” lub „zawartość”. Zatem w jego zamyśle entropia miała być miarą „zawartości transformacji” układu. Clausius zakończył swoją pracę dwoma zdaniami, które stały się jednymi z najczęściej cytowanych słów w historii nauki: „Energia świata jest stała” i „Entropia świata dąży do maksimum”. To drugie stało się fundamentem drugiej zasady termodynamiki w jej najbardziej ogólnej formie. Przewiduje ono, że Wszechświat nieuchronnie zmierza ku stanowi ostatecznej równowagi, co później zyskało mroczną i pobudzającą wyobraźnię nazwę śmierci cieplnej Wszechświata. Aspekt fizyczny W ujęciu klasycznym, entropia jest definiowana operacyjnie poprzez zjawisko wymiany ciepła. To podejście inżynierskie, fenomenologiczne, które nie wymaga wiary w istnienie atomów (to nadeszło dopiero wraz z odkryciem dokonanym przez Ludwiga Boltzmanna), by być skutecznym narzędziem obliczeniowym. Kluczowym aspektem jest jakość energii. Dodając określoną wartość energii cieplnej (np. 100 dżuli) do wnętrza rozgrzanego pieca hutniczego, gdzie temperatura absolutna, w której następuje przepływ, jest bardzo wysoka, zmiana entropii będzie znikoma, bo układ jest „schaotyzowany” wysoką temperaturą i dodanie energii niewiele zmienia. Jeżeli jednak owe 100 dżuli doda się do kryształu lodu, zmiana entropii będzie znacznie większa, a do uporządkowanego układu wkradnie się chaos. Wynika z tego, że entropia mierzy stopień degradacji energii. Energia skoncentrowana (wysoka temperatura) ma niską entropię i jest wysoce użyteczna. Energia rozproszona ma wysoką entropię i jest praktycznie bezużyteczna do celów technicznych. Strażnik rzeczywistości Druga zasada termodynamiki, w ujęciu entropowym, jest jednym z najsurowszych praw fizyki. Stwierdza ona, że w układzie izolowanym entropia nigdy nie maleje. To prawo definiuje tzw. strzałkę czasu dla procesów fizycznych, odróżniając przeszłość od przyszłości. Przykładowo, łącząc dwa bloki metalu – gorący A i zimny B – ciepło popłynie spontanicznie z A do B. A straci ciepło, więc jego entropia zmaleje. B zyska ciepło, więc jego entropia wzrośnie. Zysk entropii w ciele zimnym góruje nad stratą w ciele gorącym. Całkowita entropia układu wzrosła. Ostateczny spokój Na koniec warto wrócić do twierdzenia Clausiusa, według którego entropia świata dąży do maksimum. Jaki jest ostateczny cel tej „podróży”? Odpowiedź jest tylko jedna – jest nim stan termodynamicznej równowagi, znany w nauce jako śmierć cieplna. W tym scenariuszu wszystkie gwiazdy wypalą swoje paliwo nuklearne i zgasną. Procesy gwiazdotwórcze ustaną, gdy gaz w galaktykach zostanie rozproszony lub zużyty. Czarne dziury, będące ostatnimi magazynami energii, powoli wyparują. Temperatura wyrówna się w całym kosmosie, zbliżając się asymptotycznie do zera absolutnego, ale nigdy go nie osiągając w pełni w sensie energetycznej użyteczności. W stanie maksymalnej entropii nie będzie różnic temperatur. Bez tego nie będzie przepływu ciepła. Bez przepływu ciepła nie można wykonać żadnej pracy. Życie, myślenie, działanie maszyn, czy nawet ruch planet stanie się niemożliwy w sensie termodynamicznym. Będzie to stan wiecznej, niezmiennej „ciszy” – koniec historii Wszechświata. Źródło: National Geographic Polska Nasz autor Artur Białek Współpracownik National-Geographic.pl. Wcześniej związany m.in. z redakcjami regionalnymi, technologicznymi i motoryzacyjnymi. Pisał dla tytułów takich jak: „Kulisy Powiatu”, „AndroidNow” (gdzie pełnił także funkcję redaktora naczelnego) i „Bezpieczna Podróż”. Z wykształcenia jest ekonomistą, ale bardziej z przypadku niż zamiłowania. Jego największą pasją są podróże, zwłaszcza do miejsc wysokich, stromych i skalistych. Niewiele brakuje mu do zdobycia Korony Gór Polski, ale jego ambicje sięgają dalej. Lepiej niż w otoczeniu betonu i wielkopłytowej zabudowy czuje się wśród drzew i gór, które są jego największą miłością (zaraz obok ekosystemów leśnych), a obiektyw jego aparatu woli architekturę zabytkową niż nowoczesną. Najbardziej interesuje go historia współczesna, jako ta najlepiej poznana i pozostawiająca najmniej znaków zapytania. Wszystkie zwierzęta uważa za równorzędnych mieszkańców Ziemi. Zgodnie ze swoimi zainteresowaniami, w „National-Geographic.pl” pisze przede wszystkim o przyrodzie i historii. Zagorzały przeciwnik betonozy. Prywatnie opiekun dwóch wspaniałych gryzoni.
Droga Mleczna i galaktyki Grupy Lokalnej tworzą kosmiczne prześcieradło. Nowe analizy na miarę Nagrody Nobla
W matematyce i w fizyce sfera jest kształtem idealnym. W latach 50. ubiegłego wieku założono, że również struktury we Wszechświecie tworzą sfery. Rozkład galaktyk w naszej Grupie Lokalnej też miał tworzyć kulę. Jednak obserwacje nie zgadzały się z teorią. Teraz, dzięki cyfrowemu bliźniakowi Grupy Lokalnej wiemy, że galaktyki w naszym kosmicznym sąsiedztwie tworzą raczej rozległe i cienkie kosmiczne prześcieradło. Badania te obalają koncepcję akceptowaną przez 70 lat.
Dlaczego bliskie nam galaktyki oddalają się od Drogi Mlecznej, zamiast być przyciągane jej potężną grawitacją? To pytanie nie daje spokoju astronomom od wielu lat. Prawo Hubble’a Wszystko zaczęło się od Edwina Hubble’a, który wykorzystując teleskop Hookera w Mount Wilson Observatory dostrzegł, że im dalej znajduje się jakaś galaktyka, tym szybciej się oddala. Zależność ta znana jest jako prawo Hubble’a i jest jednym z najważniejszych dowodów na rozszerzanie się Wszechświata oraz tego, że rozpoczął się od Wielkiego Wybuchu. Już w czasach Hubble’a astronomowie wiedzieli jednak, że ten schemat nie jest powszechny. Jednym z ważnych wyjątków jest nasza sąsiednia galaktyka Andromedy, która zbliża się do Drogi Mlecznej z prędkością około 100 kilometrów na sekundę. Ale to generowało kolejną zagwozdkę. Dlaczego większość dużych galaktyk w pobliżu naszej, z wyjątkiem Andromedy, wydaje się oddalać od nas zamiast być przyciągana do środka przez grawitację? Jest to zaskakujące, ponieważ galaktyki te znajdują się w pobliżu Grupy Lokalnej (czyli Drogi Mlecznej, Galaktyki Andromedy i dziesiątek mniejszych galaktyk), której łączna masa powinna wywierać zauważalny wpływ grawitacyjny. Kosmiczne prześcieradło Tematowi przyjrzał się zespół badawczy z Instytutu Kapteyna w Groningen, kierowany przez dr. Ewouda Wempe. Korzystając z zaawansowanych symulacji komputerowych badacze odkryli, że materia otaczająca Grupę Lokalną jest ułożona w szeroką i płaską strukturę rozciągającej się na dziesiątki milionów lat świetlnych. Struktura ta obejmuje nie tylko zwykłą materię, ale także niewidzialną ciemną materię otaczającą galaktyki. Nad i pod tą spłaszczoną warstwą znajdują się kosmiczne pustki. Jest to o tyle ciekawe, że – jak wspomnieliśmy wcześniej – od lat 50. ubiegłego wieku powszechnie uznawano, iż nasza Grupa Lokalna jest sferą. Nowe badania burzą ten światopogląd i zmuszają do przemyślenia tego, co w kosmosie wydaje się mam pewne. <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/jak-umrze-nasza-galaktyka-wyparuje-pozostanie-po-niej-rozlegle-cmentarzysko-martwych-gwiazd-fot-getty-images-96cbae5.jpg" width="2121" height="1414" alt="Jak umrze nasza Galaktyka? Wyparuje. Pozostanie po niej rozległe cmentarzysko martwych gwiazd (fot. Getty Images)" title="Jak umrze nasza Galaktyka? Wyparuje. Pozostanie po niej rozległe cmentarzysko martwych gwiazd (fot. Getty Images)" /> Jedyną możliwością realnego przebadania zjawiska była praca na modelach z wykorzystaniem symulacji tworzonych przez superkomputer. Naukowcy rozpoczęli od warunków panujących we wczesnym Wszechświecie. Wykorzystali pomiary mikrofalowego promieniowania tła, aby oszacować, jak materia była rozłożona krótko po Wielkim Wybuchu. Następnie komputer przeprowadził proces ewolucji tego wczesnego Wszechświata w czasie, aż powstał układ odpowiadający dzisiejszej Grupie Lokalnej. Wirtualny bliźniak Powstałe symulacje odtwarzają masy, położenia i ruchy Drogi Mlecznej oraz Andromedy, a także pozycje i prędkości 31 galaktyk znajdujących się tuż poza Grupą Lokalną. Ponieważ model tak bardzo przypomina nasze otoczenie kosmiczne, badacze opisują go jako „wirtualnego bliźniaka” naszego środowiska kosmicznego. – Badamy wszystkie możliwe lokalne konfiguracje wczesnego Wszechświata, które ostatecznie mogły doprowadzić do powstania Grupy Lokalnej. To wspaniałe, że mamy teraz symulację zgodną zarówno z obecnym modelem kosmologicznym, jak i z dynamiką naszego lokalnego otoczenia – skomentował główny autor badania Ewoud Wempe. Gdy model uwzględnia płaski rozkład materii, otaczające galaktyki oddalają się od nas z prędkościami podobnymi do tych, które rzeczywiście obserwujemy. Mimo grawitacyjnego przyciągania Grupy Lokalnej galaktyki znajdujące się w tej płaszczyźnie są pod wpływem dodatkowej masy rozłożonej w tej samej płaszczyźnie. Ta odległa masa równoważy grawitację Grupy Lokalnej. Tymczasem obszary poza płaszczyzną zawierają bardzo niewiele galaktyk, co wyjaśnia, dlaczego nie obserwujemy obiektów spadających na kosmiczne prześcieradło z tych kierunków. – Padliśmy ofiarą naszych własnych założeń, że wszechświat jest izotropowy, taki sam w każdym kierunku – komentuje badania dr Paulina Karczmarek z Rolf Chini Cerro Murphy Observatory w Chile, zarządzanego przez Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika PAN. Zdaniem astronomki mamy do czynienia ze strukturą, której nikt się nie spodziewał, a nowe odkrycie mogą diametralnie zmienić nasze postrzeganie kosmosu. Rozwiązanie było przed naszymi oczami – Zaawansowane symulacje przeprowadzone przez zespół z Instytutu Kapteyna w Groningen pokazują, że nasza Grupa Lokalna galaktyk: dwie duże galaktyki spiralne, czyli Droga Mleczna oraz Andromeda, a także 31 innych galaktyk dryfuje na rozległej i stosunkowo płaskiej strukturze. Takim kosmicznym naleśniku o średnicy 10 megaparseków i grubości 1.6 megaparseka – mówi Paulina Karczmarek. Badaczka podkreśla, że rozwiązanie tej zagadki było cały czas przed naszymi oczami. Wszystkie galaktyki karłowate znajdują się w jednej płaszczyźnie z naszą Drogą Mleczną i Andromedą (mają niskie szerokości supergalaktyczne). Jak do tej pory nie odkryliśmy żadnych galaktyk, które znajdowałyby się ponad lub poniżej naszego kosmicznego prześcieradła. – Jeśli tam są, mają ogromne prędkości i spadają na „prześcieradło” z tych kosmicznych pustek, co pokazuje symulacja. Aby umocnić teorię prześcieradła dobrze byłoby zaobserwować nową galaktykę karłowatą w pustce nad lub pod prześcieradłem. Pustka oznacza dużo mniejszą gęstość tej przestrzeni więc i dużo mniejsze szanse na znalezienie jakiejś masy w postaci galaktyki, ale nie zerowe, więc mamy nadzieję, że to się kiedyś uda – podsumowuje Paulina Karczmarek. Źródło: Nature Astronomy Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Astronomowie odsłaniają „rusztowanie” Wszechświata. Czym są mosty materii łączące gromady galaktyk?
FAST – 500-metrowy, największy na świecie radioteleskop z pojedynczą czaszą – umożliwił chińskim astronomom odnalezienie kosmicznej nici składającej się z szesnastu galaktyk różnego typu oraz pięciu pozbawionych gwiazd skupisk gazu. Struktura rozciąga się na niemal 3 miliony lat świetlnych i jest tylko jednym z włókien olbrzymiego rusztowania Wszechświata.
W jednej z książek napisałam, że jesteśmy mniej niż pyłkiem na bucie Wszechświata, gdyby oczywiście Wszechświat nosił buty. Faktem jest, że ogrom kosmicznych struktur jest często trudny do pojęcia. Co, w mojej opinii, najlepiej pokazuje kosmiczna sieć – gargantuiczna trójwymiarowa struktura stworzona z nici galaktyk. Kosmiczna sieć Gdy patrzymy na rozmieszczenie galaktyk w bardzo dużej skali, okazuje się, że nie są one rozrzucone przypadkowo. Zamiast tego tworzą ogromną, trójwymiarową strukturę przypominającą sieć lub rusztowanie. Składa się ona z: cienkich, długich nici zbudowanych z galaktyk i gazu zwanych filamentami, węzłów, czyli miejsc przecinania się filamentów; to właśnie tam znajdują się wielkie gromady galaktyk, pustki – obszarów pozbawionych galaktyk. Większość galaktyk znajduje się wzdłuż filamentów. A astronomowie z Chińskiej Akademii Nauk właśnie wyciągnęli jedno takie włókno z ogromnego, trójwymiarowego gobelinu Wszechświata. Galaktyczna autostrada Opublikowane w serwisie preprintów arXiv badanie dotyczy ułożonych w niemal równej linii galaktyk będących częścią Supergromady Wielkiej Niedźwiedzicy. Linia ta rozciąga się na niemal trzy miliony lat świetlnych. Dla lepszego zrozumienia tej wielkości warto dodać, że nasza, wcale nie mała galaktyka Drogi Mlecznej ma od 100 do 120 lat świetnych średnicy, a odległość między Ziemią a Słońcem to nieco ponad 8 minut świetlnych. Odkrycie chińskich naukowców odsłania delikatny, cienki filament – kosmiczną autostradą kierującą przepływem gazu, który zasila nowe pokolenia gwiazd i galaktyk. Ścieżkę zdominowaną przez ciemną materię, w której galaktyki rodzą się i ewoluują w zsynchronizowanym kosmicznym tańcu. – Co istotne, ten konkretny filament jest niezwykle cienki — jego grubość jest porównywalna ze średnicą pojedynczej galaktyki. Zaobserwowaliśmy zgodność orientacji spinów galaktyk z osią filamentu oraz gradient prędkości wzdłuż jego struktury. Wyniki te silnie wskazują na obecność zimnego przepływu akrecyjnego wzdłuż filamentu, który może przyczyniać się do powstawania i wzrostu galaktyk – napisali badacze we wstępie do artykułu. Najnowszą obserwację umożliwił chiński teleskop FAST (Five-hundred-meter Aperture Spherical Radio Telescope). Jego niezwykła czułość pozwoliła astronomom zajrzeć w wyjątkowo słabo widoczne lub rozproszone regiony. Korzystając z obserwacji neutralnego wodoru atomowego wykonanych przez FAST, zespół zidentyfikował grupę 16 galaktyk o niemal liniowym rozmieszczeniu, rozciągającym się z północnego wschodu na południowy zachód. Galaktyczna kolebka Nowo zidentyfikowany filament stanowi przykład kosmicznej „kolebki”, w której grawitacja ciemnej materii tworzy warunki do łączenia się galaktyk i rozpoczęcia ich drogi przez Wszechświat. Sugeruje to, że nawet te słabe struktury odgrywają kluczową rolę w rozwoju kosmicznym. Dopiero zaczynamy pojmować ich pełny zasięg i długoterminową rolę w ewolucji galaktyk. Tego typu liniowe układy nie są przypadkowe. Wskazują na istnienie niewidzialnej kosmicznej sieci i pokazują, jak wciąż tajemnicza ciemna materia kieruje formowaniem się galaktyk. Jej grawitacyjne oddziaływanie w obrębie filamentów przypomina kosmiczny lejek, przyciągając gaz i pył oraz dostarczając surowca do powstawania nowych gwiazd i galaktyk. Bo, podobnie jak organizmy żywe, galaktyki nie są statyczne. Rodzą się, rosną, zmieniają swój wygląd, a czasem nawet łączą się z innymi galaktykami w ciągu miliardów lat. Źródło: ArXiv Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Czy coś mogło istnieć przed początkiem wszystkiego? Choć brzmi to paradoksalnie, kilkoro fizyków próbuje się dowiedzieć
Znany nam świat narodził się w wyniku Wielkiego Wybuchu około 14 miliardów lat temu. Cała materia i energia Wszechświata były wtedy skupione w jednym punkcie o nieskończonej gęstości i temperaturze. Do dziś jednak fizyka nie potrafi w pełni opisać samego aktu narodzin kosmosu: w pobliżu tej granicy przestają działać znane prawa przyrody, a pojęcia czasu i przestrzeni tracą swoje zwykłe znaczenie. Mimo to grono fizyków chce sprawdzić co działo się przed początkiem wszystkiego.
