Aktualności ze świata wiedzy

Jedna wielka rodzina

Grupa astronomów z obserwatorium w Genewie pod kierownictwem Christophe’a Lovisa odkryła wokół gwiazdy oznaczonej symbolem HD 10180 układ 7 planet. Jest to jak dotąd największy odkryty system planetarny (poza, oczywiście, Układem Słonecznym).

HD 10180 jest gwiazdą podobną do Słońca (ma niemal identyczną masę), leżącą w gwiazdozbiorze Węża Wodnego w odległości ok. 125 lat świetlnych od Ziemi. Krążące wokół niej planety są w większości znacznie większe od Ziemi (jedna ma masę zbliżoną do naszej planety). Układ jest bardzo zwarty: najbliższa z planet okrąża gwiazdę po orbicie o promieniu 0,02 AU, podczas gdy najdalsza – 3,4 AU. Dla porównania najbliższa z planet w Układzie Słonecznym (Merkury) ma orbitę o promieniu 0,4 Au, podczas gdy najdalsza (Neptun) – 30 AU. AU (astronomical unit) to stosowana w astronomii jednostka odległości równa średniemu promieniowi orbity Ziemi, czyli ok. 150 mln km.

Nie do końca potwierdzone jest istnienie pierwszej z planet (HD 10180 b): najmniejszej i leżącej najbliżej gwiazdy. Jednak nawet bez niej układ będzie największym z dotychczas odkrytych. Wcześniej palma pierwszeństwa należała do złożonego z 5 planet układu gwiazdy 55 Cnc. Gwiazda ta to żółty karzeł o wielkości zbliżonej do Słońca, któremu towarzyszy znacznie mniejszy czerwony karzeł. Układ planetarny związany jest jednak z większą z gwiazd, oznaczaną jako 55 Cnc A.

Szwajcarscy astronomowie korzystali ze spektrografu HARPS w obserwatorium La Silla w Chile. Jest to obecnie najnowocześniejszy przyrząd do poszukiwania planet poza naszym Układem Słonecznym.

Zero absolutne?

Termodynamika definiuje zero absolutne jako temperaturę, w której ustaje wszelki ruch oraz zamierają jakiekolwiek procesy fizyczne czy chemiczne. Czy tak jest aby na pewno? Zespół naukowców z University of Colorado w Boulder, którym kieruje Deborah Jin odkrył, że w ultra niskich temperaturach (rzędu kilkuset bilionowych części stopnia powyżej zera bezwzględnego) reakcje chemiczne nie zamierają, ale trwają nadal. Jest to w całkowitej sprzeczności z przewidywaniami, które kazały zakładać, że w tak niskich temperaturach niema już mowy o jakiejkolwiek chemii – jak się okazuje, jest jej bowiem całkiem sporo. Dlaczego tak się dzieje? Przyczyną są najprawdopodobniej efekty kwantowe, które tym silniej są widoczne, im niższa panuje temperatura.

Zero bezwzględne, czyli temperatura o wartości 0 K (kelwinów), co odpowiada -273,15°C, jest najniższą temperaturą, jaką może mieć jakikolwiek układ fizyczny. Zgodnie z podstawowymi równaniami termodynamiki, w tej temperaturze energia wewnętrzna układu jest równa zeru. Czy możliwe jest osiągnięcie temperatury dokładnie równiej 0 K? Patrząc na układ termodynamiczny z punktu widzenia fizyki klasycznej – tak. Ale w układach złożonych z atomów czy cząsteczek i w skrajnie niskich temperaturach musimy uwzględniać efekty kwantowe. A jedną z reguł mechaniki kwantowej jest zasada nieoznaczoności Heisenberga, która głosi, że nie jesteśmy w stanie wyznaczyć precyzyjnie jednocześnie położenia i pędu cząstki. Jeżeli zatem mamy dobrze zlokalizowany układ termodynamiczny – możemy np. powiedzieć o nim, że mieści się w naszym układzie doświadczalnym – to musimy liczyć się z nieoznaczonością pędu, która będzie utrzymywać energię układu (a co za tym idzie również jego temperaturę) powyżej 0 K. Z drugiej strony, jeśli założymy, że pęd jest równy zeru (czyli mamy temperaturę 0 K), to nasz układ musiałby mieć nieskończenie wielki rozmiary – a przecież my widzimy, że mieści się w laboratoryjnym pojemniku.

