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]
Czy świat to symulacja komputerowa? Wskazuje na to analiza grawitacji
Wyobraź sobie, że żyjesz w grze komputerowej – tylko o tym nie wiesz. Hipoteza symulacji, wspierana przez najnowsze badania naukowców, sugeruje, że nasz świat może być wirtualną rzeczywistością stworzoną przez wyższą cywilizację. Czy da się to udowodnić?
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. <h2id="2" >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
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
Teleskop Jamesa Webba dostrzegł pierwszy „zygzak Einsteina”. Czym jest to zjawisko?
Dzięki możliwościom Teleskopu Kosmicznego Jamesa Webba (JWST) astronomowie odkryli pierwszy „zygzak Einsteina”. Jest to obraz kwazara, który został powielony sześciokrotnie w jednym zdjęciu. Zjawisko to powstało dzięki efektowi grawitacyjnego soczewkowania, po raz pierwszy opisanemu przez Alberta Einsteina w 1915 roku.
Spis treści: Skąd bierze się „zygzak Einsteina”? Szansa na zmierzenie parametrów kosmologicznych Co jest wyjątkowego w J1721+8842? Kryzys kosmologiczny Czy jest napięcie Hubble’a? „Zygzak Einsteina” to rzadkie zjawisko w astronomii, które właśnie zostało po raz pierwszy zaobserwowane przy użyciu Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST). Jest to jeden z przypadków soczewkowania grawitacyjnego, czyli efektu zakrzywienia światła przez masywne obiekty, takie jak galaktyki. Działają one jak gigantyczne soczewki, zginając i powielając obrazy odległych obiektów, takich jak kwazary. Skąd bierze się „zygzak Einsteina”? „Zygzak Einsteina” to takie ułożenie, w którym obraz jednego obiektu jest powielany w sposób tworzący charakterystyczny kształt przypominający zygzak. Powstaje to w wyniku bardzo precyzyjnego wyrównania dwóch galaktyk, które działają jak soczewki, oraz kwazara, którego światło jest zginane przez te galaktyki. Właśnie to zaobserwował JWST w odległym systemie gwiezdnym. System, w którym pojawiło się zjawisko zygzaka oznaczony został jako J1721+8842. Składa się z niezwykle jasnego jądra galaktycznego (kwazara). Jego światło zostało zagięte przez dwie odległe, podobnej wielkości galaktyki. To rzadkie zjawisko nie tylko stanowi przykład zakrzywienia czasoprzestrzeni, ale ma także wyjątkowe właściwości, których nie posiadają standardowe soczewki grawitacyjne. Szansa na zmierzenie parametrów kosmologicznych – To nie tylko fascynujące zjawisko, ale także ogromna szansa na dokładne zmierzenie parametrów kosmologicznych. Ten układ soczewek pozwala na wyjątkowe ograniczenie zarówno stałej Hubble’a, jak i parametrów ciemnej energii – powiedział jeden z autorów odkrycia, kosmolog z Uniwersytetu Stanforda Martin Millon. Ale w jaki sposób? Zacznijmy od tego, że teoria względności Einsteina mówi, iż masywne obiekty zakrzywiają czasoprzestrzeń, przez co światło z obiektów znajdujących się za nimi zmienia swój tor. Właśnie na tym polega soczewkowanie grawitacyjne. W tym konkretnym przypadku światło z odległego kwazara, przechodzi przez silne pole grawitacyjne masywnej galaktyki (lub ich układu), co powoduje zakrzywienie toru światła. W wyniku tego obiekt może być widoczny w kilku miejscach jednocześnie w jednym obrazie. Istnieją różne formy soczewek grawitacyjnych, w tym tzw. pierścienie Einsteina i krzyże Einsteina. Co jest wyjątkowego w J1721+8842? Kwazar J1721+8842 został po raz pierwszy zidentyfikowany w 2017 roku za pomocą teleskopu Pan-STARRS. Początkowo wydawało się, że został powielony czterokrotnie. Jednak dzięki czułości JWST odkryto, że światło kwazara jest soczewkowane aż sześciokrotnie. Najbliższa galaktyka w układzie znajduje się w odległości 2,3 miliarda lat świetlnych, podczas gdy dalsza galaktyka – 10 miliardów lat świetlnych. Sam kwazar znajduje się około 11 miliardów lat świetlnych od Ziemi. – To bardzo rzadkie zjawisko – występuje raz na 50 tys. przypadków soczewkowanych kwazarów. A takich znamy zaledwie 300!– mówi Frédéric Dux, główny autor badania z EPFL Laboratory of Astrophysics. Kryzys kosmologiczny Odkrycie może pomóc w dokładniejszym pomiarze stałej Hubble’a. Jest to kluczowe w obliczu tzw. „napięcia Hubble’a” – różnic w wartościach tej stałej uzyskiwanych na różne sposoby. Zdaniem Millona odkrycie J1721+8842 może pomóc naukowcom odpowiedzieć na dwie kluczowe zagadki. Po pierwsze, ciemnej energii – tajemniczej siły odpowiadająca za przyspieszającą ekspansję Wszechświata, która stanowi około 70% całkowitej energii i materii kosmosu. A po drugie, wspomnianej stałej Hubble’a – wartości określającej tempo rozszerzania się Wszechświata, której pomiary różnią się w zależności od metodologii. – Do tego typu analiz można wykorzystać większość soczewkowanych, znanych nam kwazarów. Ale w tym wypadku fakt, że J1721+8842 ma dwie różne soczewki, sprawia, że model soczewkowania jest znacznie lepiej ograniczony, a niepewność wartości stałej Hubble’a będzie mniejsza – powiedział Frédéric Dux. – Jest to bardzo interesujące w czasach, gdy kosmologia znajduje się w potencjalnym kryzysie z powodu tego, co nazywamy napięciem Hubble’a. Czy jest napięcie Hubble’a? Napięcie Hubble’a wynika z faktu, że pomiar stałej Hubble’a w bardzo wczesnym Wszechświecie i ekstrapolacja ewolucji tej wartości do przodu przez 13,8 miliarda lat kosmicznej historii (przy użyciu najlepszego modelu kosmologicznego) powinna prowadzić do tej samej wartości, którą astronomowie mierzą podczas obserwacji lokalnego wszechświata. Czyli mierzą stałą Hubble’a w jego obecnym wieku. Istnieje jednak silna rozbieżność między tymi dwoma wynikami. – W obu przypadkach mogą występować błędy pomiarowe, więc zanim ogłosimy definitywny kryzys, musimy nadal szukać potencjalnych błędów i udoskonalać nasze pomiary – twierdzi Dux. Choć JWST był kluczowym instrumentem w odkryciu J1721+8842, do poszukiwania podobnych układów lepiej nadają się przeglądy całego nieba, takie jak Euclid, Pan-STARRS czy przyszły teleskop Very Rubin Observatory LSST. Obserwatorium Very Rubin, ma zostać otwarte już w przyszłym roku. Według jego twórców, zrewolucjonizuje ono astronomię dzięki swoim unikatowym możliwościom obserwacyjnym, oferując najdokładniejsze mapowanie Wszechświata. 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”.