Gdy w filmach popularnonaukowych pokazywany jest początek Wszechświata, zwykle obrazy prezentują ogrom i piękno gromad i supergromad galaktyk, które w przyspieszonym tempie zwijają się do coraz mniejszych i mniejszych, aż do punktu znanego wszystkim jako Wielki Wybuch. Teoria Wielkiego Wybuchu, która w przyszłym roku będzie obchodziła stulecie istnienia, jest najlepszym i popartym obserwacjami wytłumaczeniem tego, skąd wzięło się wszystko, co nas otacza. Pierwotny atom i przejście między wszechświatami W 1927 roku Georges Lemaître, belgijski ksiądz i fizyk jako pierwszy zaproponował, że Wszechświat się rozszerza. To on wysunął hipotezę, że wszystko zaczęło się od „pierwotnego atomu” – zalążka późniejszej koncepcji Wielkiego Wybuchu. To również Lemaître stworzył matematyczne podstawy tej teorii. Dwa lata później Edwin Hubble wykazał obserwacyjnie, że galaktyki oddalają się od siebie. Jego odkrycie, znane jako prawo Hubble’a, potwierdziło, że Wszechświat się rozszerza – co silnie wsparło ideę Lemaître’a. Wreszcie w 1964 roku Arno Penzias i Robert Wilson odkryli kosmiczne mikrofalowe promieniowanie tła (CMB), co stanowiło kluczowy dowód na to, że Wszechświat był kiedyś gorący i bardzo gęsty. Niedawno głośno było o rewizjonistycznych hipotezach Rogera Penrose’a. Noblista nie zgadza się z poglądem, że czas „po prostu zaczął się” w Wielkim Wybuchu. Sugeruje też, że to ekstremalne zdarzenie mogło być „mostem” między kolejnymi Wszechświatami. Jego zdaniem Wielki Wybuch nie był początkiem, lecz przejściem pomiędzy stanami. Innymi słowy, nim zaistniało to, co uznajemy za początek wszystkiego, musiało istnieć coś innego Numeryczna teoria względności: jak naukowcy próbują zajrzeć przed Wielki Wybuch W ostatnich latach kilkoro fizyków dopracowało sposób, by uchylić kurtynę Wielkiego Wybuchu i zajrzeć poza nią. Uświadomili sobie, że choć nie potrafimy dokładnie rozwiązać równań opisujących tę epokę, możemy czasem zrobić to w przybliżeniu – a to w wielu przypadkach wciąż może być pouczające. Profesor kosmologii i fizyki teoretycznej Eugene Lim z King’s College London, jeden z czołowych zwolenników tych idei, mówi, że dziedzina zwana numeryczną teorią względności zaczyna przynosić odpowiedzi na pytania dotąd uznawane za nierozwiązywalne. Prace Lima i innych dostarczają zaskakujących wskazówek o istnieniu innych wszechświatów, które mogły poprzedzać nasz, a nawet zderzyć się z nim. A to dopiero początek. Wszechświat z superkomputera – Myślę, że ta metoda stanie się coraz powszechniejsza, gdy coraz więcej osób odkryje, jak jest potężna – powiedział Lim w rozmowie z News Scientist. Plan Lima polegał na wprowadzeniu określonych warunków początkowych do równań i wykorzystanie superkomputera do ich przybliżonego rozwiązanie, a następnie powtarzania symulacji z nieco zmienionymi warunkami. Pozwoliłoby to zrozumieć, jak zachowywałaby się czasoprzestrzeń w trudnych do ustalenia okolicznościach. Początkowo Lim sądził, że wystarczy prosty kod, ale ostatecznie stworzył do tych obliczeń ambitny model. – Lubię mówić, że chcieliśmy zbudować mały, jednoosobowy myśliwiec, by zniszczyć Gwiazdę Śmierci, a skończyliśmy budując samą Gwiazdę Śmierci – żartuje naukowiec. Teoria Wielkiego Odbicia Analizy obejmowały również tak kluczowe zagadnienia jak teorię inflacji, kształt pola inflatonowego oraz mikrofalowe promieniowanie tła. Jeśli teoria ta poważnie podważy inflację, istnieje alternatywa: wszechświat mógł rozpocząć się nie od wybuchu, lecz od odbicia. Zgodnie z tą hipotezą nie było osobliwości ani inflacji. Zamiast tego istniał wcześniejszy wszechświat, który kurczył się do bardzo małych rozmiarów, po czym odbił się i zaczął rozszerzać, tworząc nasz własny. Czy Wszechświat może się kiedyś skurczyć? Nowe dane z projektu DESI Te obiecujące wyniki dotyczące odbijających się wszechświatów współgrają z innym ważnym odkryciem fizycznym. W marcu 2025 roku dane z projektu Dark Energy Spectroscopic Instrument wskazały, że tempo rozszerzania się wszechświata wydaje się spowalniać. Gdyby było stałe, jak wcześniej sądzono, byłoby niezwykle mało prawdopodobne, by wszechświat kiedykolwiek zaczął się kurczyć. Daleko jeszcze do twierdzenia, że żyjemy w świecie cyklicznym. A chociaż sam pomysł wyjaśnia skąd mógł wziąć się znany nam Wszechświat, wciąż nie ma jak odpowiedzieć na pytanie o pochodzenie poprzedniego. Źródło: New Scientist Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Zobaczyć niewidoczne. Tajemnice ciemnej energii, która napędza rozszerzanie Wszechświata
Aż 758 nocy nieustannych obserwacji jednej ósmej nieba potrzeba było do zebrania danych o 669 milionach (!) galaktyk oddalonych od nas o miliardy lat. Na ich podstawie naukowcom skupionym w konsorcjum Dark Energy Survey (DES) udało się złożyć pierwszy szczegółowy obraz rozszerzania się Wszechświata oraz stojącej za tym nieuchwytnej ciemnej energii.
– Nasze marzenie się spełniło. Wyniki uzyskane przez Dark Energy Survey rzucają nowe światło na nasze rozumienie Wszechświata i jego ekspansji – napisali w oświadczeniu naukowcy konsorcjum. Badacze właśnie opublikowali pierwszą w historii analizę łączącą cztery niezależne metody badania ciemnej energii, co stanowi kluczowy krok w kierunku odkrycia prawdziwej natury tej tajemniczej siły dominującej we Wszechświecie. Bo to, czym jest ciemna energia, jest jednym z podstawowych pytań współczesnej astronomii i astrofizyki. Zwykła materia to niespełna 5 proc. Wszechświata Zacznijmy od tego, że według współczesnych badań zwykła materia, czyli gwiazdy, planety i gaz międzygalaktyczny, to zaledwie 4,9% składników Wszechświata. Aż 95 procent jego zawartości stanowią składniki niewidoczne: 68,3% to ciemna energia, a 26,8% – ciemna materia. Ciemna energia pozostaje hipotetyczną forma energii. Ma wypełniać całą przestrzeń kosmiczną, a jej działanie ma mieć charakter odpychający. To właśnie ciemna energia ma odpowiadać za przyspieszające rozszerzanie się Wszechświata, odkryte pod koniec XX wieku i potwierdzane w kolejnych badaniach, m.in. publikowanych od 2011 roku. Pierwsze wskazówki istnienia ciemnej energii pojawiły się w 1998 roku, gdy dwa niezależne zespoły astronomów zaobserwowały odległe supernowe. Odkryto wówczas, że im dalej się one znajdują, tym szybciej oddalają się od Ziemi. Potwierdziło to nie tylko, że Wszechświat się rozszerza – jak sugerował Edwin Hubble sto lat temu – ale również, ku zaskoczeniu naukowców, że ekspansja ta przyspiesza. Sam termin „ciemna energia” wprowadził fizyk Michael Turner. Energia odpychająca W przeciwieństwie do ciemnej materii ciemna energia nie skupia się w galaktykach ani gromadach galaktyk i nie wpływa bezpośrednio na ruch widzialnej materii. Jej odpychające oddziaływanie pozwala wyjaśnić, dlaczego galaktyki oddalają się od siebie coraz szybciej oraz dlaczego wiek Wszechświata (ok. 13,8 mld lat) jest zgodny z obserwowanym wiekiem najstarszych obiektów kosmicznych. W trakcie niemal 30 lat badań naukowcy odkryli również, że ciemna energia nie zawsze dominowała w kosmosie – jej wpływ „uaktywnił się” i zaczął przeważać nad przyciągającą siłą grawitacji w dużych skalach między 3 a 7 miliardów lat temu. Te ustalenia tylko wzmocniły potrzebę zrozumienia, czym naprawdę jest ciemna energia. Kamera do badań ciemnej energii Naukowcy zrzeszeni w Dark Energy Survey poddali analizie dane z sześciu lat obserwacji prowadzonych przy użyciu Dark Energy Camera (DECam). Instrument zamontowany jest na 4-metrowym teleskopie Víctora M. Blanco należącym do amerykańskiej Narodowej Fundacji Nauki (NSF). Kamera zarejestrowała informacje o 669 milionach galaktyk oddalonych od Ziemi o miliardy lat świetlnych. Korzystając z danych dostarczonych przez DECam oraz różnorodnych metod analizy, zespół DES był w stanie dokonać czegoś niebywałego – odtworzył rozkład materii na przestrzeni ostatnich 6 miliardów lat historii kosmicznej. Kolejnym krokiem było porównanie tych wyników z dwoma dominującymi modelami Wszechświata: standardowym modelem kosmologicznym znanym jako model Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM), w którym ciemna energia jest stała w czasie, modelem rozszerzonym (wCDM), w którym dopuszcza się ewolucję ciemnej energii w czasie. Wyniki zebrane przez zespół zgadzały się zarówno z modelem ΛCDM, jak również pasowały do modelu wCDM. Przegląd czasu i przestrzeni Jednak jeden parametr wyraźnie odbiegał od przewidywań obu modeli: sposób, w jaki materia w obecnym Wszechświecie powinna się grupować na podstawie pomiarów wczesnego Wszechświata. Nowe wyniki pokazały, że różnica między obserwacjami a teorią jest jeszcze większa, niż przewidywano. I tutaj na scenę wchodzi otwarte niedawno potężne obserwatorium imienia Very C. Rubin, które ma dokonać ogromnego, rozłożonego na 10 lat przeglądu nieba. Jego celem jest zebranie danych o 20 miliardach galaktyk. Przegląd nosi nazwę Legacy Survey of Space and Time (LSST). Gdy obserwatorium zbierze dane, naukowcy z konsorcjum DES chcą połączyć je z tymi uzyskanymi przez Dark Energy Camera. Pozwoli to uzyskać jeszcze wyraźniejszy obraz historii wszechświata oraz natury ciemnej energii. – DES było przełomowe, a Obserwatorium Very C. Rubin zaprowadzi nas jeszcze dalej. Bezprecedensowy przegląd południowego nieba umożliwi nowe testy grawitacji i rzuci światło na naturę ciemnej energii – podsumował Chris Davis, dyrektor programu Narodowej Fundacji Nauki. Źródło: arxiv.org Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Światło sprzed 13 miliardów lat. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba odkrywa supernową z początków Wszechświata
JWST bada początki Wszechświata i pierwsze obiekty, jakie pojawiły się po Wielkim Wybuchu. Do katalogu odkrytych przez niego gwiazd, galaktyk i pierwotnych czarnych dziur, właśnie udało się dołączyć najstarszą supernową. Eksplozja miała miejsce zaledwie 730 milionów lat po narodzinach Wszechświata.
W pierwszy dzień świąt, 25 grudnia 2025 roku, miną równo cztery lata od wyniesienia w przestrzeń Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST). To „kosmiczne oko ludzkości” obserwuje Wszechświat w podczerwieni, dzięki czemu może badać najwcześniejsze obiekty, jakie pojawiły się po Wielkim Wybuchu. Odkrył galaktyki z pierwszych kilkuset milionów lat po Wielkim Wybuchu, dziesiątki bardzo wczesnych czarnych dziur i aktywnych jąder galaktyk, całkowicie zmieniając obraz najwcześniejszej fazy formowania się Wszechświata. Do tego pokaźnego katalogu możemy teraz dołączyć najstarszą zaobserwowaną supernową, czyli eksplozję starej i masywnej gwiazdy. Podczas tego kosmicznego wydarzenia gwiazda na krótko rozjaśnia się o miliardy razy, a jej materia jest wyrzucana w przestrzeń kosmiczną. Rozbłysk z początków Wszechświata Supernowej towarzyszył potężny rozbłysk promieniowania gamma (GRB), świadczący o zniszczeniu masywnej gwiazdy i prawdopodobnie o narodzinach czarnej dziury o masie gwiazdowej. – W ciągu ostatniego półwiecza udało się zarejestrować zaledwie kilka rozbłysków gamma pochodzących z pierwszego miliarda lat istnienia Wszechświata. Właśnie dlatego to najnowsze zdarzenie jest tak bardzo ekscytujące — powiedział Andrew Levan z Uniwersytetu Radboud w Holandii oraz Uniwersytetu w Warwick w Wielkiej Brytanii. Pierwszym krokiem do odkrycia rozbłysku, a co za tym idzie – supernowej, były dane z francusko-chińskiego satelity SVOM. 14 marca tego roku wykrył on błysk promieniowania gamma. Po 90 minutach to samo zdarzenie, lecz w zakresie rentgenowskim, zarejestrowało kosmiczne obserwatorium Swift. Jedenaście godzin później Nordycki Teleskop Optyczny na La Palmie dostrzegł słaby blask poświaty rozbłysku, powstający, gdy materia wyrzucona przez umierającą gwiazdę zderza się z otaczającym gazem. Cztery godziny później Bardzo Duży Teleskop (VLT) w Chile potwierdził przesunięcie ku czerwieni równe 7,3 — potwierdzające, że obserwujemy wydarzenie sprzed 13 miliardów lat! Możliwości Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba Jak widać zanim zaprzęgnięto do pracy JWST, konieczny był długi ciąg obserwacji na różnorodnych instrumentach. Tylko jak to się stało, że po kilku miesiącach potwierdzono coś, co w normalnych warunkach trwa tylko ziemski dzień lub kilka dni? Zacznijmy od tego, że rozszerzanie się przestrzeni nie tylko przesuwa światło ku czerwieni, ale też spowalnia zachodzące procesy dla naszych obserwacji. Właśnie dlatego moment maksymalnej jasności supernowej z naszej perspektywy trwał około trzech i pół miesiąca. Tutaj na arenę wkracza JWST. Aby teleskop mógł skupić się na poszukiwaniach dawnej supernowej, konieczna była zmiana planu obserwacji. Udało się tego dokonać wykorzystując tzw. tryb dyrektorski stosowany w nagłych przypadkach. Wreszcie 1 lipca główny instrument obrazujący zainstalowany na JWST, czyli Kamera Bliskiej Podczerwieni działająca w zakresie długości fal ok. 0,6–5 μm, zarejestrowała światło supernowej towarzyszącej GRB. Jaka była najstarsza supernowa? Widmo dostrzeżonej supernowej wygląda zaskakująco podobnie do widm współczesnych supernowych, a to sugeruje, że masa gwiazdy nie odbiegała od mas masywnych gwiazd znanych dziś. Jednak dokładniejsze analizy mogą ujawnić różnice wynikające z tego, że gwiazda istniała w epoce bardzo ubogiej w pierwiastki cięższe od wodoru i helu. Potrzeba do tego więcej danych. Poprzedni rekord należał do innej supernowej zarejestrowanej przez JWST, której eksplozja nastąpiła 1,8 miliarda lat po początku Wszechświata. Nowe odkrycie bije ten rekord o około miliard lat. – Tylko Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba mógł bezpośrednio wykazać, że to światło pochodzi z supernowej. Dzięki JWST możemy odnajdywać pojedyncze gwiazdy z okresu, gdy Wszechświat miał zaledwie 5% obecnego wieku — powiedział Levan. JWST wykrył również macierzystą galaktykę supernowej. Mimo że wygląda ona jak rozmazana plamka z zaledwie kilku pikseli, astronomowie są w stanie określić cechy jej środowiska. Źródło: Astronomy&Astrophysics Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Chiny przedstawiają kosmiczne plany na przyszłość. Chcą odnaleźć „Ziemię 2.0”
Plan kosmiczny Chin na najbliższe lata może przyprawić o zawrót głowy. Chcą one wysłać cztery przełomowe satelity, z których każdy ma zmienić nasze postrzeganie Wszechświata – w tym odnaleźć planety podobne do Ziemi, na których moglibyśmy zamieszkać. Czy to część propagandy Państwa Środka, czy rzeczywisty plan podboju kosmosu?