Słoneczne tsunami

Fale tsunami są jedną z najbardziej niszczycielskich sił przyrody znanych człowiekowi. Masy wody, pobudzone wstrząsem sejsmicznym dewastują wszystko, co napotkają na swojej drodze. Osoby zwiedzające wystawę „Energia, Niebo i Słońce” mogą zapoznać się z tym żywiołem przy jednym z naszych stanowisk.

W lutym 2009 roku, należące do NASA obserwatorium STEREO zaobserwowało niespodziewaną erupcję w plamie słonecznej 11012. Wybuch wysłał w kosmos miliardy ton gazu oraz wywołał na powierzchni Słońca gigantyczną falę tsunami (patrz Fot. 1). Oczywiście, nie była to fala na wodzie, ale zaburzenie przemieszczające się po powierzchni plazmy, czyli tzw. fala magnetohydrodynamiczna (w skrócie „fala MHD”). Wysokość tej fali sięgała 100 000 km! Dla porównania, średnica Ziemi wynosi niecałe 13 000 km, zatem wewnątrz tej fali zmieściłoby się około 8 naszych planet, jedna nad drugą. Szybkość, z jaką rozchodziło się słoneczne tsunami również była imponująca – ok. 250 km/s (dla porównania, ziemskie tsunami mają szybkość rzędu kilkuset kilometrów na godzinę, a Ziemia po swojej okołosłonecznej orbicie porusza się z szybkością ok. 30 km/s).

Fot. 1 Animowany widok słonecznego tsunami ,złożony ze zdjęć zarejestrowanych przez satelity STEREO-A i STEREO-B (ustawione wzajemnie prostopadle) 13.02.2009r. Szary pas wokół Słońca został wygenerowany sztucznie, w celu poprawienia kontrastu i ułatwienia obserwacji informacji zawartych na fotografiach.

Fot. 2 Dziewięć zdjęć wykonanych w ramach projektu OSPAN, pokazujących słoneczne tsunami, które miało miejsce 06.12.2006r.

STEREO to układ dwóch teleskopów kosmicznych (STEREO-A i STEREO-B), które obserwują Słońce wzajemnie prostopadle i dzięki temu mogą uzyskiwać trójwymiarowe obrazy wybuchów na Słońcu i innych zjawisk zachodzących na jego powierzchni – takich jak opisywane w tym artykule tsunami. Nazwa nawiązuje do wspólnego działania dwóch urządzeń, a pochodzi od nazwy projektu: Solar-TErrestrial RElations Observatory – obserwatorium oddziaływań Słońce-Ziemia. Oba satelity poruszają się po orbicie heliocentrycznej (czyli wokół Słońca, a nie, jak większość satelitów, wokół Ziemi): STEREO-A („A” od „Ahead” – wyprzedzający) znajduje się nieco przed Ziemią i bliżej Słońca a czas jego obiegu wynosi 344 dni, zaś STEREO-B („B” od „Behind” – pozostający w tyle) krąży nieco z tyłu za Ziemią i nieco dalej od Słońca a jego czas obiegu wynosi 389 dni.

OSPAN (Optical Solar PAtrol Network) to projekt, w który zaangażowane są dwie amerykańskie instytucje: National Solar Observatory (NSO) należące do grupy National Optical Astronomy Observatory (NOAO) oraz Air Force Research Laboratory’s Space Vehicles Directorate. Celem działalności tego obserwatorium jest śledzenie zjawisk zachodzących na powierzchni naszej Dziennej Gwiazdy.