Czerwone potwory wczesnego Wszechświata. Teleskop Webba zidentyfikował trzy galaktyki wielkości Drogi Mlecznej
Jak formowały się galaktyki w czasach, gdy czas i przestrzeń dopiero się narodziły? Właśnie ten problem ma pomóc rozwiązać najnowocześniejsze galaktyczne oko ludzkości – Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba. Oko teleskopu zarejestrowało niedawno trzy ogromne, „niemożliwe” galaktyki, które powstały tuż po Wielkim Wybuchu.
Spis treści: Widziane w podczerwieni Galaktyki niemożliwe Kosmiczny świt Procesy wczesnego Wszechświata We wczesnym Wszechświecie, na długo zanim zdążył rozszerzyć się do znanych nam dzisiaj rozmiarów, astronomowie znaleźli coś, co nazywają „czerwonymi potworami”. Mowa o trzech dużych galaktykach, z których każda jest niemal tak duża jak Droga Mleczna. Tylko jak odnaleźć coś, co pojawiło się 13 miliardów lat temu, zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu i już od bardzo dawna nie istnieje? Wystarczy odnaleźć i zarejestrować jego promieniowanie podczerwone. Widziane w podczerwieni Promieniowanie podczerwone pozwala na badanie galaktyk, które istniały w początkowych etapach Wszechświata. W wyniku jego rozszerzania się światło z odległych galaktyk jest przesunięte ku czerwieni (efekt Dopplera). Ich promieniowanie przesuwa się z zakresu światła widzialnego w stronę podczerwieni. Dzięki temu teleskopy badające kosmos właśnie w podczerwieni mogą wykrywać i badać galaktyki, które powstały zaledwie kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu. Tak robi Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba (JWST). Najnowsze odkrycie JWST, opisane na łamach prestiżowego czasopisma „Nature”, jest wyzwaniem. I to wyzwaniem z kilku powodów. Przede wszystkim dlatego, że jest sprzeczne z naszym rozumieniem formowania się galaktyk w okresie, gdy czas i przestrzeń dopiero zaistniały na kosmicznej skali. Galaktyki niemożliwe – Kwestia tzw. „niemożliwie” masywnych galaktyk istniejących krótko po Wielkim Wybuchu nurtuje astronomów od czasu pierwszych zdjęć z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba – mówi astronom Ivo Labbé z Uniwersytetu Technicznego Swinburne. – Nowe dane JWST udowadniają, że „potwornie masywne” galaktyki mogły pojawić się we wczesnym Wszechświecie. Astronom przekonuje, że dzięki dokładnym obserwacjom i analizom mamy całkiem niezłe pojęcie o tym, jak rozwija się wiele procesów kosmicznych. Ale jeden kluczowy okres wciąż nam umyka. Mowa o tzw. kosmicznym świcie, czyli pierwszym miliardzie lat po Wielkim Wybuchu. Zgodnie ze znanymi modelami galaktyki potrzebują czasu, aby się utworzyć i rozwinąć. Nie jesteśmy do końca pewni szczegółów. Najpopularniejszy model obejmuje jednak plamy ciemnej materii. Te powstają prawdopodobnie poprzez grawitacyjne nagromadzenie materii barionowej. Materia barionowa to ta, która stanowi większość materii, jaką znamy z codziennego życia. Stanowią ją nasze ciała, planety, gwiazdy, galaktyki itd. To około 5% całkowitej masy Wszechświata. Jest to materia, którą możemy bezpośrednio zaobserwować i zbadać. Same bariony to cząstki składające się z trzech kwarków. Najczęściej spotykanymi barionami w materii barionowej są protony i neutrony, które łączą się, tworząc jądra atomowe. W miarę gromadzenia się coraz większej ilości materii barionowej zaczyna się ona łączyć w gwiazdy, wirujące wokół gigantycznej czarnej dziury w centrum galaktyki. Kosmiczny świt Chociaż galaktyki pojawiają się dość szybko po Wielkim Wybuchu, tempo ich wzrostu było uważane za zbyt wolne, aby masywne galaktyki mogły powstać podczas kosmicznego świtu. Dlatego gdy JWST zwrócił swoje oko w kierunku wczesnego Wszechświata i zaczął dostrzegać tam oznaki galaktyk większych niż oczekiwano, kosmolodzy byli zakłopotani. Jedno z potencjalnych wyjaśnień zaproponowanych na początku tego roku jest proste: te zbyt duże galaktyki nie są wcale tak ogromne, na jakie wyglądają. Światło emitowane przez materiał wokół ich centralnych czarnych dziur jest po prostu bardzo jasne. Z tego powodu wydają się większe, niż są w rzeczywistości. Niedawne odkrycie ujawniło, że czarne dziury mogą przez krótkie okresy rozświetlać swoje galaktyki do bardzo wysokiej jasności. Czasami może to być prawdą. Jednak nowe badania Mengyuana Xiao z Uniwersytetu Genewskiego w Szwajcarii pokazują, że – przynajmniej w niektórych przypadkach – gdy obiekt wygląda na masywną galaktykę, faktycznie taką jest. Procesy wczesnego Wszechświata Każdy z opisywanych „czerwonych potworów” był prawie wielkości Drogi Mlecznej. Żaden z nich nie zaprzecza obecnemu modelowi kosmologicznemu ani wiodącej teorii ciemnej materii. Obserwacje sugerują jednak, że galaktyki te przekształcają materię barionową w gwiazdy w tempie dwa do trzech razy szybszym niż najbardziej wydajne galaktyki gwiazdotwórcze w późniejszych epokach Wszechświata. Galaktyki te stanowią jednak wyzwanie dla naszego rozumienia tempa formowania się gwiazd. Jeśli galaktyka jest bardzo aktywna, powinna zawierać wysoki współczynnik sprzężenia zwrotnego. Czyli sił, które odpychają materiał gwiazdotwórczy, ograniczając tempo formowania się nowych gwiazd. Nic więc dziwnego, że wydaje się, iż jest tu coś, czego nie wiemy. – Obecne modele nie wyjaśniają, dlaczego formowanie się gwiazd jest tak bardzo wydajne na bardzo wczesnym etapie istnienia Wszechświata – mówi Labbé. – Zwykle zakłada się, że eksplodujące gwiazdy i supermasywne czarne dziury kończą formowanie się gwiazd. Bez wątpienia przyszłe obserwacje Webba dostarczą nam wskazówek na temat tego, czego nam brakuje – dodaje badacz. Źródło: ScienceAlert. 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”.