Chińska Narodowa Agencja Kosmiczna przedstawiła plany czterech nowych misji kosmicznych, które mają zostać zrealizowane w ramach 15. Planu Pięcioletniego (2026–20230). Zostały ogłoszone w państwowej telewizji, a ich celem ma być eksploracja najbardziej fascynujących i tajemniczych obszarów kosmosu oraz wyniesienie kraju na szczyt światowych badań egzoplanetarnych. Czy to może się udać? Chiny chcą odnaleźć nową Ziemię W ostatnich latach chińskich program kosmiczny przeszedł ogromną transformację. Po sukcesach misji księżycowych, marsjańskich i uruchomieniu własnej stacji orbitralnej kolejnym krokiem stała się eksploracja dalekiego kosmosu. Chińczycy chcą odpowiedzieć na pytanie: czy Ziemia jest jedyną planetą nadającą się do życia? Założenia misji Exo-Earth są ambitne. Chiński satelita, wyposażony w najnowocześniejsze instrumenty, ma monitorować tysiące gwiazd w naszej galaktyce, poszukując egzoplanet (planet orbitującej wokół gwiazdy innej niż Słońce) w tzw. strefie zamieszkiwalnej, czyli tym obszarze wokół gwiazdy, w którym mogą istnieć warunki sprzyjające obecności wody w stanie ciekłym oraz – potencjalnie – życiu. Dlaczego Chiny inwestują w poszukiwanie planet podobnych do Ziemi? Powodów jest kilka. Po pierwsze, chodzi o prestiż w światowym wyścigu technologicznym i naukowym. Stany Zjednoczone i Europa od lat prowadzą badania nad egzoplanetami, a sukcesy takich misji jak Kepler czy TESS pokazują, że poszukiwanie planet podobnych do Ziemi może stać się jednym z najważniejszych kierunków współczesnej astrofizyki. Chińczycy w dalszym kosmosie nie powinni więc nikogo dziwić. Po drugie, badania te są motorem rozwoju nowoczesnych technologii. Projekt Exo-Earth pobudza innowacje w zakresie optyki, detekcji światła, przetwarzania danych i automatyzacji analiz astronomicznych. Dzięki temu mogą budować nie tylko własne know-how, ale także potencjał do tworzenia nowych technologii cywilnych i militarnych. Te zaś dobrze wyglądają na udostępnianych w internecie propagandowych filmikach (chociaż niektórzy zapominają, że nie wszystkie są prawdziwe). Pozostałe chińskie misje kosmiczne Exo-Earth to nie jedyna misja wzmacniająca chiński program kosmiczny. W planie pięcioletnim ważnym elementem jest także Hongmeng Project – budowa konstelacji radioteleskopów umieszczonych… po niewidocznej stronie Księżyca. Pink Floyd byliby dumni! Czemu tam? To wyjątkowe, wolne od ziemskich zakłóceń radiowych miejsce, które umożliwi badania kosmicznej ciemnej ery – epoki poprzedzającej powstanie pierwszych gwiazd i galaktyk. Równolegle rozwijana jest także misja Kuafu-2, która ma być pierwszym satelitą badającym biegunowe regiony Słońca. Dostarczy to przełomowych danych o magnetyzmie słonecznym i cyklu aktywności gwiazdy, przez co dowiemy się więcej o burzach słonecznych i ich wpływie na infrastrukturę. Trzecim filarem ma być obserwatorium eXTP, łączące zaawansowane technologie promieniowania rentgenowskiego z badaniami ekstremalnych, tajemniczych obiektów kosmicznych: czarnych dziur i gwiazd neutronowych. Potencjalny przełom w poszukiwaniu życia pozaziemskiego Chiny wyraźnie zaznaczają swoją obecność w globalnym wyścigu kosmicznym. Odnalezienie planety o warunkach zbliżonych do ziemskich byłoby nie tylko przełomem naukowym, ale również impulsem do rozwoju nowych dziedzin technologii, biologii czy nawet filozofii. Każde kolejne odkrycie egzoplanety w ekosferze zwiększa szansę na odnalezienie śladów życia poza Ziemią. Jak podkreślają naukowcy z Uniwersytetu Pekińskiego, już dziś astrobiologia jest jednym z najprężniej rozwijających się kierunków nauki. Źródło: CGTN, Universe Today Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
Ludzkość planuje umieścić na orbicie 560 000 satelitów. To sprawi, że teleskopy staną się bezużyteczne
Dużą część wiedzy na temat tego, co dzieje się w kosmosie, mamy dzięki pracy teleskopów. Nie tylko tych ogromnych, które badają najdalsze zakamarki Wszechświata, ale także tych mniejszych, a nawet… domowych. NASA ostrzega, że plan wypuszczenia na orbitę pół miliona nowych satelitów sprawi, że niemal wszystkie obrazy wykonane przez teleskopy kosmiczne staną się zanieczyszczone.
Światło emitowane przez satelity coraz częściej umieszczane na ziemskiej orbicie zakłóca pracę teleskopów. W najbliższym czasie może pojawić się ich nawet pół miliona, a naukowcy biją na alarm: to zagraża przyszłości ciemnego, nocnego nieba, które dobrze znamy. Czy czekają nas zmiany? Ile satelitów krąży wokół Ziemi? Według badania opublikowanego w czasopiśmie „Nature”, liczba satelitów na niskiej orbicie okołoziemskiego od 2019 roku gwałtownie wzrosła – z 2000 do 15 000. Wiele z nich stanowi część internetowej konstelacji Starlink należącej do miliardera Elona Muska. Ale to dopiero początek. Jeśli wszystkie plany złożone obecnie zostaną zaakceptowane, a satelity z nimi związane umieszczone w kosmosie, to do końca lat 30. XXI wieku na orbicie Ziemi znajdzie się nawet 560 000 satelitów. To wzrost o ponad 3500%. Jak często satelity zakłócają obraz? Badania zespołu dr Przemysława Mroza z Obserwatorium Astronomicznego UW wykazały, że w 2019 roku smugi satelitów pojawiały się na 0,5% zdjęć wykonanych o zmierzchu i świcie przez Zwicky Transient Facility. Już w 2021 roku było to 20% zdjęć, a prognozy na 2027 rok sugerują, że niemal każde zdjęcie wykonane w tych warunkach będzie zawierało smugi satelitów. Czemu satelity zagrażają teleskopom? Na potrzeby badania naukowcy zasymulowali wpływ pół miliona satelitów na teleskopy kosmiczne. Udowodnili, że satelity odbijające światło mogą wpływać na aż 96% zdjęć wykonanych przez trzy wielkie teleskopy: SPHEREx należący do NASA, ARRAKIHS należący do Europejskiej Agencji Kosmiczne i Xuntian, należący do Chin. Zanieczyszczenia obrazu to nie tylko problem estetyczny, ale także poważna przeszkoda w prowadzeniu badań naukowych. Alejandro Borlaff – główny autor badania – ostrzega, że satelity mogą wyglądać identycznie jak potencjalnie niebezpieczne planetoidy, co znacznie utrudni ich wykrycie i ocenę zagrożenia dla Ziemi. Nawet teleskop Hubble’a, mimo węższego pola widzenia, może mieć zanieczyszczone około jednej trzeciej obrazów. Gigantyczne satelity mogą być jaśniejsze niż planety Niepokój budzi również rozmiar i jasność przyszłych satelitów. Już teraz te o powierzchni 100 m² mogą być widoczne z Ziemi jak najjaśniejsze gwiazdy. Planowane są jednak konstrukcje o powierzchni aż 3000 m², które mogą świecić… jak planety. To ogromne utrudnienie dla astronomów próbujących analizować światło z odległych obiektów we Wszechświecie. Czy powinniśmy ograniczyć ilość satelitów? Eksperci rozważają różne rozwiązania problemu. Jednym z nich jest umieszczanie satelitów na niższych orbitach niż teleskopy kosmiczne, ale może to prowadzić do uszkodzenia warstwy ozonowej. Najprostszym sposobem byłoby ograniczenie liczby wystrzeliwanych satelitów, jednak ze względu na rosnącą konkurencję między firmami oferującymi internet satelitarny oraz rozwój sztucznej inteligencji, jest to mało prawdopodobne. Obecnie prawie 3/4 satelitów należy do sieci Starlink Elona Muska, jednak w przyszłości Starlink może stanowić tylko 10% wszystkich urządzeń na orbicie. NASA apeluje do firm, aby udostępniały informacje o lokalizacji, orientacji i kolorze swoich satelitów, co pomogłoby astronomom lepiej przygotować się do obserwacji. Na szczęście teleskopy umieszczone poza orbitą Ziemi, takie jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba znajdujący się w punkcie Lagrange’a L2 (oddalonym o 1,5 mln km od nasz planety), pozostają odporne na zakłócenia. Źródła: <a href="http://%C5%9Awiat%C5%82o%20emitowane%20przez%20satelity%20tempie%20umieszczane%20na%20ziemskiej%20orbicie%20zak%C5%82%C3%B3ca%20prac%C4%99%20teleskop%C3%B3w.%20W%20najbli%C5%BCszym%20czasie%20mo%C5%BCe%20pojawi%C4%87%20si%C4%99%20ich%20nawet%20p%C3%B3%C5%82%20miliona,%20a%20naukowcy%20bij%C4%85%20na%20alarm:%20to%20zagra%C5%BCa%20przysz%C5%82o%C5%9Bci%20ciemnego,%20nocnego%20nieba,%20kt%C3%B3re%20dobrze%20znamy.%20Czy%20czekaj%C4%85%20nas%20zmiany?%20Ile%20satelit%C3%B3w%20kr%C4%85%C5%BCy%20wok%C3%B3%C5%82%20Ziemi?%20Wed%C5%82ug%20badania%20opublikowanego%20w%20czasopi%C5%9Bmie%20%E2%80%9ENature%E2%80%9D,%20liczba%20satelit%C3%B3w%20na%20niskiej%20orbicie%20oko%C5%82oziemskiego%20od%202019%20roku%20gwa%C5%82townie%20wzros%C5%82a%20%E2%80%93%20z%202000%20do%2015%20000.%20Wiele%20z%20nich%20stanowi%20cz%C4%99%C5%9B%C4%87%20internetowej%20konstelacji%20Starlink%20nale%C5%BC%C4%85cej%20do%20miliardera%20Elona%20Muska.%20Ale%20to%20dopiero%20pocz%C4%85tek.%20Je%C5%9Bli%20wszystkie%20plany%20z%C5%82o%C5%BCone%20obecnie%20zostan%C4%85%20zaakaceptowane,%20a%20satelity%20z%20nimi%20zwi%C4%85zane%20umieszczone%20w%20kosmosie,%20to%20do%20ko%C5%84ca%20lat%2030.%20XXI%20wieku%20na%20orbicie%20Ziemi%20znajdzie%20si%C4%99%20nawet%20560%20000%20satelit%C3%B3w.%20To%20wzrost%20o%20ponad%203500%.%20Jak%20cz%C4%99sto%20satelity%20zak%C5%82%C3%B3caj%C4%85%20obraz?%20Badania%20zespo%C5%82u%20dr%20Przemys%C5%82awa%20Mroza%20z%20Obserwatorium%20Astronomicznego%20UW%20wykaza%C5%82y,%20%C5%BCe%20w%202019%20roku%20smugi%20satelit%C3%B3w%20pojawia%C5%82y%20si%C4%99%20na%200,5%%20zdj%C4%99%C4%87%20wykonanych%20o%20zmierzchu%20i%20%C5%9Bwicie%20przez%20Zwicky%20Transient%20Facility.%20Ju%C5%BC%20w%202021%20roku%20by%C5%82o%20to%2020%%20zdj%C4%99%C4%87,%20a%20prognozy%20na%202027%20rok%20sugeruj%C4%85,%20%C5%BCe%20niemal%20ka%C5%BCde%20zdj%C4%99cie%20wykonane%20w%20tych%20warunkach%20b%C4%99dzie%20zawiera%C5%82o%20smugi%20satelit%C3%B3w.%20Czemu%20satelity%20zagra%C5%BCaj%C4%85%20teleskopom?%20Na%20potrzeby%20badania%20naukowcy%20zasymulowali%20wp%C5%82yw%20p%C3%B3%C5%82%20miliona%20satelit%C3%B3w%20na%20teleskopy%20kosmiczne.%20Udowodnili,%20%C5%BCe%20satelity%20odbijaj%C4%85ce%20%C5%9Bwiat%C5%82o%20mog%C4%85%20wp%C5%82ywa%C4%87%20na%20a%C5%BC%2096%%20zdj%C4%99%C4%87%20wykonanych%20przez%20trzy%20wielkie%20teleskopy:%20SPHEREx%20nale%C5%BC%C4%85cy%20do%20NASA,%20ARRAKIHS%20nale%C5%BC%C4%85cy%20do%20Europejskiej%20Agencji%20Kosmiczne%20i%20Xuntian,%20nale%C5%BC%C4%85cy%20do%20Chin.%20Zanieczyszczenia%20obrazu%20to%20nie%20tylko%20problem%20estetyczny,%20ale%20tak%C5%BCe%20powa%C5%BCna%20przeszkoda%20w%20prowadzeniu%20bada%C5%84%20naukowych.%20Alejandro%20Borlaff%20%E2%80%93%20g%C5%82%C3%B3wny%20autor%20badania%20%E2%80%93%20ostrzega,%20%C5%BCe%20satelity%20mog%C4%85%20wygl%C4%85da%C4%87%20identycznie%20jak%20potencjalnie%20niebezpieczne%20asteroidy,%20co%20znacznie%20utrudni%20ich%20wykrycie%20i%20ocen%C4%99%20zagro%C5%BCenia%20dla%20Ziemi.%20Nawet%20Teleskop%20Hubble%E2%80%99a,%20mimo%20w%C4%99%C5%BCszego%20pola%20widzenia,%20mo%C5%BCe%20mie%C4%87%20zanieczyszczone%20oko%C5%82o%20jednej%20trzeciej%20obraz%C3%B3w.%20Gigantyczne%20satelity%20mog%C4%85%20by%C4%87%20ja%C5%9Bniejsze%20ni%C5%BC%20planety%20Niepok%C3%B3j%20budzi%20r%C3%B3wnie%C5%BC%20rozmiar%20i%20jasno%C5%9B%C4%87%20przysz%C5%82ych%20satelit%C3%B3w.%20Ju%C5%BC%20teraz%20te%20o%20powierzchni%20100%20m%C2%B2%20mog%C4%85%20by%C4%87%20widoczne%20z%20Ziemi%20jak%20najja%C5%9Bniejsze%20gwiazdy.%20Planowane%20s%C4%85%20jednak%20konstrukcje%20o%20powierzchni%20a%C5%BC%203000%20m%C2%B2,%20kt%C3%B3re%20mog%C4%85%20%C5%9Bwieci%C4%87%E2%80%A6%20jak%20planety.%20To%20ogromne%20utrudnienie%20dla%20astronom%C3%B3w%20pr%C3%B3buj%C4%85cych%20analizowa%C4%87%20%C5%9Bwiat%C5%82o%20z%20odleg%C5%82ych%20obiekt%C3%B3w%20we%20Wszech%C5%9Bwiecie.%20Czy%20powinni%C5%9Bmy%20ograniczy%C4%87%20ilo%C5%9B%C4%87%20satelit%C3%B3w?%20Eksperci%20rozwa%C5%BCaj%C4%85%20r%C3%B3%C5%BCne%20rozwi%C4%85zania%20problemu.%20Jednym%20z%20nich%20jest%20umieszczanie%20satelit%C3%B3w%20na%20ni%C5%BCszych%20orbitach%20ni%C5%BC%20teleskopy%20kosmiczne,%20ale%20mo%C5%BCe%20to%20prowadzi%C4%87%20do%20uszkodzenia%20warstwy%20ozonowej.%20Najprostszym%20sposobem%20by%C5%82oby%20ograniczenie%20liczby%20wystrzeliwanych%20satelit%C3%B3w,%20jednak%20ze%20wzgl%C4%99du%20na%20rosn%C4%85c%C4%85%20konkurencj%C4%99%20mi%C4%99dzy%20firmami%20oferuj%C4%85cymi%20internet%20satelitarny%20oraz%20rozw%C3%B3j%20sztucznej%20inteligencji,%20jest%20to%20ma%C5%82o%20prawdopodobne.%20Obecnie%20prawie%203/4%20satelit%C3%B3w%20nale%C5%BCy%20do%20sieci%20Starlink%20Elona%20Muska,%20jednak%20w%20przysz%C5%82o%C5%9Bci%20Starlink%20mo%C5%BCe%20stanowi%C4%87%20tylko%2010%%20wszystkich%20urz%C4%85dze%C5%84%20na%20orbicie.%20NASA%20apeluje%20do%20firm,%20aby%20udost%C4%99pnia%C5%82y%20informacje%20o%20lokalizacji,%20orientacji%20i%20kolorze%20swoich%20satelit%C3%B3w,%20co%20pomog%C5%82oby%20astronomom%20lepiej%20przygotowa%C4%87%20si%C4%99%20do%20obserwacji.%20Na%20szcz%C4%99%C5%9Bcie%20teleskopy%20umieszczone%20poza%20orbit%C4%85%20Ziemi,%20takie%20jak%20James%20Webb%20znajduj%C4%85cy%20si%C4%99%20w%20punkcie%20Lagrange%E2%80%99a%20L2%20(oddalonym%20o%201,5%20mln%20km%20od%20nasz%20planety),%20pozostaj%C4%85%20bezpieczne%20przed%20zak%C5%82%C3%B3ceniami.">Nature, Uniwersytet Warszawski Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
Planetoida mogła przynieść życie na Ziemię. To nie zwykła teoria – są na to coraz bardziej przekonujące dowody
Czy życie trafiło na Ziemię z kosmosu? Przełomowe badania związane z planetoidą Bennu rzucają nowe światło na pochodzenie życia na naszej planecie. Czy to możliwe, że to uderzenie obcego ciała niebieskiego sprawiło, iż czytasz teraz ten artykuł?