Sąsiednie Wszechświaty - Czy mamy sąsiedztwo?

Każdy z nas przyzwyczajony jest do obecności sąsiadów. W bezpośrednim sąsiedztwie Ziemi znajdują się inne planety. W sąsiedztwie naszego Słońca mamy inne gwiazdy a nasza Galaktyka otoczona jest wianuszkiem sąsiadek. I tylko jedna rzecz jak dotąd wydawała się być osamotniona – Wszechświat. Tak przynajmniej uważano do teraz. W wyniku analizy danych z ponad 1000 gromad galaktyk stwierdzono, że poruszają się w jednym kierunku z rosnącą prędkością. Zjawisko to, które nazwano „ciemnym przepływem” sugeruje, że jakaś ogromna masa przyciąga te galaktyki do siebie. Dla naukowców może to być znakiem, że po sąsiedzku z naszym Wszechświatem zagnieździł się jakiś inny.

Istnienie sąsiadujących z naszym „wścibskich” sąsiadów zapostulowała w 2006 roku Laura Mersini-Houghton z Uniwersytetu Północnej Karoliny. Podała ona jako dowód na ich istnienie właśnie ciemny przepływ materii z naszego Wszechświata w kierunku owych „wścibskich”, czyli ingerujących swoim oddziaływaniem w nasz wszechświatów. W zeszłym roku zespół pod kierunkiem Alexandra Kashlinsky’ego z Centrum Lotów Kosmicznych Goddarda w Greenbelt odkrył, że około 800 z obserwowanych gromad galaktyk porusza się w sposób nie dający się wytłumaczyć samym tylko Wielkim Wybuchem i grawitacją naszego Wszechświata. To właśnie był przewidywany przez MErsini-Houghton ciemny przepływ.

Jakie znaczenie dla nas, Ziemian ma to odkrycie? Można powiedzieć, że w praktyce żadne, tym bardziej, że trudno mówić tu o odkryciu – raczej mamy do czynienia ze śmiałą, ale sensowną hipotezą. Ma ono jednak znaczenie dla naszej wiedzy i rozwoju nauki. Do dzisiaj bowiem pytanie „co znajduje się POZA naszym Wszechświatem” uważane było w nauce za coś w rodzaju nietaktu. Już samo rozważanie istnienia jakiegoś „poza” było uważane za absurdalne. Tymczasem może się okazać, że nie tylko jest jakieś „poza”, to jeszcze nie jest ono puste tylko wypełnione innymi wszechświatami, a do tego te inne wszechświaty oddziałują na nasz.

A jeszcze nie tak dawno – w kategoriach oczywiście kosmicznych – ludzie myśleli, że Ziemia jest centrum kosmosu, który kończy się kawałek za Jowiszem sferą gwiazd stałych…

Błysk z przeszłości.

Czy można spojrzeć w przeszłość? W naszym, ograniczonym ludzkimi ramami czasu i przestrzeni świecie wydaje się to niemożliwe. Ale są ludzie, którzy na co dzień spoglądają w przeszłość, często bardzo odległą. To astronomowie. Światło gwiazd biegnie do nas ze skończoną prędkością. I choć jest ona niewyobrażalnie wielka, bo wynosi niemal 300 tysięcy kilometrów na sekundę (dla porównania: jest to mniej więcej odległość między Ziemią a Księżycem), to jednak w skali kosmicznej przebycie odległości nawet między sąsiadującymi ze sobą gwiazdami zabiera całe lata. Każdy foton, który rejestrują detektory na Ziemi niesie ze sobą informację o stanie obserwowanego ciała niebieskiego w chwili, w której nastąpiła emisja. Światło naszego Słońca dociera do Ziemi w ciągu około 8 minut – czyli widzimy Słońce „młodsze” o ten właśnie czas w stosunku do chwili obecnej. Ale już najbliższa Ziemi – po Słońcu – gwiazda, Alfa Centauri, jest w ten sposób „odmładzana” o ponad cztery lata – tyle bowiem czasu potrzebuje światło żeby dotrzeć od niej do Ziemi.