Skąd wzięły się tajemnicze szybkie rozbłyski radiowe? Naukowcy znaleźli rozwiązanie tej zagadki
Fast Radio Burst (FRB), czyli szybki rozbłysk radiowy po raz pierwszy udało się zarejestrować 17 lat temu. Od tamtej chwili wykryto tysiące tego typu rozbłysków. Jednak wciąż nie wiemy, co wywołuje FRB. Zespół badaczy z California Institute od Technology (Caltech) sądzi, że generowane są w ogromnych galaktykach pełnych młodych gwiazd.
Spis treści: Tysiące szybkich rozbłysków radiowych Sygnał z odległego kosmosu Potężne magnetary Młoda gwiazda z krótkim życiem Nie wiemy, co je wywołuje. A mimo to nasze radioteleskopy zarejestrowały tysiące sygnałów określanych jako Fast Radio Burst (FRB) – szybkie rozbłyski radiowe. Czy nowa analiza wykonana przez specjalistów Caltechu pozwoli wreszcie zrozumieć ten fenomen? Zacznijmy od tego, co już wiemy o tych zjawiskach. Pierwsze wykrycie Fast Radio Burst miało miejsce w 2007 roku. Dokonał tego zespół prowadzony przez astronoma Duncana Lorimera, pracującego przy radioteleskopie Parkes w Australii. Ta początkowa detekcja, znana jako „Lorimer Burst”, wywołała duże zainteresowanie. Pochodziła z odległego obszaru poza naszą Galaktyką i była niezwykle energetyczna. Uznano to wówczas za niespotykane. Tysiące szybkich rozbłysków radiowych Od tamtej pory zarejestrowano tysiące FRB, w tym około 50 z powtarzających się źródeł. Jednym z takich źródeł jest FRB 121102. Wykryto je w 2012 roku w Puerto Rico przy pomocy legendarnego teleskopu w Arecibo. Teleskop CHIME w Kanadzie odegrał również kluczową rolę w masowym wykrywaniu FRB, gromadząc od 2018 roku największy, liczący kilka tysięcy zidentyfikowanych sygnałów katalog FRB. Ale zarejestrowanie sygnału to jedno, a zrozumienie jego genezy – drugie. Kierowany przez astronomkę Kritti Sharma z California Institute of Technology, międzynarodowy zespół przeprowadził analizę dotychczasowych obserwacji. Ustalił, że FRB najczęściej pochodzą z galaktyk o stosunkowo młodych populacjach gwiazd. Naukowcy nie spodziewali się jednak, że galaktyki te są dość duże, z dużą liczbą gwiazd – co w rzeczywistości jest dość rzadkie. Zdaniem badaczy sugeruje to, iż może być coś niezwykłego w sposobie generowania FRB. Sygnał z odległego kosmosu Mamy już całkiem dobre pojęcie o tym, czym są FRB. To bardzo silne, ale bardzo krótkie emisje promieniowania radiowego, które trwają od ułamków milisekund do kilku sekund. Pochodzą z całego nieba, a ich źródła oddalone są od milionów do miliardów lat świetlnych. Często błyskają tylko raz i nigdy więcej. Wiemy też, że te zarejestrowane pochodzą z bardzo odległego kosmosu. Właśnie to powoduje, że są one niemożliwe do przewidzenia i trudne do wyśledzenia. Mimo to jesteśmy coraz lepsi w ich wykrywaniu za pomocą obserwacji szerokokątnych, a także w lokalizowaniu ich galaktyk macierzystych. Naukowcy pracują teraz nad wyjaśnieniem, co może je generować. Potężne magnetary Pierwszy FRB wykryty w 2020 roku w naszej kosmicznej okolicy, czy w rozciągającej się na, bagatela, 100 do 200 tysięcy lat świetlnych Drodze Mlecznej, został przypisany magnetarowi. To rodzaj gwiazdy neutronowej, która ma pole magnetyczne 1000 razy silniejsze niż zwykły obiekt tego typu. Interakcja między polem magnetycznym a grawitacją obiektu może powodować „trzęsienia” gwiazd, które generują błyski radiowe. Ale nie wszystkie FRB zachowują się tak samo, więc możliwe jest, że istnieje więcej niż jeden rodzaj źródła. Zawężenie miejsca, w którym znajdują się te źródła, mówi nam coś o warunkach środowiskowych, które najprawdopodobniej je wytwarzają. A to z kolei pozwala nam wnioskować o tym, czym one są. W ramach nowej próby wykrycia i zlokalizowania FRB, Kritti Sharma i jej koledzy zebrali obserwacje za pomocą interferometru radiowego o nazwie Deep Synoptic Array. Dokładnie zbadali właściwości 30 galaktyk emitujących FRB. Ustalili, że wybuchy radiowe zazwyczaj pojawiają się w galaktykach z populacjami młodych gwiazd. Młoda gwiazda z krótkim życiem Nie jest to zaskakujące, jeśli źródłami FRB są magnetary, które należą do młodych gwiazd neutronowych. Dlatego spodziewamy się znaleźć je w miejscach, gdzie większość gwiazd jest młoda. Dodajmy, że w astrofizyce gwiazdy, które dają początek zjawiskom takim jak supernowe nazywa się progenitorami. Gwiazda progenitorowa to masywny obiekt, który eksploduje jako supernowa i zostawia po sobie czarną dziurę lub gwiazdę neutronową. Chociaż niektóre FRB zostały wcześniej wykryte w populacjach starych gwiazd i w galaktykach o niskiej masie, analiza zespołu wykazała, że zdecydowanie najczęstszymi progenitorami są galaktyki o wysokiej masie z młodymi gwiazdami. Zespół przeprowadził symulacje i znalazł możliwe rozwiązanie. Magnetary emitujące FRB mogą powstawać w wyniku łączenia się gwiazd podwójnych. Jest to bardziej prawdopodobne w środowiskach z bardziej masywnymi gwiazdami, takimi jak galaktyki zidentyfikowane przez naukowców. Nadal nie mamy pełnego wyjaśnienia pochodzenia FRB. Jednak badania te znacznie wzmacniają argumenty przemawiające za magnetarami. Dodatkowo sugerują, że w grę wchodzą również szczególne okoliczności ich powstawania. Źródło: Nature. 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”.
Znaleziono wyjątkową czarną dziurę. Pochłania materię aż 40 razy szybciej niż przewiduje teoria
We wczesnym Wszechświecie udało się wykryć nietypową supermasywną czarną dziurę. Powiększa ona swoją masę o wiele szybciej niż dopuszczalny teorią limit. Może to oznaczać, że na początku istnienia kosmosu istniał nieznany jeszcze mechanizm „generujący” najbardziej masywne z czarnych dziur.