Pochodzenie życia na Ziemi jest jedną z największych zagadek, jakie próbuje rozwikłać nauka. Wydaje się jednak – przynajmniej niektórym badaczom – że jesteśmy nieco bliżej jej rozwiązania. Coraz więcej z nich skłania się ku teorii panspermii, czyli zakładającej pozaziemskie źródło życia. A to wszystko przez analizę próbek z mijającej naszą planetę planetoidy. Tajemnicza teoria panspermii Wiemy, że pierwiastki, z których się składamy – czyli żelazo, tlen czy wapń – powstały w wyniku eksplozji gwiazd. Nie wiemy jednak, skąd tak naprawdę wzięło się samo życie. A co, jeśli powstało poza naszą planetą? To właśnie stara się wyjaśnić teoria panspermii. Reprezentuje ona naukowy pogląd, według którego aminokwasy umożliwiające powstanie życia rozprzestrzeniają się po Wszechświecie za pomocą pyłu kosmicznego czy planetoid. Myśląc tym tokiem, życie nie narodziło się na Ziemi, a zostało na nią „zawleczone” za pomocą obecnych np. na powierzchni planetoidy uderzającej w naszą planetę prostych jednokomórkowych organizmów Wcześniej pogląd ten był jednak wyłącznie hipotezą. Dopiero bliskie spotkanie ze planetoidą pamiętającą początki Wszechświata wydaje się przynosić nieco odpowiedzi. Aminokwasy i nukleotydy odkryte na planetoidzie Planetoida Bennu od lat fascynuje naukowców, ponieważ stanowi swojego rodzaju „kapsułę czasu” z okresu formowania się Układu Słonecznego. Niewiele zmieniła się ona od jego narodzin około 4,6 mld lat temu. Ostatni raz przelatywała obok nas w 2020 roku i właśnie wtedy wylądowała na niej sonda kosmiczna, która zebrała próbki i przywiozła je na Ziemię. Po ich dokładnym zbadaniu naukowcy potwierdzili obecność aż 14 aminokwasów oraz wykryli ślady tryptofanu – związku nigdy wcześniej nie wykrytego w materiale pozaziemskim. Zespół wykrył również pięć zasad azotowych, czyli składników budujących RNA i DNA. Wyniki swojej pracy opublikował w czasopiśmie „PNAS”. Oznacza to, że zarówno budulec białka (aminokwasy) jak i „genetyczny plan” umożliwiający stworzenie DNA (zasady azotowe) znajdowały się w tym samym miejscu. Skąd „przepis na życie” znalazł się na planetoidzie? Analiza Bennu wykazała obecność minerałów mogących powstawać tylko w obecności wody. Wskazuje to, że woda w stanie ciekłym występowała we wnętrzu macierzystego ciała tej planetoidy miliardy lat temu. Według badaczy, środowisko bogate w amoniak i wodę umożliwiało powstawanie aminokwasów oraz nukleotydów z prostszych związków obecnych w obłokach międzygwiezdnych. Czy właśnie poznaliśmy genezę życia? Warunki opisane wyżej wspierają hipotezę, że prebiotyczne cząsteczki – podstawowe składniki życia – mogły formować się w przestrzeni kosmicznej, a następnie zostać dostarczone na młodą Ziemię wraz z meteorytami czy planetoidami. Krytycy teorii wskazują jednak, że przenoszenie całych organizmów przez przestrzeń kosmiczną jest wyjątkowo trudne z powodu promieniowania i ekstremalnych temperatur, które prawdopodobnie zniszczyłyby większość znanych nam form życia. Badania nad przetrwalnikami niektórych bakterii oraz eksperymenty przeprowadzone na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej dowiodły jednak, że pewne mikroorganizmy mogą przetrwać nawet przez kilka lat w przestrzeni kosmicznej. Wciąż pozostaje wiele do odkrycia, ale prawdopodobnie mamy mocny trop. Źródła: PNAS, Science Direct Nasz autor Jonasz Przybył Redaktor i dziennikarz związany wcześniej m.in. z przyrodniczą gałęzią Wydawnictwa Naukowego PWN, autor wielu tekstów publicystycznych i specjalistycznych. W National Geographic skupia się głównie na tematach dotyczących środowiska naturalnego, historycznych i kulturowych. Prywatnie muzyk: gra na perkusji i na handpanie. Interesuje go historia średniowiecza oraz socjologia, szczególnie zagadnienia dotyczące funkcjonowania społeczeństw i wyzwań, jakie stawia przed nimi XXI wiek.
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba odkrył pierwsze gwiazdy, jakie powstały we Wszechświecie – twierdzą badacze z USA
Pracujący w podczerwieni Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba jest prawdziwym gwiezdnym archeologiem. Jego możliwości pozwalają mu rejestrować światło nieistniejących już, najwcześniejszych obiektów, jakie pojawiły się w naszym Wszechświecie. Trafił też na światło pochodzące z pierwszych gwiazd, powstałych niedługo po Wielkim Wybuchu.
Jeśli coś w znanym nam Wszechświecie przypomina wehikuł czasu, jest nim światło. Światło naszej dziennej gwiazdy dociera do Ziemi w osiem minut. Czyli Słońce zawsze będziemy widzieli takim, jakim było osiem minut wcześniej. Im dalej w kosmos, tym wartości te się zwiększają. Na przykład gwiazda Betelgeza, najlepsza obecnie kandydatka na supernową, znajduje się około 640 lat świetlnych od nas. Czyli widzimy ją taką, jaką była 640 lat temu. Swoją drogą jest to jeden z powodów pojawiających się sugestii, że Betelgeza już stała się supernową, jednak ze względu na odległość i prędkość światła, nie możemy tego jeszcze dostrzec. Teleskop Jamesa Webba: kosmiczny archeolog Nasze kosmiczne oko, supernowoczesny Teleskop Jamesa Webba (JWST), skanuje niebo w poszukiwaniu światła skrajnie przesuniętego ku czerwieni. Czyli pochodzącego z najodleglejszych, a tym samym z najstarszych obiektów we Wszechświecie. Światło najdalej położonych obiektów badanych przez JWST zostało rozciągnięte ponad 15-krotnie. Bazując na przesunięciu ku czerwieni (redshift) można obliczyć odległość i wiek światła, a co za tym idzie – odległość i wiek obiektu, który je wyemitował. Regularnie pojawiają się kolejne informacje o tym, że JWST odkrył pierwsze galaktyki, a ich wiek co pewien czas przesuwa się o kolejne miliony lat. Jednak to odkrycie pierwszych gwiazd wydaje się bardziej intrygujące. W dodatku amerykańscy astronomowie z Uniwersytetów Columbia i Toledo przekonują, że teleskop już odnalazł te olbrzymie i żyjące wyjątkowo krótko obiekty. Gwiazdy trzeciej populacji – Naprawdę potrzebowaliśmy czułości JWST. Potrzebowaliśmy też stukrotnego powiększenia wywołanego soczewkowaniem grawitacyjnym gromady galaktyk znajdującej się między nami a galaktyką LAP1-B – napisali naukowcy z artykule opublikowanym na łamach „The Astronomical Journal Letters". Pierwsze gwiazdy składały się wyłącznie z wodoru i helu oraz miały bardzo duże masy, dochodzące do 1000 mas Słońca. Żyły krótko i zainicjowały tworzenie się we Wszechświecie pierwszych metali. Co ciekawe, określa się je mianem Populacji III (POP III). Jest to nieco mylące, jednak wynika bezpośrednio z historii astronomii. Po prostu kategoria ta została dodana już po ustaleniu POP I - gwiazd młodych i metalicznych, a także POP II - starych i małometalicznych. Właśnie gwiazdy POP III badał JWST w galaktyce LAP1-B. Światło z tej galaktyki podróżowało 13 miliardów lat, zanim dotarło do JWST, co oznacza, że widzimy LAP1-B taką, jaka była zaledwie 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Może to być pierwszy raz, gdy widzimy tak pradawne gwiazdy. – Jeśli rzeczywiście gwiazdy w LAP1-B należą do POP III, to jest to pierwsza detekcja tych pierwotnych gwiazd – powiedział portalowi Space.com kierujący zespołem Eli Visbal z Uniwersytetu w Toledo Koniec kosmicznych „wieków ciemnych” JWST obserwuje galaktykę LAP1-B taką, jaka była w epoce zwanej „okresem rejonizacji”, podczas której ultrafioletowe światło od pierwszych gwiazd i galaktyk przekształcało obojętny gaz wodoru i helu w naładowaną, przegrzaną plazmę. Okres ten wyznacza koniec „kosmicznych ciemnych wieków”. Gwiazdy trzeciej populacji uznaje się za powstałe jeszcze przed tą epoką — około 200 milionów lat po Wielkim Wybuchu, kiedy Wszechświat rozszerzył się i ostygł na tyle, by elektrony i protony mogły połączyć się w pierwsze atomy wodoru, najlżejszego pierwiastka. – W standardowym modelu kosmologicznym gwiazdy POP III tworzą się w bardzo małych strukturach ciemnej materii, które stanowią budulec większych galaktyk. Uczą nas więc o najwcześniejszych etapach formowania i ewolucji galaktyk. Mogą też dostarczyć informacji o własnościach ciemnej materii, ponieważ alternatywne modele ciemnej materii wpływają na to, gdzie takie gwiazdy powstają — wyjaśnia Visbal. Dlaczego gwiazd POP III nie odkryto wcześniej? Gwiazdy POP III były trudne do uchwycenia, ponieważ w większości powstawały bardzo wcześnie, są więc niezwykle odległe i występują w małych skupiskach. A ponieważ gwiazdy powstawały w czasach, gdy Wszechświat zawierał głównie wodór i hel, a jedynie śladowe ilości cięższych pierwiastków, pierwsza generacja gwiazd powinna wyraźnie odróżniać się od współczesnych, „metalicznych” gwiazd takich jak Słońce (gwiazda Populacji I). Odkrycia te sugerują również, że soczewkowanie grawitacyjne może okazać się skuteczną metodą poszukiwania kolejnych gwiazd POP III w odległych epokach, czyli przy wysokich przesunięciach ku czerwieni. Teraz zespół zamierza przeprowadzić bardziej szczegółowe symulacje hydrodynamiczne przejścia od gwiazd Pop III do Pop II, by sprawdzić, czy są zgodne ze widmem LAP1-B i podobnych obiektów. Źródło: Space.com Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Czy można stworzyć trójwymiarową mapę całego Wszechświata? Naukowcy podjęli wyzwanie
Międzynarodowa grupa badawcza zdecydowała się zmierzyć z najtrudniejszym problemem astrofizyki: zmapowaniem całego Wszechświata. Dzięki nowatorskiemu emulatorowi Effort.jl możliwe jest modelowanie kosmicznych struktur bez użycia superkomputerów.