Czarna dziura w odległej galaktyce Limit Eddingtona przekroczony 40 razy Co się dzieje z nietypową czarną dziurą? Supermasywne czarne dziury to gigantyczne obiekty, które znajdują się w centrum większości galaktyk. Są ogromne – ich masy mogą być miliony, a nawet miliardy razy większe niż masa Słońca. Mimo to supermasywne czarne dziury wykrywa się także w bardzo młodym Wszechświecie. Czyli wtedy, kiedy teoretycznie nie powinny jeszcze istnieć, ponieważ miały zbyt mało czasu, by się uformować. Astronomowie donoszą właśnie o odkryciu kolejnej supermasywnej czarnej dziury tego rodzaju. Powstała, gdy kosmos miał zaledwie półtora miliarda lat (obecnie jego wiek szacuje się na 13,7 miliardów lat). Ta czarna dziura ma nietypową cechę. Co prawda jej masa nie jest specjalnie duża, jednak obiekt pochłania materię w niezwykle szybkim tempie. Aż 40 razy większym niż przewidują teorie. Czarna dziura w odległej galaktyce Supermasywna czarna dziura została wykryta przez astronomów z różnych instytucji naukowych korzystających z Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba. Z jego pomocą przyjrzeli się oni bliżej galaktykom wykrytym wcześniej w przeglądzie nieba COSMOS, wykonanym przez teleskop Chandra X-ray Observatory. To najmocniejszy na świecie teleskop służący do prowadzenia obserwacji w zakresie promieniowania rentgenowskiego. W przypadku badań opisanych w czasopiśmie naukowym „Nature Astronomy” obserwowane galaktyki były praktycznie niewidoczne w świetle widzialnym oraz podczerwonym. Dało się je wykryć dzięki promieniowaniu X. Szczególnie interesująca okazała się jedna z galaktyk, z supermasywną czarną dziurą LID-568 w środku. Używając spektrografu NIRSpec naukowcy zauważyli, że z okolic centrum tego obiektu wydostają się ogromne ilości gazu. Jego rozmiary i prędkość poruszania się pozwoliły badaczom domyślić się, że obserwowana supermasywna dziura ma nietypowe właściwości. Limit Eddingtona przekroczony 40 razy Jak się okazało, supermasywna czarna dziura pochłania materię aż do raz 40 razy szybciej niż wynikałoby to z jej limitu Eddingtona (albo jasności Eddingtona). Limit ten określa, jaką jasność może osiągnąć obiekt astronomiczny – w tym przypadku supermasywna czarna dziura – a także jak szybko może absorbować materię i jednocześnie pozostawać w równowadze. A dokładniej w stanie, w którym siła grawitacji obiektu jest równoważona przez ciśnienie emitowanego przez niego promieniowania. W przypadku supermasywnej czarnej dziury LID-568 wyniki okazały się zaskakujące. Jasność jej dysku akrecyjnego – czyli wirującej dokoła materii – jest znacznie większa, niż jest to teoretycznie możliwe. Co oznacza, że obiekt ten zachowuje się w sposób nietypowy, a przez to jest bardzo interesujący dla astronomów. Co się dzieje z nietypową czarną dziurą? – Ta czarna dziura urządziła sobie ucztę – powiedziała Julia Scharwächter, astronomka z Gemini Observatory/NSF NOIRLab i współautorka badań. Co to dokładnie oznacza? Że obiekt ten pochłania materię w nadzwyczaj szybkim tempie. Być może nawet przybiera na masie skokowo. Naukowcy mają dwie teorie pojawienia się pierwszych czarnych dziur. Jednak zakłada, że powstały z zapadania się grawitacyjnego pierwszych gwiazd, druga – że początek dał im ten sam mechanizm, kolapsowi ulegały jednak gęste obłoki gazu. Obie te hipotezy nie zostały jeszcze potwierdzone eksperymentalnie, jednak odkrycie LID-568 wskazuje, co mogło się dziać dalej. Supermasywna czarna dziura mogła uformować się na skutek zaledwie jednej „uczty” – czyli pojedynczego, gwałtownego epizodu przyrostu masy. W 2019 roku po raz pierwszy udało się uzyskać bezpośrednie zdjęcie supermasywnej czarnej dziury, znajdującej się w centrum galaktyki M87. To przełomowe osiągnięcie potwierdziło wiele teoretycznych przewidywań dotyczących tych obiektów. Jednak nadal wiąże się z nimi bardzo dużo niewiadomych. Naukowcy planują dalej obserwować supermasywną czarną dziurę LID-568, co być może pozwoli rozwiać niektóre z nich. Źródła: EurekAlert, Nature Astronomy. 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
Nie byłoby życia bez pirenu? Po raz pierwszy znaleziono złożoną formę węgla poza Układem Słonecznym
Zespół naukowców z MIT wykrył w odległym obłoku molekularnym ogromne ilości pirenu. To złożony związek chemiczny zawierający węgiel. Może być formą pośrednią między prostymi cząsteczkami węgla a jego złożonymi odmianami, z których składa się biologiczne życie.
Węgiel w kosmosie Kosmiczna kuźnia złożonych związków węgla W poszukiwaniu pirenu Życie na Ziemi nie byłoby możliwe bez chemii organicznej – czyli związków opartych na węglu. Ten pierwiastek obecnie kojarzy nam się głównie z kopalinami, których spalanie powoduje kryzys klimatyczny. Jednak węgiel to również podstawowy budulec wszystkich organizmów żywych. W przypadku ludzi stanowi ok. 18 proc. masy ciała. Węgiel jest chemicznym szkieletem, na którym opierają się najważniejsze związki organiczne. Wchodzi w skład białek, cukrów, tłuszczy, RNA i DNA. To dzięki niemu mogą powstawać długie łańcuchy białek i skręcone cząsteczki kwasu dezoksyrybonukleinowego. Węgiel wyjątkowo dobrze sprawdza się w roli „spoiwa” skomplikowanych związków z powodu swoich wyjątkowych właściwości chemicznych, uwarunkowanych budową jego atomu. Najważniejszą cechą atomu węgla są cztery elektrony na ostatniej, zewnętrznej powłoce. Pozwalają one węglowi tworzyć cztery wiązania kowalencyjne aż z czterema innymi atomami. W rezultacie węgiel może np. przyłączyć cztery atomy wodoru i utworzyć metan (CH4). A także stanowić składnik milionów innych, nieraz niezwykle skomplikowanych związków. Węgiel w kosmosie Metan został tu przywołany nieprzypadkowo. We Wszechświecie węgiel najczęściej występuje w postaci prostych związków, takich właśnie jak metan albo tlenek węgla (CO). Te cząsteczki są powszechne w przestrzeni międzygwiazdowej i w atmosferach gwiazd. Obie są stabilne, a także składają się z łatwo dostępnych składników. Cztery najpowszechniejsze pierwiastki w kosmosie to wodór, hel, tlen i właśnie węgiel. Jednak różnica między prostymi formami węgla a jego formami złożonymi, tworzącymi życie biologiczne, jest olbrzymia. I na razie naukowcy nie są do końca pewni, jak jedne zamieniają się w drugie. Wiadomo, że planetoidy – takie jak np. Ryugu – zawierają złożone związki węgla i że właśnie dzięki planetoidom mogły one dostać się na Ziemię. Jednak ich pochodzenie pozostaje niewiadomą. Kosmiczna kuźnia złożonych związków węgla Brett McGuire z MIT wraz z zespołem poszukiwał złożonych związków węgla w Obłoku Molekularnym w Byku. Ten „gwiezdny żłobek” – region, gdzie powstają nowe gwiazdy – oddalony jest od nas o 430 lat świetlnych. Jest jedną z najbliższych nam tego typu struktur w kosmosie. Naukowcy użyli znajdującego się z Zachodniej Wirginii obserwatorium astronomicznego Green Bank Observatory. Z jego pomocą szukali w Byku radiowych sygnatur pirenu. Piren (C16H10) to organiczny związek chemiczny, formalnie zaliczany do grupy tzw. wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych. Na Ziemi ma wiele zastosowań komercyjnych (np. jako składnik pigmentów i pestycydów), jednak należy na niego uważać, ponieważ jest rakotwórczy. Badacze kosmosu wypatrują go z kolei, ponieważ uznają, że należy do grupy związków pośrednich między prostymi formami węgla a formami złożonymi. W poszukiwaniu pirenu Czysty piren nie jest łatwo wykryć za pomocą fal radiowych. McGuire i jego zespół poszukiwali więc cyjanopirenu, czyli pirenu z przyłączoną cząsteczką cyjanku. I ten związek udało im się wykryć. Co ciekawe, obłok, w którym badacze zaobserwowali cyjanopiren, jest niezwykle zimny: ma tylko około 10 stopni powyżej zera absolutnego (minus 263°C). Jak powiedział „New Scientistowi” naukowiec, oznacza to, że udało się zaobserwować te związki węgla istniejące na etapie znacznie wcześniejszym niż powstanie gwiazdy czy układu planetarnego. Co to oznacza? Przyjmując, że sygnał radiowy zaobserwowany w Obłoku Molekularnym w Byku jest reprezentatywny dla innych obszarów kosmosu, można wnioskować, że cyjanopiren występuje w kosmosie powszechnie. I prawdopodobnie jednym z największych chemicznych rezerwuarów złożonego węgla we Wszechświecie, uważa McGuire. Co naturalnie prowadzi do kolejnego pytania: w jaki sposób w kosmosie utworzyło się tak dużo cząsteczek pirenu? Odpowiedź na nie wymaga dalszych badań. Źródło: New Scientist, Science, MIT. 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”. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com
Pierwszy fragment najdokładniejszej mapy Wszechświata. Dzięki teleskopowi Euclid jest na nim 14 mln galaktyk
Kosmiczny teleskop Euclid sfotografował dziesiątki milionów gwiazd w Drodze Mlecznej i około 14 milionów odległych galaktyk. To zaledwie jeden procent tworzonego przez obserwatorium Euclid kosmicznego atlasu – mówi Valeria Pettorino, badaczka projektu Euclid w Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). – Ten oszałamiający obraz jest pierwszym fragmentem mapy, która w ciągu sześciu lat ujawni ponad jedną trzecią nieba – dodała.
Spis treści: Łowca ciemnej materii Kosmos w 3D Zmapować Wszechświat Głębokie Pole Euclida W trakcie tegorocznego Międzynarodowego Kongresu Astronautycznego (IAC), który odbywa się właśnie w Mediolanie, europejscy uczeni pokazali światu rozległą kosmiczną mozaikę zbudowana z 260 obserwacji teleskopu Euclid. Jest to coś w rodzaju pierwszej strony wielkiego kosmicznego atlasu tworzonego dzięki obserwacjom tego urządzenia. Obraz zawiera dziesiątki milionów gwiazd w Drodze Mlecznej i około 14 milionów odległych galaktyk. Rozległa kosmiczna mozaika została zbudowana z 260 obserwacji Euclida zebranych między 25 marca a 8 kwietnia 2024 roku. Zawiera 208 gigapikseli danych. Łowca ciemnej materii Przypomnijmy, że obserwatorium kosmiczne Euclid zostało wyniesione na orbitę 1 lipca 2023 roku przez rakietę Falcon 9, należącą do SpaceX. Start miał miejsce z kosmodromu Cape Canaveral na Florydzie. Euclid jest misją Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA), a jej celem jest badanie ciemnej materii i ciemnej energii w kosmosie. Satelita osiągnął swoją pozycję na orbicie wokół punktu L2 układu Ziemia-Słońce (współdzielonego również z teleskopem Jamesa Webba). Został tam uruchomiony w lutym 2024 roku, aby rozpocząć swoją 6,5-letnią misję. Euclid będzie mapował strukturę kosmosu. To pomoże w lepszym zrozumieniu natury ciemnej energii i ciemnej materii, które stanowią większość masy i energii Wszechświata. Kosmos w 3D Być może najbardziej zdumiewającą informacją związaną z zaprezentowanym właśnie zdjęciem jest to, że stanowi ono zaledwie 1 procent całego badania, które Euclid przeprowadzi w ciągu najbliższych sześciu lat. Zadaniem teleskopu jest śledzenie kształtów, odległości i ruchów galaktyk oddalonych nawet o 10 