Spis treści Struktura Wszechświata Jak wielki jest Wszechświat? Modele nie nadążają za ilością danych Effort.jl – rewolucyjny emulator dla astrofizyki Opisać niemożliwe do opisania Jak emulator naśladuje model i przewiduje wyniki? Wypełnianie „białych plam” na mapie Wszechświata Średnica widzialnego Wszechświata to około 93 miliardy lat świetnych, a wielkość całego jest w tej chwili niemożliwa do oszacowania. W jaki sposób badacze zamierzają zmapować coś, czego nawet nie widać? Struktura Wszechświata Patrząc na Wszechświat w skali ludzkiej, jego wielkość wydaje się nieskończona. Jeśli uznać, że Wszechświat jest geometrycznie płaski, co sugeruje część naukowców, można nawet powiedzieć, że faktycznie jest nieskończony. Systemy planetarne łączą się w galaktyki, te w gromady, które tworzą supergromady. Te z kolei splatają się we włókna tworząc ogromny, trójwymiarowy „szkielet” naszego Wszechświata. Jak wielki jest Wszechświat? Tylko widoczna część Wszechświata ma średnicę około 93 miliardów lat świetlnych. Przy tym rozmiar naszej galaktyki, szacowany na około 105 tysięcy lat świetlnych to niemal nic. A przecież my, ludzie, którzy wyewoluowaliśmy na mało znaczącej planecie mieszczącej się w jednym z ramion Drogi Mlecznej, nie potrafimy nawet dotrzeć do innego niż nasz systemu planetarnego. Cały Wszechświat jest trudny do wyobrażenia, a jeszcze trudniejszy do precyzyjnego opisania. Mimo to grupy naukowców z włoskiego Narodowego Instytutu Astrofizyki (INAF), Uniwersytetu w Parmie i kanadyjskiego Uniwersytet w Waterloo zdają się mieć na to sposób. Metodą tą ma być emulator Effort.jl. Modele nie nadążają za ilością danych Aby zrozumieć skalę Wszechświata i jego architekturę, naukowcy łączą fizykę z danymi z instrumentów astronomicznych. Na tej podstawie budują modele teoretyczne, takie jak EFTofLSS, czyli Efektywna Teoria Pola Struktury Wielkoskalowej. Tego typu oparte na obserwacjach modele opisują „kosmiczną sieć” w sposób statystyczny, szacując jej kluczowe parametry. To wszystko bazuje na zbiorach danych astronomicznych, których ilość rośnie w ogromnym tempie. Projekty takie, jak obserwatorium ciemnej materii Euclid, Dark Energy Spectroscopic Instrument DESI, czy Obserwatorium Very Rubin generują gigabajty danych o rozmieszczeniu milionów galaktyk. Effort.jl – rewolucyjny emulator dla astrofizyki Tradycyjne metody analizy nie radzą sobie z tym ogromem danych. Właśnie dlatego włoscy i kanadyjscy badacze uruchomili emulator Effort.jl. Pozwala on na znacznie efektywniejsze przetwarzanie danych, a tym samym na szybsze testowanie hipotez. Co więcej Effort.jl wykazuje taką samą dokładność jak imitowany model. W pewnych kwestiach jest nawet bardziej drobiazgowy. Ale co najważniejsze pozwala na prowadzenie szybkich obliczeń na standardowym laptopie, a nie na superkomputerze. Opisać niemożliwe do opisania – Wyobraź sobie, że chcesz zbadać zawartość szklanki wody na poziomie jej mikroskopijnych składników, pojedynczych atomów, a nawet mniejszych cząstek subatomowych. Teoretycznie jest to możliwe. Ale gdybyśmy chcieli szczegółowo opisać, co dzieje się, gdy woda się porusza, gwałtowny wzrost liczby wymaganych obliczeń sprawiłby, że ​​stałoby się to praktycznie niemożliwe. Można jednak zakodować pewne właściwości na poziomie mikroskopowym i zobaczyć ich wpływ na poziomie makroskopowym na ruch cieczy w szklance. Właśnie to robi efektywna teoria pola, czyli model taki jak EFTofLSS, gdzie „woda” to Wszechświat w bardzo dużej skali, a mikroskopijne składniki to procesy fizyczne w małej skali – wyjaśnia Marco Bonici, badacz z Uniwersytetu Waterloo (Belgia) i główny naukowiec projektu Effort.jl. Jak emulator naśladuje model i przewiduje wyniki? Emulator naśladuje działanie modelu: jego rdzeniem jest sieć neuronowa, która uczy się kojarzyć parametry wejściowe z już obliczonymi przez model prognozami. Nie „rozumie” on samej fizyki, po prostu doskonale zna odpowiedzi modelu teoretycznego i potrafi przewidzieć wynik po podaniu nowych danych wejściowych. Wypełnianie „białych plam” na mapie Wszechświata — Oryginalność Effort.jl polega na tym, że dodatkowo skraca fazę uczenia, wpisując w algorytm posiadaną już przez nas wiedzę o tym, jak zmieniają się przewidywania wraz ze zmianą parametrów. Dzięki temu zamiast zmuszać sieć do „ponownego uczenia się” tych danych, można je wykorzystać od samego początku – dodaje badacz. W tej chwili Effort.jl jest wciąż we wczesnej fazie działania. Ale wiele wskazuje na to, że już niedługo może stać się narzędziem pozwalającym nam modelować coraz większe obszary Wszechświata. Kto wie, może w niedługiej przyszłości wypełni gigantyczne puste miejsca w naszej wiedzy o jego strukturze. Trzeba tylko pogodzić się z myślą, że im większy obraz Wszechświata uzyskamy, tym mniejsi się staniemy. Źródło: <a href="http:// Ewelina%20Zambrzycka-Ko%C5%9Bcielnicka %20Dziennikarka%20i%20redaktorka%20zajmuj%C4%85ca%20si%C4%99%20tematyk%C4%85%20popularnonaukow%C4%85.%20Pisze%20przede%20wszystkim%20o%20eksploracji%20kosmosu,%20astronomii%20i%20historii.%20Zwi%C4%85zana%20z%20Centrum%20Bada%C5%84%20Kosmicznych%20PAN%20oraz%20magazynami%20portali%20Gazeta.pl%20i%20Wp.pl.%20Ambasadorka%20%C5%9Al%C4%85skiego%20Festiwalu%20Nauki.%20Wsp%C3%B3%C5%82autorka%20ksi%C4%85%C5%BCek%20%E2%80%9ECz%C5%82owiek%20istota%20kosmiczna%E2%80%9D,%20%E2%80%9EKosmiczne%20wyzwania%E2%80%9D%20i%20%E2%80%9EOdwa%C5%BC%20si%C4%99%20robi%C4%87%20wielkie%20rzeczy%E2%80%9D.%5B/highlight-box%5D" target="_blank" rel="nofollow noopener">Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.[/highlight-box]
Wiemy, kiedy umrze Wszechświat – dużo wcześniej niż myśleliśmy!
Wszechświat umrze za 33 miliardy lat – taką hipotezę stawia międzynarodowy zespół badaczy, którzy analizowali wpływ ciemnej energii na przyszłość kosmosu. Ich zdaniem przyspieszona ekspansja nie potrwa wiecznie i zakończy się Wielkim Kolapsem, który może rozpocząć się już za 10 miliardów lat.
Spis treści: Ciemna energia może się zmieniać w czasie? Te badania wszystko komplikują Nowy model ciemnej energii: to aksjony mogą decydować o losie wszechświata Wielki Kolaps zamiast Wielkiego Wybuchu? Nowa teoria przewiduje odwrót ekspansji Badacze nie ustają w próbach zrozumienia ciemnej energii – tajemniczej, hipotetycznej formy energii odpowiedzialnej za przyspieszanie rozszerzania się kosmosu. Szacuje się, że może ona stanowić aż 68% całkowitej zawartości energii i materii we Wszechświecie. Choć obecnie odpowiada za jego ekspansję, eksperci nie wykluczają, że w przyszłości ten proces się odwróci i przestrzeń zacznie się kurczyć. Ciemna energia może się zmieniać w czasie? Te badania wszystko komplikują W ciągu ostatniego roku szeroko zakrojone przeglądy różnych rodzajów galaktyk, realizowane w ramach projektu Dark Energy Survey (DES) oraz z wykorzystaniem spektrografu DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), zasugerowały, że ciemna energia może zmieniać się w czasie. Jeśli te obserwacje się potwierdzą, oznaczałoby to odejście od najprostszego modelu – tzw. stałej kosmologicznej – jako obowiązującego wyjaśnienia. Taki przełom otworzyłby drogę do nowych, teoretycznych koncepcji i radykalnych interpretacji natury wszechświata. Zagadnieniem tym zajęła się międzynarodowa grupa naukowców pod kierownictwem dr. Hoanga Nhana Luu współpracującego z Uniwersytetem Kraju Basków w Bilbao. Praca badaczy, opublikowana w serwisie preprintów Arxiv (czyli przed recenzją naukową), prezentuje złożony model ciemnej energii, dopuszczający jej nietypowe, zmienne zachowanie. Nowy model ciemnej energii: to aksjony mogą decydować o losie Wszechświata W zaproponowanym modelu ciemna energia składa się z dwóch elementów. Pierwszym są aksjony – hipotetyczne, ultralekkie cząstki, które niemal nie oddziałują z materią. Miałoby ich być tak dużo, że przenikają cały kosmos, a ich średnia energia odpowiada za trwającą obecnie fazę przyspieszonej ekspansji. Drugim składnikiem jest tzw. stała kosmologiczna – wartość wprowadzona do równań ogólnej teorii względności Einsteina, tradycyjnie uznawana za jedną z możliwych interpretacji ciemnej energii. W tym ujęciu jednak jej wartość jest niższa, ponieważ część obserwowanego efektu przyspieszenia przypisuje się aksjonom. Zespół naukowców wykazał, że dane z nowych przeglądów są najbardziej zgodne z modelem, w którym aksony oddziałują z ujemną stałą kosmologiczną. Oznacza to, że obecna faza rozszerzania się wszechświata ma charakter przejściowy i jest napędzana głównie przez pole aksjonowe. W miarę jak aksjony będą się rozpraszać i tracić na sile, dominującą rolę zacznie odgrywać ujemna wartość stałej kosmologicznej. Warto przypomnieć, że stała kosmologiczna opisuje właściwości samej przestrzeni – niezależnie od obecności materii – i może działać jak forma energii wpływająca na jej rozciąganie lub ściskanie. Gdy ma wartość dodatnią, prowadzi do przyspieszonej ekspansji Wszechświata. Natomiast w przypadku wartości ujemnej, działa jak siła ściągająca, która może zatrzymać rozszerzanie i zapoczątkować kurczenie się kosmosu. Wielki Kolaps zamiast Wielkiego Wybuchu? Nowa teoria przewiduje odwrót ekspansji Jeśli ujemna stała kosmologiczna działa odwrotnie niż dodatnia, to nie tylko spowalnia ekspansję wszechświata, lecz może ostatecznie całkowicie ją zatrzymać. W takim scenariuszu przestrzeń zaczęłaby się kurczyć, zapoczątkowując fazę tzw. Wielkiego Kolapsu. Zakończenie tego procesu stanowiłoby lustrzane odbicie Wielkiego Wybuchu: galaktyki zbliżałyby się do siebie, częściej zderzały, a Wszechświat stawałby się coraz mniejszy, gorętszy i gęstszy, aż w końcu zapadłby się do nowej osobliwości. Teoretycy szacują, że początek tego końca może nastąpić już za około 10 miliardów lat – czyli wcześniej, niż wynosi obecny wiek kosmosu. Proces zapadania potrwałby kolejne 10 miliardów lat, a całkowity czas istnienia Wszechświata wyniósłby nieco ponad 33 miliardy lat. Choć z tego punktu widzenia Wszechświat nie osiągnął jeszcze połowy swojego „życia”, to już teraz znajduje się daleko poza połową swojej maksymalnej wielkości. Warto jednak zaznaczyć, że to wciąż jedynie hipoteza. Wyniki uzyskane z nowych przeglądów mają charakter wstępny i mogą ulec zmianie w miarę postępu analiz. Nawet jeśli obecny model oparty na stałej kosmologicznej okaże się niewystarczający, nie oznacza to jeszcze, że nowa teoria jest poprawna. Niewątpliwie jednak wnosi ona świeżą perspektywę do naukowej debaty. Źródło: arxiv.org Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Wszechświat zaczął się w czarnej dziurze, a Wielkiego Wybuchu nie było? Nowa teoria na temat początku wszystkiego
Nowa teoria fizyków podważa dominującą narrację o Wielkim Wybuchu. Według niej nasz Wszechświat mógł powstać wewnątrz czarnej dziury – bez potrzeby istnienia osobliwości czy ciemnej energii.
Spis treści: Teoria Wielkiego Wybuchu jest niewystarczająca Fizyka kwantowa kontra osobliwość: co tłumaczy teoria odbicia? Czy nowa teoria zostanie potwierdzona? Wielki Wybuch od dawna uchodzi za moment narodzin Wszechświata – chwilę, w której powstały czas, przestrzeń i materia. Jednak nowa teoria, opublikowana w czasopiśmie „Physical Review D”, podważa to założenie. Zespół fizyków sugeruje, że Wielki Wybuch wcale nie był początkiem. Teoria Wielkiego Wybuchu jest niewystarczająca? Według nowej propozycji fizyków Wielki Wybuch nie był początkiem, lecz efektem kolapsu grawitacyjnego bardzo masywnego obiektu – czarnej dziury – a następnie odbicia („bounce”) materii wewnątrz niej. Obowiązujący model kosmologiczny oparty na Wielkim Wybuchu dobrze opisuje ewolucję Wszechświata, ale wymaga wprowadzenia hipotetycznych składowych, takich jak np. ciemna energia czy osobliwość (singularity), w której załamują się prawa fizyki. Nowy model tego nie potrzebuje. Ta nowa „teoria odbicia” nie wymaga wprowadzania żadnych hipotetycznych założeń i według jej twórców jest to jej ogromną zaletą. Zamiast śledzić ekspansję Wszechświata wstecz, rozważa ona stan ultragęstej materii zapadającej się pod wpływem grawitacji. Kluczowy moment następuje, gdy zamiast osobliwości (punktu o nieskończonej gęstości), następuje „odbicie” materii i rozpoczęcie nowej fazy ekspansji – czyli narodziny Wszechświata. Fizyka kwantowa kontra osobliwość: co tłumaczy teoria odbicia? Jednak wcześniej naukowcy, w tym m.in. Stephen Hawking i Roger Penrose, udowadniali że istnienie osobliwości jest nieuchronne. Twórcy nowej teorii twierdzą, że to nieprawda. Argumentują, że poprzednie teorie nie brały pod uwagę fizyki w mikroskali i nie uwzględniały efektów kwantowych. Oni uwzględniają w obliczeniach tzw. zakaz Pauliego, mówiący, że fermiony (cząstki takie jak elektrony czy protony) nie mogą zajmować tego samego stanu kwantowego, co zapobiega nieskończonemu ściskaniu materii. W efekcie dochodzi do „odbicia” zamiast osobliwości. Odbicie zachodzi w ramach znanych teorii: ogólnej teorii względności i mechaniki kwantowej – bez potrzeby dodawania nieznanych pól czy wymiarów. Co więcej, ten mechanizm naturalnie tłumaczy dwie fazy przyspieszonej ekspansji Wszechświata – inflację i późniejsze przyspieszenie związane z ciemną energią – jako efekty fizyki odbicia, niewymagające odrębnych wyjaśnień. To bez wątpienia jedna z najciekawszych teorii kosmologicznych ostatnich lat. Czy nowa teoria zostanie potwierdzona? Według nowej teorii Wszechświat jest minimalnie zakrzywiony, jak powierzchnia kuli. Jeśli przyszłe misje kosmiczne (np. Euclid) to potwierdzą, będzie to silny dowód na poparcie teorii odbicia. Model ten może też rzucić nowe światło na: pochodzenie supermasywnych czarnych dziur, naturę ciemnej materii czy formowanie się galaktyk. Planowane misje kosmiczne, takie jak Arrakhis, mają badać trudno uchwytne struktury galaktyczne, co pomoże zweryfikować nową teorię. Najbardziej rewolucyjne jest jednak założenie, że nasz Wszechświat rozpoczął się wewnątrz czarnej dziury utworzonej w „nadrzędnym” wszechświecie-macierzy. To oznacza, że nie jesteśmy wyjątkowi – wszystko co znamy powstało w wyniku naturalnych cykli grawitacyjnych i kwantowych, a nie z „niczego”. Teoria odbicia wpisuje nasze istnienie w większy, cykliczny porządek kosmiczny. Źródło: Physical Review D Nasza autorka Magdalena Rudzka Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.
Wszechświat wyparuje znacznie wcześniej niż sądzono. Nas to jednak nie dotyczy
Holenderscy naukowcy oszacowali czas życia naszego Wszechświata. Analiza tzw. promieniowania Hawkinga doprowadziła do zaskakującego wniosku. Ostatnie gwiazdy wyparują dużo wcześniej, niż do tej pory zakładano.