miliardów lat świetlnych. Zebrane obserwacje zaowocują największą mapą 3D kosmosu, jaką kiedykolwiek stworzono. – To tylko jeden procent mapy. Mimo to jest ona pełna różnorodnych informacji, które pomogą naukowcom odkryć nowe sposoby opisywania Wszechświata – komentuje Valeria Pettorino, badaczka projektu Euclid. Euclid to szerokokątny teleskop kosmiczny z 600-megapikselową kamerą. Jest w stanie rejestrować światło widzialne i bliską podczerwień za pomocą spektrometru. Umożliwia to pomiar „przesunięcia ku czerwieni”, czyli zmian w długości fal docierającego do nas światła, spowodowanych oddalaniem się galaktyk od Drogi Mlecznej. Robiąc to dla szerokiej gamy galaktyk, Euclid może zmierzyć wpływ ciemnej energii. Czyli tajemniczej siły napędzającej ekspansję Wszechświata poprzez rozszerzanie przestrzeni między galaktykami. Zmapować Wszechświat – Euclid obserwuje wszechświat w zupełnie nowy sposób. Uzyska gigantyczny spis galaktyk – powiedziała w rozmowie z portalem „Space.com” kosmolog z Universidad ECCI, Luz Ángela García Peñaloza. – Każdy obraz, który ujawni informacje na temat rozmieszczenia galaktyk w wielkoskalowej strukturze Wszechświata, dostarczy garści informacji na temat natury ciemnej strony kosmosu. Ale musimy jeszcze trochę poczekać, aby uzyskać większą próbkę galaktyk. To pozwoli doprecyzować parametry kosmologiczne i wykluczyć niektóre istniejące modele. Już po zaledwie dwóch tygodniach obserwacji czułe kamery sondy kosmicznej Euclid zarejestrowały z niezwykłą precyzją dużą liczbę obiektów. Jednym z elementów, które przyciągną uwagę naukowców w tej zaprezentowanej w Mediolanie mozaice, są delikatne chmury, widoczne pomiędzy gwiazdami w Drodze Mlecznej. Na szerszych obrazach pojawiają się one jako jasnoniebieskie smugi na ciemnym tle kosmosu. Dzięki szerokiemu spojrzeniu na Wszechświat, a następnie możliwości zbliżenia się do poszczególnych fragmentów, Euclid umożliwia astronomom szczegółowe obserwowanie odległych struktur. Takich jak spiralna galaktyka ESO 364-G036, oddalona od Ziemi o około 420 milionów lat świetlnych. Głębokie Pole Euclida Ten pierwszy fragment kosmicznego atlasu Euclid i mały wycinek mapy Wszechświata, którą ostatecznie stworzy, to jedynie zapowiedź większych odkryć, które przyniesie misja. Dotychczas zakończono około 12 proc. planu zbierania danych przez Euclid. Publikacja kolejnych wyników badania, w tym przeglądu obszarów tzw. Głębokiego Pola Euclida, jest przewidziana na marzec 2025 roku. Dane kosmologiczne z pierwszego roku misji zostaną udostępnione społeczności naukowej w 2026 roku. – To dopiero początek tego, co jeszcze zobaczymy. Najlepsze dopiero przed nami! Jestem przekonana, że Euclid rzuci nowe światło na nasze rozumienie tajemnic kosmosu – podsumowuje García Peñaloza. 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”.
Co było przed Wielkim Wybuchem? Teorie i hipotezy kosmologiczne
Co było przed Wielkim Wybuchem? To jedno z najbardziej fascynujących pytań, które nurtuje zarówno naukowców, jak i miłośników kosmologii. Chociaż wciąż nie ma jednoznacznej odpowiedzi, pojawiają się liczne teorie próbujące rozwiązać tę zagadkę. Oto przegląd hipotez i teorii, które starają się odpowiedzieć na pytanie o stan Wszechświata przed jego narodzinami.
Spis treści: Wielki Wybuch – co o nim wiemy? Czy istnieje „przed” Wielkim Wybuchem? Cykliczny Wszechświat – Wielkie Odbicie Teoria strun i kolizja bran Multiwersum – wszechświaty jak bąbelki? Eony Penrose’a – ślady z poprzednich wszechświatów Czarna dziura jako twórca nowych wszechświatów – hipoteza Lee Smolina Wnioski – co wiemy, a czego nie wiemy? Wielki Wybuch – co o nim wiemy? Wielki Wybuch, według powszechnie przyjętej teorii, to moment narodzin Wszechświata, kiedy to przestrzeń i czas zaczęły się gwałtownie rozszerzać około 13,7 miliarda lat temu. Stephen Hawking podkreślał, że Wielki Wybuch nie był „wybuchem” w tradycyjnym sensie, ale raczej nagłym rozszerzaniem się samej przestrzeni. Aby zrozumieć tę różnicę, można wyobrazić sobie piekące się ciasto drożdżowe, w którym rodzynek to cząstki materii oddalające się od siebie, gdy ciasto rośnie. Warto więc unikać mylnego porównania do eksplozji – chodzi tu o coś znacznie bardziej fundamentalnego​. Czy istnieje „przed” Wielkim Wybuchem? Przez wiele lat pytanie o to, co było „przed” Wielkim Wybuchem, wydawało się bezsensowne. Według klasycznej teorii Wielki Wybuch zapoczątkował nie tylko materię i energię, ale również sam czas i przestrzeń. Jak zauważył sławny filozof średniowiecza święty Augustyn: „Żadnego czasu wtedy nie było!”. Jednak w miarę postępu w fizyce teoretycznej naukowcy zaczęli proponować alternatywne teorie, które zakładają istnienie czegoś przed Wielkim Wybuchem​. Cykliczny Wszechświat – Wielkie Odbicie Jedna z najbardziej intrygujących hipotez to koncepcja Wielkiego Odbicia, bazująca na teorii kwantowej grawitacji pętlowej. Teoria ta, rozwijana przez Abhaya Ashtekara i jego zespół badawczy, zakłada, że przed naszym Wielkim Wybuchem istniał inny wszechświat, który kurczył się do momentu, gdy osiągnął krytyczną gęstość. Wówczas doszło do „odbicia”. Proces kurczenia się zamienił się w rozszerzanie, które my postrzegamy jako Wielki Wybuch. W tej koncepcji Wielki Wybuch nie jest więc początkiem, lecz przejściem między dwoma cyklami wszechświatów​. Teoria strun i kolizja bran Inną popularną teorią dotyczącą tego, co mogło istnieć przed Wielkim Wybuchem, jest koncepcja wynikająca z teorii strun. Neil Turok z Cambridge i Paul Steinhardt z Princeton zaproponowali, że Wielki Wybuch był wynikiem zderzenia dwóch trójwymiarowych „bran” w dziesięciowymiarowej przestrzeni. Nasz Wszechświat jest jedną z tych bran, a jego „partner” to inna membrana. W momencie zderzenia doszło do uwolnienia olbrzymiej ilości energii, co spowodowało narodziny Wszechświata. W przyszłości brany te mogą ponownie się zderzyć, kończąc nasz wszechświat i zapoczątkowując kolejny cykl narodzin i śmierci wszechświatów​. Multiwersum – wszechświaty jak bąbelki? Koncepcja multiwersum sugeruje, że nasz Wszechświat jest tylko jednym z wielu istniejących wszechświatów, które nieustannie się rodzą i umierają, podobnie jak pęcherzyki we wrzącej wodzie. Michio Kaku porównuje te wszechświaty do pęcherzyków, z których każdy reprezentuje nowy wszechświat. Według Andrieja Lindego, różne wszechświaty mogą mieć odmienne prawa fizyki, co oznacza, że życie, jeśli tam istnieje, może wyglądać zupełnie inaczej niż w naszym wszechświecie. Linde spekuluje nawet, że nasz wszechświat mógłby powstać w wyniku eksperymentu przeprowadzonego przez istoty z innego wszechświata​. Eony Penrose’a – ślady z poprzednich wszechświatów Znany fizyk Roger Penrose proponuje koncepcję, że nasz Wielki Wybuch nie był absolutnym początkiem, lecz fazą przejściową między cyklicznymi erami kosmicznymi zwanymi eonami. Jego zdaniem, ślady poprzednich eonów mogą być widoczne w mikrofalowym promieniowaniu tła, zwłaszcza w formie koncentrycznych pierścieni wokół gromad galaktyk, które mogłyby powstać w wyniku zderzeń supermasywnych czarnych dziur w poprzednich eonach. Odkrycie takich struktur w danych zebranych przez sondę WMAP przez astronoma Vahe Gurzadiana jest jednym z dowodów, które Penrose uznaje za potwierdzenie swojej teorii​. Czarna dziura jako twórca nowych wszechświatów – hipoteza Lee Smolina Jednym z bardziej kontrowersyjnych pomysłów jest teoria zaproponowana przez Lee Smolina, który twierdzi, że nowe wszechświaty mogą być tworzone wewnątrz czarnych dziur. Materia wpadająca do czarnej dziury jest tak skompresowana, że mogłaby stworzyć nową przestrzeń i czas – nowy wszechświat. To prowadzi do idei, że nasz wszechświat może być „dzieckiem” innego wszechświata, a czarne dziury pełnią rolę swoistych „matek” nowo narodzonych wszechświatów​. Wnioski – co wiemy, a czego nie wiemy? Choć wiele teorii próbuje odpowiedzieć na pytanie, co było przed Wielkim Wybuchem, żadna z nich nie została jeszcze ostatecznie potwierdzona. Każda z omawianych koncepcji wnosi coś nowego do naszego rozumienia kosmosu, ale także rodzi kolejne pytania. Być może nigdy nie odkryjemy, czy coś istniało przed Wielkim Wybuchem, ale samo poszukiwanie odpowiedzi pozwala nam lepiej zrozumieć nasz Wszechświat i jego miejsce w szerszym kontekście multiwersum. Źródła: National Geographic Polska Michio Kaku, „Wielki Wybuch a Multiuniwersum”, Roger Penrose, „Cykliczny wszechświat i eony”, Abhay Ashtekar, „Kwantowa grawitacja pętli”
Obserwatorium kosmiczne Chandra oraz Kosmiczny Teleskop Hubble’a odkryły parę supermasywnych czarnych dziur
Nowoodkryte supermasywne czarne dziury znajdują się w bogatej w gaz galaktyce MCG-03-34-64. Dzieli je odległość 300 tysięcy lat świetlnych. Choć z naszego punktu widzenia jest to odległość nie do przebycia, to w kosmicznej skali zarejestrowane niedawno czarne dziury są wyjątkowo bliskimi sąsiadkami. Za 100 milionów lat połączą się ze sobą, wstrząsając tkanką czasu i przestrzeni jako fale grawitacyjne.
– Nie spodziewaliśmy się zobaczyć czegoś takiego. Taki widok nie jest częstym zjawiskiem w pobliskim wszechświecie i mówi nam, że wewnątrz galaktyki dzieje się coś, o czym wciąż niewiele wiemy – powiedziała Anna Trindade Falcão z Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian w Cambridge w stanie Massachusetts w USA, główna autorka artykułu opublikowanego w „The Astrophysical Journal”. Astrofizyczka odniosła się w ten sposób do odkrycia podwójnego układu supermasywnych czarnych dziur w znajdującej się 800 milionów lat świetlnych od nas galaktyce MCG-03-34-64. Zostały one wykryte za pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a oraz Obserwatorium Rentgenowskiego Chandra. Wyjątkowy układ podwójny Supermasywne czarne dziury są znane jako aktywne jądra galaktyk. Chociaż są czarne, to jasno świecą z powodu materii wpadającej do środka i nagrzewającej się podczas tego procesu. Astronomowie wiedzą obecnie, że wiele galaktyk zawiera w swoim jądrze supermasywne czarne dziury, które prawdopodobnie odgrywają kluczową rolę w ewolucji galaktyk. Supermasywna czarna dziura w centrum naszej galaktyki to Sagitarius A*. Podczas gdy binarne czarne dziury były obserwowane już wcześniej, te dwie, nowo zarejestrowane, są najbliższą parą, jaką kiedykolwiek wykryto. Znajdowały się niegdyś w jądrach swoich galaktyk-gospodarzy, ale połączenie obu galaktyk spowodowało ich zbliżenie. Astrofizycy oczekują, że będą się do siebie zbliżać i prawdopodobnie za 100 milionów lat połączą się, wytwarzając w czasoprzestrzeni fale znane jako fale grawitacyjne. A ponieważ fuzje aktywnych jąder galaktyk zdarzały się często w chaotycznym wczesnym Wszechświecie, gdy zderzenia galaktyk były bardziej powszechne, obecna para czarnych dziur daje astronomom rzadki wgląd w to zjawisko. Co zarejestrował Hubble? Odkrycie było nieoczekiwane. Obrazowanie w wysokiej rozdzielczości z Hubble'a ukazało fuzję galaktyk MCG-03-34-064 oraz trzy jasne punkty. Są to trzy tzw. kolce dyfrakcji optycznej usytuowane wewnątrz galaktyki macierzystej. Zjawisko to wskazuje na dużą koncentrację świecącego tlenu na bardzo małym obszarze. Dwa jasne punktu z nich to zderzające się supermasywne czarne dziury. Aby potwierdzić pierwsze wyniki, wykorzystano obrazowanie rentgenowskie Chandry. – Kiedy spojrzeliśmy na MCG-03-34-64 w paśmie rentgenowskim, zobaczyliśmy dwa oddzielne, potężne źródła wysokoenergetycznej emisji, które pokrywały się z jasnymi optycznymi punktami światła widzianymi przez Hubble'a. Połączyliśmy te elementy i doszliśmy do wniosku, że prawdopodobnie obserwujemy dwie położone blisko siebie supermasywne czarne dziury – komentuje Falcão. Do tych zobrazowań dołożono archiwalne dane radiowe z Very Large Array w pobliżu Socorro w Nowym Meksyku. – Analizując jasne światło w zakresie optycznym, rentgenowskim i radiowym, wiele rzeczy można wykluczyć. Jedynym mocnym rozwiązaniem tej zagadki są sąsiadujące ze sobą czarne dziury. Po złożeniu wszystkich elementów w całość otrzymujemy obraz duetu aktywnych jąder galaktyk – mówi Falcão. Tajemniczy trzeci punkt A co z trzecim źródłem jasnego światła dostrzeżonym przez Hubble'a? Zespół wciąż nie rozgryzł tej zagadki. Choć padło już wiele sugestii. Jedna z nich mówi, że może to być gaz, na który oddziałuje strumień plazmy wystrzelony z jednej z czarnych dziur. Jednak aby to potwierdzić, konieczne są dalsze badania. Tym, co budzi uznanie jest wykorzystanie możliwości trzech niesamowitych obserwatoriów, których moc pozwoliła zidentyfikować podwójny układ supermasywnych czarnych dziur rotujących wyjątkowo blisko siebie. Nigdy wcześniej nie zaobserwowano takiego zjawiska w centrum katastrofalnego zderzenia galaktyk. Źródła: Phys, The Astrophysical Journal. 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”.