Spis treści 10 z 78 zerami – oto nowy wiek Wszechświata w latach Czym jest promieniowanie Hawkinga? Najnowsze badania trzech naukowców z Uniwersytetu Radboud w Nijmegen wskazują, że Wszechświat może zakończyć swoje istnienie znacznie wcześniej, niż dotychczas sądzono. A winne według nich jest powolne wyparowywanie nawet najbardziej trwałych obiektów, takich jak gwiazdy neutronowe. Odpowiada za nie tzw. promieniowanie Hawkinga, jednak dotychczas uważano, że to proces zachodzący tylko w czarnych dziurach. 10 z 78 zerami – oto nowy wiek Wszechświata w latach Według obliczeń astrofizyków z Holandii, ostatnie gwiezdne pozostałości znikną w wyniku procesu promieniowania Hawkinga w ciągu około 1078 lat. Jest to znacznie krótszym okresem w porównaniu do wcześniejszych szacunków wynoszących 101100 lat . Promieniowanie Hawkinga, zaproponowane przez Stephena Hawkinga w 1975 roku, opisuje proces tracenia masy przez czarne dziury. Nowe badania sugerują, że podobny mechanizm może dotyczyć również innych obiektów o silnym polu grawitacyjnym, takich jak białe karły i gwiazdy neutronowe. Obliczenia wykazały, że białe karły, uważane za jedne z najbardziej trwałych ciał niebieskich, mogą ulec „wyparowaniu” właśnie w ciągu 1078 lat. Co zaskakujące, naukowcy odkryli, że gwiazdy neutronowe i czarne dziury o masie gwiazdowej mają podobny czas rozpadu wynoszący około 1067 lat. Choć czarne dziury mają silniejsze pole grawitacyjne, ich budowa sprawia, że część promieniowania ponownie do nich wpada, co spowalnia proces parowania. Czy powinniśmy się martwić? Nie, bo śmierć Wszechświata jest wciąż niewyobrażalnie odległa. Liczba opisująca jego wiek jest większa od największych zdefiniowanych liczb świata i nie ma nawet nazwy. W tak dalekiej przyszłości gwiazd umożliwiających życie takie jakie znamy, już dawno nie będzie. Czym jest promieniowanie Hawkinga? Promieniowanie Hawkinga to teoretyczne zjawisko fizyczne, zaproponowane przez Stephena Hawkinga i polegające na emisji cząstek przez czarne dziury. Wbrew wcześniejszym założeniom, czarne dziury nie są całkowicie „czarne” – genialny fizyk udowodnił, że mogą stopniowo tracić masę i energię. Mechanizm promieniowania opiera się na zasadach mechaniki kwantowej. W pobliżu horyzontu zdarzeń czarnej dziury mogą spontanicznie powstawać pary cząstka-antycząstka. Jedna wpada do czarnej dziury, a druga ucieka w przestrzeń, co z zewnątrz wygląda jak emisja promieniowania. W rezultacie czarna dziura traci masę i z czasem może całkowicie wyparować. Proces ten jest jednak bardzo powolny. Źródło: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics Nasza autorka Magdalena Rudzka Dziennikarka „National Geographic Traveler" i „Kaleidoscope". Przez wiele lat również fotoedytorka w agencjach fotograficznych i magazynach. W National-Geographic.pl pisze przede wszystkim o przyrodzie. Lubi podróże po nieoczywistych miejscach, mięso i wino.
Ruszyła misja NASA SPHEREx. Teleskop ma zmapować 450 milionów galaktyk!
Teleskop kosmiczny SPHEREx już działa. Instrument, który opracowywano przez ostatnią dekadę, ma za zadanie zmapowanie nieba w 102 zakresach podczerwieni. To więcej niż jakakolwiek inna misja przed nią – twierdzi NASA.
Spis treści: SPHEREx jak Euclid i JWST Największe pytania kosmologii Fundamenty fizyki Najnowsze obserwatorium kosmiczne NASA SPHEREx ma zapewnić astronomom wyjątkowo szeroki i bogaty obraz kosmosu. Można śmiało powiedzieć, że takiego przeglądu nieba jeszcze nie było. Akronim misji – SPHEREx – odnosi się do Spectro-Photometer for the History of the Universe, Epoch of Reionization and Ices Explorer. Teleskop zmapuje całe niebo w 102 zakresach podczerwieni, zbierając dane o początkach Wszechświata, zaraniu galaktyk i kluczowych składnikach życia w naszym kosmicznym otoczeniu. – Wierzymy, że ta misja odpowie na fundamentalne pytanie: jak się tu znaleźliśmy? – powiedział Shawn Domagal-Goldman, pełniący obowiązki dyrektora działu astrofizyki w siedzibie NASA. SPHEREx jak Euclid i JWST Badanie Wszechświata w podczerwieni daje wyjątkowo szerokie możliwości. W ten sposób działają m.in. Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) i łowca ciemnej materii – teleskop Euclid. Podczerwień pozwala przebić się przez pył i gaz, aby zobaczyć niektóre z najstarszych gwiazd i galaktyk Wszechświata, które w przeciwnym razie byłyby zasłonięte. Wszystko dlatego, że światło podczerwone ma dłuższe fale niż ludzkie oko zdolne jest wykryć. Korzystając z techniki zwanej spektroskopią, naukowcy mogą rozdzielić światło podczerwone z gwiazd i galaktyk na różne zakresy długości, podobnie jak światło słoneczne uderzające w pryzmat rozdziela się na tęczę widzialnych odcieni. Widmo obiektu może ujawnić wiele przydatnych cech, w tym jego skład, gęstość, temperaturę i ruch. – Obserwatorium SPHEREx wykorzysta swoje spektrometry do badania nieba w trzech wymiarach i pomiaru tych cech w setkach milionów galaktyk – mówi Jamie Bock, główny badacz misji SPHEREx i profesor fizyki w Kalifornijskim Instytucie Technologii (Caltech). Zdaniem naukowca może to przynieść odpowiedzi na podstawowe pytania kosmologii: formowanie się galaktyk, zbadanie pochodzenia wody i związków organicznych w naszej galaktyce Drogi Mlecznej. Największe pytania kosmologii Śledzenie pochodzenia wody może nie tylko pomóc naukowcom w ustaleniu, w jaki sposób życie wyewoluowało na Ziemi. Może również dostarczyć wskazówek na temat tego, gdzie w innych miejscach naszej galaktyki mogą znajdować się kluczowe składniki życia. Podczas mapowania nieba misja SPHEREx zajmie się również jedną z największych tajemnic astronomii: tym, co wydarzyło się w pierwszych chwilach po Wielkim Wybuchu, który stworzył Wszechświat około 13,8 miliarda lat temu. Jedna z teorii, zaproponowana pod koniec lat 70. i na początku lat 80. XX wieku, sugeruje, że w pierwszych ułamkach sekundy po Wielkim Wybuchu doszło do szybkiej ekspansji. Teoria ta, znana jako kosmiczna inflacja, została wykorzystana do wyjaśnienia płaskiej geometrii Wszechświata i braku jego zakrzywienia. A także jako możliwy powód powstania niektórych z największych struktur We wszechświecie – na przykład galaktyk i gromad galaktyk. Jednak astronomowie od dawna zmagają się z ustaleniem, co doprowadziło do kosmicznej inflacji i dlaczego w ogóle do niej doszło. Misja SPHEREx mogłaby przetestować tę teorię na nowe sposoby. Określenie dokładnego rozmieszczenia setek milionów galaktyk pomogłoby naukowcom lepiej zrozumieć fizykę kosmicznej inflacji i sposób, w jaki mogło dojść do tak gwałtownej ekspansji. Fundamenty fizyki Shawn Domagal-Goldman powiedział, że badanie galaktyk, kosmicznej inflacji i początków Wszechświata przez misję SPHEREx może przyczynić się do lepszego zrozumienia przez ludzkość fundamentalnej fizyki. – Jesteśmy w wyjątkowym miejscu długiej historii ludzkiej obecności na tej planecie. Żyjemy w czasach, w których tworzymy instrumenty pozwalające odpowiedzieć na kluczowe pytania dotyczące Wszechświata – podkreślił naukowiec. 1 kwietnia NASA ogłosiła, że SPHEREx działa. – Na podstawie obrazów, które widzimy, możemy teraz powiedzieć, że zespół instrumentów trafił w sedno – powiedział prof. Bock. Pierwsze zdjęcia pokazują, że sześć detektorów teleskopu funkcjonuje bez zarzutu. Źródło: Space.com Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Astronomowie odkryli galaktykę Wielkie Koło. Nie ma pewności, jak powstała
Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST) odnalazł wyjątkowo dużą galaktykę z okresu wczesnego Wszechświata. Ten kosmiczny gigant, którego światło pokonało ponad 12 miliardów lat, aby do nas dotrzeć, został nazwany Wielkim Kołem. Nowe odkrycie podważa naszą wiedzę na temat formowania się galaktyk.
W tym artykule: Narodziny galaktyk Galaktyki superspiralne Niespodziewane odkrycie Ta gigantyczna galaktyka dyskowa istniała w ciągu pierwszych dwóch miliardów lat po Wielkim Wybuchu. Oznacza to, że Wielkie Koło uformowało się, gdy Wszechświat miał zaledwie 15% swojego obecnego wieku. Informacja ta każe zweryfikować naszą dotychczasową wiedzę na temat formowania się galaktyk. Dr Themiya Nanayakkara, główny astronom Australijskiego Centrum Danych Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba oraz jeden z odkrywców Wielkiego Koła twierdzi, iż badanie galaktyk dyskowych pomaga nam odkryć, w jaki sposób galaktyki tworzą się, rosną i ewoluują przez miliardy lat. – Wyobraźmy sobie galaktykę podobną do naszej Drogi Mlecznej: płaską, obracającą się strukturę złożoną z gwiazd, gazu i pyłu, często otoczoną rozległym halo niewidocznej ciemnej materii – napisał w artykule opublikowanym na łamach „The Conversation”. Narodziny galaktyk Galaktyki dyskowe mają zazwyczaj wyraźne ramiona spiralne rozciągające się na zewnątrz od gęstego obszaru centralnego. Nasza Droga Mleczna jest galaktyką dyskową, charakteryzującą się pięknymi ramionami spiralnymi, które owijają się wokół jej centrum. Do tej pory naukowcy sądzili, że dyski galaktyk tworzą się stopniowo przez długi czas. W dodatku dokonują tego na dwa sposoby: albo poprzez gaz płynnie napływający do galaktyk z otaczającej przestrzeni, albo poprzez łączenie się z mniejszymi galaktykami. – Zazwyczaj szybkie łączenie się galaktyk zaburzałoby delikatne spiralne struktury, zmieniając je w bardziej chaotyczne kształty. Jednak Wielkie Koło zdołało szybko urosnąć do zaskakująco dużych rozmiarów, nie tracąc przy tym swojej charakterystycznej spiralnej formy. Podważa to długo utrzymywane koncepcje dotyczące wzrostu gigantycznych galaktyk – twierdzi dr Themiya Nanayakkara. Galaktyki superspiralne Obserwacje wykonane dzięki możliwościom JWST pokazują, że galaktyka Wielkie Koło jest porównywalna pod względem rozmiaru i prędkości obrotowej do największych galaktyk „superspiralnych” w dzisiejszym Wszechświecie. Jest też trzykrotnie większa od porównywalnych galaktyk z tamtej epoki i jest jedną z najmasywniejszych galaktyk zaobserwowanych we wczesnym kosmosie. Prędkość rotacji Wielkiego Koła plasuje galaktykę w górnej części tak zwanej relacji Tully'ego-Fishera, czyli dobrze znanego związku między masą gwiazdową galaktyki a prędkością jej rotacji. Galaktyka Wielkie Koło znajduje się w niezwykle zatłoczonym obszarze przestrzeni kosmicznej. Galaktyki są w nim upakowane blisko siebie, dziesięć razy gęściej niż w typowych obszarach Wszechświata. To gęste środowisko prawdopodobnie zapewniło galaktyce idealne warunki do szybkiego wzrostu. Prawdopodobnie doświadczyła ona fuzji, które były na tyle łagodne, że pozwoliły galaktyce zachować kształt spiralnego dysku. Niespodziewane odkrycie – Ponadto gaz wpływający do galaktyki musiał być dobrze dopasowany do jej rotacji, umożliwiając szybki wzrost dysku bez zakłóceń. Idealne połączenie – podkreśla badacz i dodaje, że odkrycie galaktyki podobnej do Wielkiego Koła było niezwykle mało prawdopodobne. – Mieliśmy mniej niż dwa procent szans na jej znalezienie w naszym badaniu, zgodnie z obecnymi modelami formowania się galaktyk. Nasze odkrycie było więc szczęśliwym trafem wynikającym prawdopodobnie z tego, że zaobserwowaliśmy ją w wyjątkowo gęstym regionie, zupełnie odmiennym od typowych kosmicznych środowisk – dodaje dr Themiya Nanayakkara. Wraz z kolejnymi obserwacjami i odkryciami masywnych, wczesnych galaktyk takich jak Wielkie Koło, astronomowie będą w stanie odkryć więcej tajemnic dotyczących tego, w jaki sposób Wszechświat zbudował struktury, które widzimy dzisiaj. Źródło: The Conversation Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Pisze przede wszystkim o eksploracji kosmosu, astronomii i historii. Związana z Centrum Badań Kosmicznych PAN oraz magazynami portali Gazeta.pl i Wp.pl. Ambasadorka Śląskiego Festiwalu Nauki. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
W czarnej dziurze może istnieć cały wszechświat. I to nasz własny. Wskazuje na to asymetria wirujących galaktyk
Przegląd nieba wykonany za pomocą Teleskopu Jamesa Webba przyniósł potężną niespodziankę. W kosmosie jest więcej galaktyk obracających się zgodnie z ruchem wskazówek zegara niż przeciwnie. Dlaczego? Jedno z wyjaśnień zakłada, że nasz Wszechświat znajduje się we wnętrzu czarnej dziury.
W tym artykule: Zagadka wirujących galaktyk Dlaczego więcej galaktyk kręci się w jedną stronę? Inne możliwe wyjaśnienie anomalii Kosmos jest pełen tajemnic, a naukowcy ciągle natykają się na nowe, coraz bardziej zaskakujące. Tym razem na trop naprowadził ich JADES, czyli James Webb Space Telescope Advanced Deep Extragalactic Survey. To przegląd głębokiego kosmosu, do wykonania którego posłużył niezawodny, działający już od trzech lat Teleskop Jamesa Webba. Zdjęciom, które zrobił teleskop, przyjrzał się uważnie Lior Shamir, badacz z Kansas State University. Zauważył coś nietypowego. W kosmosie wszystko się kręci – planety, systemy planetarne oraz całe galaktyki. Te ostatnie mogą obracać się z naszego punktu widzenia zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie. A ponieważ zakłada się, że kosmos w dużych skalach jest jednorodny, ilość galaktyk obracających się w obu kierunkach powinna być z grubsza taka sama. Dane zebrane dzięki JADES pokazały jednak, że jest inaczej. Zagadka wirujących galaktyk Lior Shamir skupił się na 263 galaktykach z głębokiego kosmosu. Ich światło potrzebowało od 5 do 10 mld lat, by do nas dotrzeć. Naukowiec wybrał takie galaktyki, w przypadku których mógł bez wątpliwości określić kierunek rotacji. Wtedy na jaw wyszła niespodzianka. Zgodnie z założeniami kosmologicznymi, mniej więcej 130 galaktyk powinno wirować w jedną stronę, drugie zaś 130 w przeciwną. Shamir uzyskał jednak inny wynik. Przeciwnie do ruchu wskazówek zegara obracało się 105 galaktyk, zaś 158 galaktyk – zgodnie z nim. – Różnica jest tak oczywista, że każda osoba może ją dostrzec – uważa Shamir. – Nie potrzeba specjalnych umiejętności ani wiedzy, aby zobaczyć, że te liczby są różne. Dzięki mocy Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba każdy może to zobaczyć – dodaje. Dlaczego więcej galaktyk kręci się w jedną stronę? Naukowiec nie poprzestał na tej obserwacji, którą opisał w artykule opublikowanym w czasopiśmie „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society”. Pokusił się również o jej wyjaśnienie. A raczej dwa wyjaśnienia, z których pierwsze przewraca nasze wyobrażenia o Wszechświecie do góry nogami. – Jedno z wyjaśnień zakłada, że Wszechświat narodził się, obracając się. Zgadza się to z teoriami takimi jak kosmologia czarnej dziury, która postuluje, że cały wszechświat jest wnętrzem czarnej dziury – mówi Shamir. Kosmologia czarnej dziury zakłada, że Wielki Wybuch zaszedł wewnątrz czarnej dziury znajdującej się w innym większym kosmosie. Obserwowalny Wszechświat rozszerza się w środku takiego obiektu. Teoria ta to jedna z hipotez próbujących łączyć mechanikę kwantową i ogólną teorię względności. Jak inne tego rodzaju koncepcje, jest przedmiotem naukowych dyskusji. Shamir uważa, że jego obserwacje dostarczają argumentu, który działa na jej rzecz. Inne możliwe wyjaśnienie anomalii Jednak naukowiec przyznaje, że dysproporcję w ilości galaktyk rotujących w różne strony można wyjaśnić także znacznie prościej. Może ją powodować swoista iluzja obserwacyjna wynikająca z wirowania samej Drogi Mlecznej. Uważa się, że wpływ rotacji naszej własnej galaktyki na prowadzone z Układu Słonecznego obserwacje jest zaniedbywalny. Możliwe jednak, że takie myślenie to błąd. – Jeśli tak jest, będziemy musieli ponownie skalibrować nasze pomiary odległości dla głębokiego Wszechświata – zauważa Shamir. I zwraca uwagę, że ponowna kalibracja pomiarów odległości może wyjaśnić kilka innych nierozwiązanych pytań w kosmologii. Takich jak różnice w tempie rozszerzania się Wszechświata, jakie pojawiają się w zależności od metody pomiaru. Albo wyjątkowo duże galaktyki, które są odkrywane w bardzo młodym Wszechświecie. Źródło: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Kansas State University Nasza autorka Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”.