Co „zapaliło światło” we wczesnym Wszechświecie? Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba pomógł rozwikłać tę zagadkę
Francuscy astrofizycy przeanalizowali dane pozyskane dzięki Kosmicznemu Teleskopowi Jamesa Webba. Chcieli zrozumieć, kiedy i w jaki sposób doszło do pojawienia się pierwszego światła we Wszechświecie. Wygląda na to, że kluczową rolę odegrały ultrasłabe galaktyki.
W tym artykule: Światło kosmicznego świtu Ultrasłabe galaktyki karłowate Zakrzywienie czasoprzestrzeni Formowanie się Wszechświata U samego zarania znanego nam Wszechświata, w ciągu kilku minut po Wielkim Wybuchu, kosmos wypełniła gorąca i gęsta mgła zjonizowanej plazmy. Światło nie mogło przeniknąć przez tę mgłę, ponieważ fotony były rozpraszane przez wolne elektrony. Właśnie to powodowało, że Wszechświat był nieprzejrzysty. Jednak około 300 tys. lat później Wszechświat już się ochłodził. Protony i elektrony zaczęły się łączyć, tworząc neutralny wodór oraz pewną ilość helu i prawdopodobnie litu. Wówczas większość fal światła mogła już przenikać przez ten neutralny ośrodek. Jednak źródeł światła było bardzo mało, więc kosmos był ciemny. Dopiero z tego wodoru i helu narodziły się pierwsze gwiazdy. Światło kosmicznego świtu Te pierwsze gwiazdy emitowały promieniowanie zdolne oderwać elektrony od jąder atomowych i zjonizować gaz. W tym czasie Wszechświat rozszerzył się na tyle, że doszło do rozproszenia gazu. Dlatego nie mógł on już blokować światła. Około miliarda lat po Wielkim Wybuchu, pod koniec okresu znanego jako kosmiczny świt, gaz w kosmosie został całkowicie zjonizowany. Nastąpiła tzw. rejonizacja. Światło mogło swobodnie podróżować, a Wszechświat stał się jasny. Co jest poza Wszechświatem? Kompletna nicość albo nieskończone multiwersum Skoro kosmos jest wszystkim co jest, było i będzie, to czy w ogóle można rozważać, co jest poza Wszechświatem? A jednak hipotezy się mnożą. Wyobraźnię twórców science-fiction najbardz... <img src="https://images.immediate.co.uk/production/volatile/sites/63/2024/08/co-jest-poza-wszechswiatem-kompletna-nicosc-albo-nieskonczone-multiwersum-ryc-victor-habbick-visions-science-photo-library-ea0d541.jpg" width="938" height="675" alt="Co jest poza Wszechświatem? Kompletna nicość albo nieskończone multiwersum (ryc. Victor Habbick Visions/Science Photo Library)" title="Co jest poza Wszechświatem? Kompletna nicość albo nieskończone multiwersum (ryc. Victor Habbick Visions/Science Photo Library)" /> Według grupy uczonych, którą kieruje astrofizyk Hakima Atka z Institut d'Astrophysique de Paris, źródłem swobodnie przemieszczających się fotonów w okresie wczesnego kosmicznego świtu były małe galaktyki karłowate. Formując się, oczyściły wypełniającą przestrzeń międzygalaktyczną mgłę, powstałą z mętnego wodoru. Taką hipotezę badacze wysnuli, opierając się na danych z Kosmicznego Teleskopu Hubble’a (HST) i Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba (JWST). Ultrasłabe galaktyki karłowate – Tego typu wczesne galaktyki wytwarzają jonizujące fotony. One zaś przekształcają neutralny wodór w zjonizowaną plazmę. Podkreśla to znaczenie zrozumienia galaktyk o małej masie w kształtowaniu historii Wszechświata – twierdzi Iryna Chemerynska astrofizyczka z Institut d’Astrophysique de Paris. Ogromnie pomocny w tych badaniach okazał się JWST. Kosmiczny teleskop został zaprojektowany m.in. po to, by zajrzeć w kosmiczny świt, do początków Wszechświata. Działające od ponad dwóch lat urządzenie ujawniało wiele, często bardzo zaskakujących, danych dotyczących kluczowego czasu w formowaniu się naszego Wszechświata. Obserwacje JWST pozwalają przypuszczać, że właśnie galaktyki karłowate odgrywają kluczową rolę w procesie rejonizacji. Zakrzywienie czasoprzestrzeni W badaniach pomogły dane z JWST oraz HST dotyczące gromady galaktyk Abell 2744. Gromada ta jest tak masywna, że zakrzywia czasoprzestrzeń. Dzięki zjawisku soczewkowania grawitacyjnego odległe obiekty są powiększane. Dzięki temu naukowcy mogli dostrzec małe galaktyki karłowate w okresie kosmicznego świtu. Kolejnym krokiem było wykorzystanie JWST do uzyskania szczegółowych widm tych galaktyk. Analiza wykazała, że galaktyki karłowate były nie tylko najliczniejszymi galaktykami we wczesnym Wszechświecie. Były także znacznie jaśniejsze, niż oczekiwano. Badania pokazały, że galaktyki karłowate przewyższają liczebnie duże galaktyki w stosunku 100 do 1. Ich łączna emisja promieniowania jonizującego jest czterokrotnie większa niż ta zwykle przypisywana dużym galaktykom. Formowanie się Wszechświata – Pomimo swoich niewielkich rozmiarów, te mało masywne galaktyki są wydajnymi producentami promieniowania energetycznego. Ich obfitość w tym okresie jest tak znacząca, że ich zbiorowy wpływ może przekształcić cały stan Wszechświata – przekonuje kierujący grupą badaczy Hakima Atka. To najlepszy dotychczas dowód na siłę stojącą za rejonizacją. Jednak wciąż jest wiele do zrobienia. Naukowcy zbadali tylko mały fragment nieba i muszą upewnić się, że ich próbka nie jest anomalią, ale reprezentatywnym przykładem całej populacji galaktyk dla okresu kosmicznego świtu. Planowane są dalsze badania innych obszarów nieba z efektem soczewkowania. Uczeni chcą uzyskać szerszą próbkę wczesnych populacji galaktyk. Jednak już te wyniki są niezwykle ekscytujące. Źródło: ESA. Nasz ekspert 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”.