Zaskakujące odkrycie: tajemnicza ciemna energia słabnie. Wszechświat przestanie się rozszerzać?
Naukowcy od dawna zakładali, że niewyjaśniona siła, która sprawia, że kosmos się rozszerza, to stała. Jednak najnowsze dane potwierdzają zaskakującą hipotezę postawioną w zeszłym roku. Ciemna energia może słabnąć. To zmienia nasze wyobrażenia o przyszłości kosmosu.
W tym artykule: Niespodzianka, jakiej dostarczył kosmos Nowe dane potwierdzają rewolucyjną hipotezę Ciemna energia nie jest stałą? Z czego składa się Wszechświat? Tylko niewielka jego część – zaledwie 5% – to zwykła materia. Taka, jaką widzimy dookoła siebie na co dzień i z jakiej jesteśmy zbudowani my, planety i gwiazdy. Jedna czwarta kosmosu to ciemna materia: odpowiednik tej zwykłej, tylko niewidoczny. Wszystko pozostałe – czyli ok. 70% Wszechświata – to ciemna energia. Obserwacje najdalszych galaktyk doprowadziły naukowców do opracowania teorii zakładającej, że tempo rozszerzania się Wszechświata rośnie. Galaktyki cały czas się od siebie oddalają, a czym są bardziej oddalone od Ziemi, tym dzieje się to szybciej. To oznacza, że w kosmosie musi istnieć jakaś „rozpychająca” siła, która przeważa przyciąganie grawitacyjne. Ta siła to właśnie ciemna energia, kluczowy wskaźnik modelu kosmologicznego lamba-CDM. Co o niej wiadomo? Ciemna energia to wrodzona właściwość pustej przestrzeni. Przestrzeń jest niejako w nią „zaopatrzona” – ciemna energia działa w każdym punkcie próżni, zawsze tak samo. Innymi słowy, jest stałą kosmologiczną: czynnikiem, który się nie zmienia niezależnie od tego, gdzie i kiedy zostanie zmierzony. Niespodzianka, jakiej dostarczył kosmos Odkrycie, że kosmos rozszerza się coraz szybciej, jest jednym z przełomowych dokonań naukowych w ostatnich kilku dekadach. Stoi za nim astrofizyk Adam Riess, który w 2011 r. otrzymał za to Nagrodę Nobla z fizyki. Jego ustalenia pozwalały przewidywać przyszłość całego kosmosu, który miałby się rozszerzać w nieskończoność. Teoria ta była uznawana za mocną aż do kwietnia 2024 roku. Wówczas pojawiła się na niej pierwsza rysa. Naukowcy z konsorcjum DESI, pracujący nad mapą kosmosu 3D, zauważyli coś zaskakującego. Z danych wynikało, że ciemna energia może zmieniać się w czasie. A konkretnie – słabnąć. Gdyby tak było, Wszechświat mógłby rozszerzać się nie coraz szybciej, ale w stałym tempie. Możliwe byłyby również inne, radykalniejsze scenariusze. Jeden zakładał, że w którymś momencie oddziaływania grawitacyjne przeważyłyby wpływ ciemnej energii i kosmos zacząłby się kurczyć. Aż do „wielkiego zmiażdżenia” (ang. big crunch). Nowe dane potwierdzają rewolucyjną hipotezę Wczoraj na konferencji Amerykańskiego Stowarzyszenia Fizycznego w Anaheim w Kalifornii naukowcy przedstawili kolejne ustalenia dotyczącej ciemnej energii. Potwierdzają one wnioski z zeszłego roku. Ponownie okazało się, że ciemna energia może nie być stałą, tylko słabnąć w czasie. W 2024 roku astrofizycy opierali się na danych zbieranych w ciągu jednego roku. Tym razem do analizy wykorzystali dane z trzech lat. Zgromadził je Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) – instrument stanowiący część Nicholas U. Mayall 4-meter Telescope w Kitt Peak National Observatory w Arizonie. DESI pozwala mierzyć odległość galaktyk od Ziemi i w ten sposób tworzyć mapę 3D całego kosmosu. Tym razem naukowcy zgromadzili dane o 30 mln galaktyk – to pięć razy więcej niż w zeszłym roku. Opisują one 11 mld lat historii Wszechświata. Wykorzystano też mapy kosmicznego promieniowania tła i supernowych. Wszystko łącznie doprowadziło do przedstawionych wyżej rewolucyjnych wniosków. Oszacowano, że obecnie gęstość ciemnej energii – czyli jej ilość przypadająca na metr sześcienny przestrzeni kosmicznej – jest o 10 proc. mniejsza niż 4,5 mld lat temu. Ciemna energia nie jest stałą? Niby nie jest to wiele. Jednak skoro ciemna energia nie jest stałą, scenariusz wielkiego zmiażdżenia staje się bardziej realny. W kwietniu część środowiska naukowego była dość sceptyczna. Podkreślano, że wczesne wyniki należy traktować ostrożnie. Riess także studził emocje. – To będzie wielka sprawa. Jeśli się utrzyma – powiedział wówczas „New Scientistowi”. Dzisiaj noblista – niezwiązany z konsorcjum DESI – przyznaje, że w zeszłym roku nie był pewien, czy rezultaty się potwierdzą, gdy pojawią się nowe dane. Teraz sytuacja się zmieniła. – Bardzo mnie ekscytuje, że wygląda na to, iż [zespół] nie znalazł żadnego problemu w analizie po dodaniu większej ilości danych. Wręcz przeciwnie, wynik jest bardziej znaczący – mówi astrofizyk. – Taki wynik dotyczący ciemnej energii jest czymś, czego nie spodziewaliśmy się doczekać za naszego życia – komentuje z kolei Mustapha Ishak-Boushaki, członek zespołu DESI z Uniwersytetu Teksańskiego w Dallas. Jego zdaniem potrzeba jeszcze dwóch lat zbierania danych przez DESI, by istniało niemal pewne prawdopodobieństwo, że dane obrazują zupełnie nowe zjawisko, nie są zaś fluktuacją statystyczną. Źródło: nature.com, phys.org, New Scientist Nasza autorka Magdalena Salik Dziennikarka naukowa i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”.
Woda pojawiła się znacznie wcześniej, niż przypuszczaliśmy. To wynik śmierci pierwszych gwiazd
Najważniejszy składnik życia mógł powstać już w ciągu 200 milionów lat od Wielkiego Wybuchu. Do tej pory sądzono, że w początkach Wszechświata nie było odpowiednich warunków do syntezy wody – wynika z najnowszych badań brytyjskich kosmologów.
Spis treści: Skąd wzięła się woda? Co z tą wodą – nowe badania Brytyjczyków Wirtualna supernowa kluczem do rozwiązania zagadki Woda miała powstać później ze względu na brak cięższych pierwiastków, takich jak tlen. Jednak nowe symulacje wskazują, że młody Wszechświat mógł być zdolny generować wodę na wielką skalę. Pytanie o pojawienie się wody we Wszechświecie jest jednym z najbardziej podstawowych zagadnień kosmologii. Na szczęście odeszliśmy od dominującej niegdyś hipotezy, iż woda jest czymś wyjątkowym w kosmosie poza naszą planetą. Wiemy, że wody w kosmosie jest mnóstwo. W samym Układzie Słonecznym mamy kilka miejsc, w których wody jest więcej niż na Ziemi. Z pewnością księżyc Jowisza, Ganimedes posiada jej wielkie rezerwuary, dalej Europa, Enceladus i wiele innych ciał niebieskich. Skąd wzięła się woda? Przez lata badacze skłaniali się do kilku głównych hipotez dotyczących pojawienia się wody: Pierwotna synteza wodoru i tlenu Opiera się na ogólnej teorii nukleosyntezy Wielkiego Wybuchu, rozwiniętej przez George’a Gamowa, Ralpha Alphera i Roberta Hermana (lata 40. XX wieku). Wodór powstał już w pierwszych minutach po Wielkim Wybuchu (ok. 13,8 mld lat temu), ale tlen pojawił się znacznie później – dopiero po kilku milionach lat, gdy pierwsze gwiazdy zaczęły go syntetyzować. Woda mogła zacząć powstawać po śmierci pierwszych gwiazd, czyli kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu. Reakcje chemiczne w obłokach molekularnych Hipotezę tę rozwijali astrofizycy badający obłoki molekularne, m.in. Ewine van Dishoeck oraz Eric Herbst (lata 80. i 90. XX wieku). Woda mogła formować się w obłokach molekularnych już ok. 200–500 mln lat po Wielkim Wybuchu, gdy powstały pierwsze pokolenia gwiazd i wzbogaciły przestrzeń międzygwiazdową w tlen. Dostarczanie wody przez komety i planetoidy Hipoteza ta była rozwijana już w XIX wieku (m.in. przez Richarda A. Proctora), ale dopiero w XX i XXI wieku potwierdziły ją badania izotopowe (m.in. Frank Robert i Katharina Lodders). Woda w Układzie Słonecznym powstała razem z planetoidami i kometami, czyli ok. 4,6 mld lat temu. Na Ziemię mogła dotrzeć podczas Wielkiego Bombardowania, czyli ok. 4,1–3,8 mld lat temu. Reakcje hydrotermalne w planetozymalach Hipoteza rozwijana przez astrobiologów i geochemików, m.in. Lauretta Cody’ego i J. I. Goldsmitha. Woda mogła uwalniać się w reakcjach hydrotermalnych na planetozymalach krótko po ich uformowaniu, czyli ok. 4,5–4,6 mld lat temu. Synteza wody w wiatrach gwiazdowych i wybuchach supernowych Hipoteza poparta obserwacjami teleskopowymi, m.in. zespołu Gary’ego Melnicka i Davida Neufelda. Woda mogła powstawać w falach uderzeniowych supernowych już kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu, gdy eksplodowały pierwsze gwiazdy masowe. Co z tą wodą – nowe badania Brytyjczyków Niedawno tematem zajęli się brytyjscy uczeni z grupy prowadzonej przez kosmologa Daniela Whalena z Uniwersytetu Portsmouth. Naukowcy odtworzyli cyfrowo eksplozje dwóch gwiazd przy użyciu parametrów wczesnego Wszechświata i odkryli, że środki do produkcji wody były obecne już 100 milionów lat po Wielkim Wybuchu. – Nasze symulacje sugerują, że woda była obecna w pierwotnych galaktykach ze względu na jej wcześniejsze formowanie się w składowych ich galaktycznego halo – napisali naukowcy w swoim artykule opublikowanym na łamach „Nature Astronomy”. Współcześnie wysoce metaliczne gwiazdy mają w swoich rdzeniach dużą ilość tlenu, ale pierwsze gwiazdy były zbudowane niemal w całości z wodoru i helu. Te wczesne gwiazdy prawdopodobnie były bardzo gorące i żyły wyjątkowo krótko. Właśnie to utrudniało astronomom uchwycenie ich śladów, ale możliwości Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST) pozwalają ujawnić pierwszy bezpośredni dowód ich istnienia. Wirtualna supernowa kluczem do rozwiązania zagadki Wirtualnej analizie eksplozji poddano dwie gwiazdy. Jedną 13 razy, a druga 200 razy masywniejszą od naszego Słońca. W ciągu pierwszej sekundy wirtualnej supernowej temperatury i ciśnienia były wystarczająco wysokie, aby stopić więcej gazów z byłej gwiazdy w tlen. W następstwie tego kataklizmu wyrzucone gazy, rozciągające się na odległość 1630 lat świetlnych, zaczęły się ochładzać. Gwałtowne ochłodzenie nastąpiło szybciej niż materiał uległ koalescencji, powodując parowanie zjonizowanych cząsteczek wodoru, tworząc inny kluczowy składnik wody: wodór molekularny (H2). Gdy cząsteczki te poruszały się, szczególnie w gęstszych obszarach halo supernowych, tlen zderzał się z wystarczającą ilością wodoru, aby uczynić Wszechświat mokrym. Naukowcy sądzą, że gęstsze skupiska pozostałości po supernowych, z ich wyższym stężeniem metali, prawdopodobnie stały się również miejscem powstawania następnej generacji gwiazd wypełnionych cięższymi pierwiastkami i przyszłego formowania się planet. – W dodatku wyższa zawartość metali może prowadzić do powstawania skalistych planet w dyskach protoplanetarnych z gwiazdami o niskiej masie – twierdzą Whalen i zespół. Oznacza to, że potencjalne planety mogą również zawierać wodę. Obliczenia zespołu sugerują, że ilość wody wytworzonej przez najwcześniejsze galaktyki mogła być tylko dziesięciokrotnie mniejsza niż ta, którą widzimy w naszej galaktyce dzisiaj. Oznacza to, że jednego z głównych składników życia było całkiem sporo już u zarania Wszechświata. Źródła: Nature Astronomy, Science Alert Nasza autorka Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Astronomowie znaleźli setki ukrytych czarnych dziur. Mogą być ich nawet biliony
Dzięki danym zebranym 40 lat temu naukowcy wytropili setki supermasywnych czarnych dziur kryjących się w chmurach gazów i pyłów. Badacze podejrzewają, że nawet połowa czarnych dziur może być przysłonięta przez takie chmury. I przez to trudna do wykrycia dla ziemskich instrumentów badawczych.
Spis treści: Polowanie na czarne dziury Satelita z lat 80. poprzedniego wieku Droga Mleczna wyglądałaby inaczej Supermasywne czarne dziury mają masę co najmniej 100 000 razy większą od masy Słońca. Ile takich behemotów znajduje się we Wszechświecie? Astronomowie szacują, że miliardy, a być może nawet biliony. Uważają za prawdopodobne, że supermasywna czarna dziura kryje się w centrum każdej galaktyki. Precyzyjne ich policzenie jest jednak trudnym zadaniem. Szkopuł polega na tym, że z samej swojej istoty czarne dziury są niewidoczne. Te obiekty stanowią ekstremalnie silne zakrzywienie czasoprzestrzeni, która pochłania całą materię oraz fotony znajdujące się w pobliżu. Czarne dziury nie świecą więc – świecić może tylko wirujący obłok materii gromadzącej się wokół. Jeśli tak się dzieje, czarną dziurę da się obserwować. Jeśli nie, umyka ona ziemskim instrumentom naukowym. Naukowcy szukają jednak nowych sposobów, które pozwoliłyby im wypatrzeć nawet czarne dziury ukryte za najgęstszymi obłokami materii. Właśnie pochwalili się sukcesem – odkryli setki supermasywnych czarnych dziur dzięki danym zebranym jeszcze w latach 80. poprzedniego wieku. Polowanie na czarne dziury Z czarnymi dziurami wiąże się pewien paradoks. Chociaż są z natury ciemne, mogą być również jednymi z najjaśniejszych obiektów we Wszechświecie. Przypomnijmy sobie wodę w zlewie kręcącą się wokół odpływu. Tak samo na orbitę czarnej dziury wciągana jest otaczająca ją materia. Ekstremalna grawitacja czarnej dziury sprawia, że prędkość wirowania tej materii rośnie. Tarcie powoduje, że obłok silnie się nagrzewa. Po jakimś czasie osiąga temperaturę setek tysięcy stopni i wtedy promieniuje tak jasno, że może przyćmić wszystkie gwiazdy w otaczającej galaktyce. Wcześniej jednak – zanim się nagrzeje – może go w ogóle nie być widać. Drugi problem to położenie czarnej dziury wraz z obłokiem względem Ziemi. „Obłoki gazu i pyłu, które otaczają jasny centralny dysk, mogą z grubsza przybierać kształt torusa, czyli pączka. Jeśli otwór pączka jest skierowany w stronę Ziemi, jasny centralny dysk w jego wnętrzu jest widoczny. Jeśli nie, dysk pozostaje zasłonięty” – można przeczytać na stronach NASA. Satelita z lat 80. ubiegłego wieku Sposobem na wypatrzenie takich czarnych dziur okazało się prowadzenie obserwacji w innym zakresie niż światło widzialne. Torus emituje bowiem światło podczerwone. Obserwacje kosmicznych źródeł promieniowania podczerwonego prowadził należący do NASA satelita IRAS (Infrared Astronomical Satellite). Satelita ten został wystrzelony na orbitę w 1983 roku i pracował tylko przez 10 miesięcy. Naukowcy przejrzeli teraz archiwalne dane z IRASa i wybrali kandydatki na supermasywne czarne dziury. Następnie zestawili wyniki z danymi zgromadzonymi przez ziemskie teleskopy pracujące w świetle widzialnym (to pozwoliło wyeliminować galaktyki, które zostały fałszywie wzięte za czarne dziury). Oraz z danymi z satelity NuSTAR, który z kolei rejestruje promieniowanie rentgenowskie wysokiej energii (emituje je najbardziej rozgrzana część materii wokół czarnej dziury). Droga Mleczna wyglądałaby inaczej Wynik? Naukowcy wytropili setki nowych supermasywnych czarnych dziur, których nie dałoby się dostrzec żadnej inny sposób. Oszacowali też, że około 35% czarnych dziur tego rodzaju może być całkowicie niewidocznych z Ziemi: bo albo ich dyski nie rozgrzały się jeszcze do odpowiednich temperatur, żeby zacząć świecić, albo ich torusy znajdują się względem nas pod złym kątem. Wcześniej uważano, że odsetek wynosi 15%. Możliwe jest jednak – stwierdzili badacze w pracy opublikowanej w czasopiśmie „The Astrophysical Journal” – że sięga nawet 50%. – Niesamowite, jak przydatne okazały się teleskopy IRAS i NuSTAR w tym projekcie, zwłaszcza biorąc pod uwagę, że IRAS działał ponad 40 lat temu – stwierdził Peter Boorman, astrofizyk z Caltechu w Pasadenie w Kalifornii, który kierował badaniami. – To pokazuje wartość archiwalnych danych z teleskopów i korzyść płynącą z jednoczesnego wykorzystywania wielu instrumentów oraz zakresów długości fal światła. Naukowcy są też zdania, że badając supermasywne czarne dziury nową techniką, możemy dowiedzieć się więcej o naszej własnej galaktyce. Czarne dziury wpływają bowiem na wzrost galaktyk, pochłaniając duże ilości materii albo rozpraszając ją. – Gdyby nie było czarnych dziur, galaktyki byłyby znacznie większe – uważa Poshak Gandhi, profesor astrofizyki na Uniwersytecie w Southampton w Wielkiej Brytanii i współautor badania. – Gdybyśmy nie mieli supermasywnej czarnej dziury w naszej Drodze Mlecznej, na niebie mogłoby być znacznie więcej gwiazd – podsumował naukowiec. Źródło: space.com, NASA, The Astrophysical Journal Nasza autorka Magdalena Salik Dziennikarka i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Ciemna energia nie istnieje? „Największa zagadka Wszechświata może zostać wyjaśniona do końca dekady”
Naukowcy z Nowej Zelandii zaproponowali nowy sposób rozumienia ciemnej energii. Według ich hipotezy Wszechświat rozszerza się nierównomiernie, ponieważ czas biegnie w nim w nierównym tempie. W takim ujęciu pojęcie ciemnej energii w ogóle nie jest potrzebne. Teoria „czasobrazu” rozwiązuje wiele z problemów kosmologicznych, z jakimi nauka boryka się od stu lat.
Spis treści: Jak biegnie czas w różnych miejscach Wszechświata? Co rozszerza Wszechświat? Różne tempo upływu czasu Nowa teoria „czasobrazu” Nowe mocne dowody Wyobraźmy sobie, że dysponujemy statkiem kosmicznym, który może nas zawieźć w dowolny punkt Wszechświata. Wsiadamy na jego pokład z dwoma atomowymi zegarami nastawionymi dokładnie na tę samą godzinę. Następnie wyruszamy w podróż z dwoma przystankami. Pierwszy raz zatrzymujemy się w Drodze Mlecznej i zostawiamy w niej jeden z zegarów. Następnie opuszczamy Galaktykę. Lecimy coraz dalej, zostawiamy za sobą supergromadę galaktyk, a następnie włókno, czyli jedną z ogromnych nici, w które układa się materia we Wszechświecie. Poza włóknami w kosmosie nie ma zupełnie nic. W jednym z takich obszarów, nazywanych przez astronomów po prostu pustkami, pozostawiamy drugi zegar. Wyobraźmy sobie również, że następnie możemy odczekać dowolnie długi czas, po czym równocześnie sprawdzić tarcze obu zegarów. Choć przed wylotem wskazywały tę samą godzinę, z czasem ich wskazówki będą pokazywały coraz większe rozbieżności. Zegar w Drodze Mlecznej znajduje się w obszarze potężnego zgrupowania materii, która jest źródłem oddziaływania grawitacyjnego i spowalnia czas. Zegar w pustce z kolei bije znacznie szybciej. Jak biegnie czas w różnych miejscach Wszechświata? Jak duże są te różnice? Astronomowie wyliczyli, że zegar w Drodze Mlecznej będzie chodził o 35% wolniej niż zegar umieszczony w dowolnym miejscu którejkolwiek z kosmicznych pustek. To zaś z kolei oznacza, że w pustkach od początku istnienia Wszechświata upłynęło znacznie więcej lat niż w galaktykach. Ta z pozoru niewinna obserwacja ma ogromne znaczenie dla współczesnej kosmologii. Zdaniem astronomów z nowozelandzkiego University of Canterbury pozwala w ogóle zrezygnować z tajemniczego i niewyjaśnionego od stulecia konceptu ciemnej energii. Ciemna energia ma wyjaśniać, dlaczego kosmos się rozszerza. Teoretycznie grawitacja powinna spowodować, że będzie się kurczył. Obserwacja jednak temu przeczą, co oznacza że w kosmosie musi istnieć siła przeciwstawiająca się grawitacji (co zauważył już Albert Einstein). Siłę tę umownie nazywa się ciemną energią. To ona sprawia, że Wszechświat cały czas się powiększa, i to na dodatek w rosnącym tempie. Co rozszerza Wszechświat? Różne tempo upływu czasu Próby wyjaśnienia, czym jest ciemna energia, trwają od początków XX wieku. Opisany wyżej eksperyment myślowy rzuca jednak na problem ciemnej energii zupełnie nowe światło. Jeśli w obszarach kosmicznych pustek czas biegnie szybciej, to od Wielkiego Wybuchu zaszło tam „więcej” ekspansji. Pustki powiększają się prędzej niż reszta Wszechświata i zaczynają w nim dominować. To zaś per saldo, dla całego kosmosu, daje wrażenie, że powiększa się on w rosnącym tempie. W sumie oznacza to również, że kosmos rozszerza się „nierówno”. I że nie można myśleć o nim jako o przestrzeni jednorodnej, co było podstawą dotychczasowych analiz opisujących ciemną energię. Nowa teoria „czasobrazu” Koncepcję tę po raz pierwszy przedstawił kilkanaście lat temu David Wiltshire, fizyk teoretyczny z University of Canterbury. Teraz na łamach czasopisma „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters” zespół pod jego kierunkiem przytacza nowe dowody, które mają ją wspierać. Astronomowie poprawili obliczenia tak zwanych krzywych blasku ponad 1500 supernowych. Supernowe służą do pomiaru odległości w kosmosie, a tym samym do wyznaczania tempa rozszerzania się Wszechświata. – Nasze obliczenia pokazują, że nie potrzebujemy ciemnej energii, aby wyjaśnić, dlaczego Wszechświat wydaje się rozszerzać w coraz szybszym tempie – mówi David Wiltshire, główny autor pracy. – Ciemna energia to błędna identyfikacja zmian energii kinetycznej ekspansji, która nie jest jednorodna we Wszechświecie tak nierównym jak ten, w którym żyjemy – dodaje. – Dzięki nowym danym największa zagadka Wszechświata może zostać wyjaśniona do końca dekady – uważa Wiltshire. Nowe mocne dowody U podstaw teorii „czasobrazu” (ang. timescape) kryje się założenie, że wbrew temu co przyjmowano od stulecia, kosmos nie rozszerza się równomiernie. Zdaniem naukowców z Nowej Zelandii takie założenie pozwala lepiej wyjaśnić niektóre z zagadek, z którymi obecnie zmagają się kosmolodzy i astronomowie. Na przykład problem stałej Hubble'a. Polega on na tym, że nie jesteśmy w stanie ustalić, ile wynosi tempo rozszerzania się Wszechświata, bo obliczenia wykonane dwoma różnymi metodami dają dwa różne wyniki. Według autorów najnowszej pracy uzyskane przez nich wyniki stanowią bardzo mocny dowód wspierający teorię „czasobrazu”. „Mogą one również wskazywać na przekonujące rozwiązanie problemu stałej Hubble'a i innych anomalii związanych z rozszerzaniem się Wszechświata” – napisano w oświadczeniu prasowym. Źródła: EurekAlert, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters Nasza autorka Magdalena Salik Dziennikarka i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Czarna dziura po posiłku ucina sobie drzemkę. A przynajmniej tak było we wczesnym Wszechświecie
Po kolacji wigilijnej zazwyczaj przejedzeni padamy na fotelu. I jeśli nie oglądamy „Kevina samego w domu”, to zdarza nam się przysnąć. Dla tych, którym nie odpowiada taki rytm Wigilii, pocieszeniem może być fakt, że nie jesteśmy jedyni. Podobnie po obżarstwie zachowuje się pewna masywna czarna dziura.
Spis treści: Jak wykryto uśpioną czarną dziurę? Co wiemy o pochodzeniu czarnych dziur? Zagadki czarnych dziur Obiekt ten istniał już 800 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Samo w sobie nie byłoby to nadzwyczajne, jednak ta czarna dziura jest olbrzymia. Jej masa jest większa od masy Słońca aż 400 milionów razy. Tym samym to na razie jedna z największych czarnych dziur, jakie zostały odkryte przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba we wczesnym Wszechświecie. Ogromną czarną dziurę wypatrzył międzynarodowy zespół naukowców, w skład którego wchodzą między innymi astronomowie z University of Cambridge. W najnowszym wydaniu czasopisma naukowego „Nature” ukazał się ich artykuł, w którym opisują odkrycie nietypowej czarnej dziury. Dlaczego nietypowej? Po pierwsze dlatego, że jest ona wyjątkowo duża. Jej masa stanowi aż 40% całej masy macierzystej galaktyki. Zazwyczaj dla czarnych dziur ten odsetek wynosi 0,1%. Po drugie zaś, ponieważ ta czarna dziura jest dość ślamazarna. Pochłania spadającą na nią materię w bardzo powolnym tempie, znacznie poniżej górnego limitu. Jednak zdaniem badaczy to swoista cisza przed burzą – czy raczej cisza po obżarstwie. Astronomowie podejrzewają, że ta czarna dziura w czasie swojego istnienia miała okresy bardzo gwałtownego i szybkiego pochłaniania ogromnych ilości materii. Po nich zaś pochodziła w stan długiego uśpienia. Jak wykryto uśpioną czarną dziurę? Co do zasady czarne dziury są obiektami, których nie widać – stąd ich nazwa. Nie emitują promieniowania w zakresie światła widzialnego, a jeśli na ich drodze znajdą się jakieś fotony, skończą swoją podróż przez kosmos właśnie we wnętrzu czarnej dziury, skąd nic nie może uciec. Na szczęście czarna dziura – niezwykle masywny obiekt – przyciąga gazy i pyły oraz zakrzywia całą czasoprzestrzeń dookoła siebie. W rezultacie wokół krawędzi czarnej dziury tworzy się dysk akrecyjny. To wirujący pierścień coraz bardziej rozgrzanej materii, która z czasem robi się tak gorąca, że zaczyna emitować promieniowanie ultrafioletowe. I to właśnie dzięki temu, niejako pośrednio, astronomowie mogą czarną dziurę wypatrzeć. Uśpione czarne dziury świecą słabo. W przypadku obiektu z najnowszych badań pomocny okazał się jednak jego rozmiar. – Chociaż ta czarna dziura jest uśpiona, jej ogromne rozmiary umożliwiły jej wykrycie – powiedział główny autor badań Ignas Juodžbalis z Cambridge. – Jej uśpiony stan pozwolił nam również dowiedzieć się więcej o masie galaktyki macierzystej – dodał naukowiec. Co wiemy o pochodzeniu czarnych dziur? Czarne dziury to końcowy etap życia bardzo masywnych gwiazd. Zgodnie z obowiązującą teorią, po ustaniu reakcji termojądrowej we wnętrzu gwiazdy zapada się ona grawitacyjnie, zamieniając właśnie w czarną dziurę. Koncepcja ta nie wyjaśnia jednak dobrze, skąd się biorą wyjątkowo duże czarne dziury – o masie miliony albo nawet miliardy razy większej od masy Słońca – które na dodatek wykrywa się niedługo po Wielkim Wybuchu. I tu właśnie przydatne jest odkrycie opisane w „Nature”. Zdaniem jego autorów czarne dziury mogą od czasu do czasu wchodzić w okresy hiperaktywności. W tych okresach pochłaniałyby znacznie więcej materii niż przewiduje możliwy limit (to tzw. limit Eddingtona). Okres hiperaktywności – czyli wyjątkowego kosmicznego obżarstwa – trwałby około 5–10 milionów lat. Następnie zaś powiększona czarna dziura wchodziłaby w stan uśpienia, trwający 100 milionów lat. Zagadki czarnych dziur Naukowcy przeprowadzili komputerowe symulacje, które wykazały, że przy takich założeniach możliwe jest istnienie wyjątkowo dużych czarnych dziur już we wczesnym Wszechświecie. Dodatkowo ponieważ okresy uśpienia trwają co najmniej 10 razy dłużej niż okresy hiperaktywności, nie ma nic dziwnego w tym, że czarne dziury znajduje się właśnie „drzemiące na kanapie”. Astronomowie podejrzewają, że odkryta przez nich czarna dziura stanowi zaledwie wierzchołek góry lodowej. Czyli że we wczesnym Wszechświecie może znajdować się bardzo dużo czarnych dziur w stanie uśpienia. – Prawdopodobnie zdecydowana większość czarnych dziur jest w stanie uśpienia. Jestem zaskoczony, że znaleźliśmy tę jedną, ale podejrzewam również, że możemy jeszcze znaleźć ich o wiele więcej – powiedział prof. Roberto Maiolino, współautor badań. Źródła: EurekAlert, Nature Nasza autorka Magdalena Salik Dziennikarka i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com