W kwietniu tego roku astrofizycy obsługujący obserwatorium Swift odkryli błysk promieniowania gamma, który leciał do Ziemi przez ponad 13 miliardów lat! Został zatem wyemitowany przez gwiazdę, która wybuchła ok. 600 milionów lat po Wielkim Wybuchu. Dla kosmologów jest to potwierdzenie hipotezy, że w tak wczesnym okresie istnienia Wszechświata powstawały już masywne gwiazdy.

Swift to satelita, który z wyglądu przypomina nieco teleskop Hubble’a czy inne tego rodzaju urządzenia. Ale ilość aparatury, którą ma na swym pokładzie predestynuje go raczej do rangi kosmicznego obserwatorium astronomicznego. Swift wyposażony jest w trzy niezależne, ale współpracujące ze sobą urządzenia:

• BAT (Burts AlertTelescope) – detektor, który przeczesuje kosmos w poszukiwaniu śladów po wybuchach gwiazd,
• XRT (X-Ray Telescope) – precyzyjny detektor promieniowania rentgenowskiego, który z dużą rozdzielczością bada wykryte przez detektor BAT rozbłyski,
• UVOT (Ultraviolet/Optical Telescope) – ruchomy teleskop pracujący w świetle widzialnym i nadfiolecie, który skierowany na miejsce rozbłysku wykonuje jego fotografie.

Dzięki wyniesieniu na orbitę satelity Swift astronomowie uzyskali możliwość śledzenia wybuchów supernowych niemal od początku zjawiska.

Promieniowanie gamma oraz promieniowanie rentgenowskie to najbardziej krótkofalowe zakresy promieniowania elektromagnetycznego. W kosmosie silnymi źródłami tych rodzajów promieniowania są takie obiekty, jak np. gwiazdy neutronowe. Źródłami rozbłysków gamma (lub promieniowania rentgenowskiego) mogą być również wybuchy supernowych.

Czy Ziemia jest kolebką życia?

Jeszcze niedawno na tak postawione pytanie tylko miłośnicy science fiction wahali by się odpowiedzieć twierdząco. Ostatnio wątpliwości pojawiają się również w świecie nauki. Jak donosi Maggie McKee na łamach New Scientist, podstawowe cegiełki życia, czyli aminokwasy występują na kometach i wraz z nimi mogły dotrzeć na Ziemię w okresie jej formowania. Czy to oznacza, że dotychczas głoszoną teorię powstania życia na Ziemi należy wyrzucić do kosza? Oczywiście nie. Możliwość istnienia życia w kosmosie – obojętnie czy w jakiejś wysoko cywilizowanej czy też najprostszej, na poziomie molekularnym – stanowiłoby tylko potwierdzenie lansowanej przez wielu tezy, że powstanie życia nie jest czymś szczególnym, ale że jest to proces powtarzający się często we Wszechświecie. „

Kosmiczny karambol

Jak podaje portal Onet.pl, amerykański teleskop kosmiczny Spitzera zarejestrował niezwykle rzadki kataklizm kosmiczny: zderzenie dwóch planet. Oczywiście nie w naszym Układzie Słonecznym, ale stosunkowo niedaleko, bo w układzie gwiazdy znanej jako hd 172555, która znajduje się w odległości zaledwie 100 lat świetlnych od nas. Zderzeniu uległy najprawdopodobniej planety o rozmiarach odpowiadających naszemu Księżycowi oraz Merkuremu, a przed zderzeniem ich prędkość była rzędu 10 km/s (dla porównania: Ziemia po orbicie porusza się z szybkością blisko trzy razy większą). W wyniku zderzenia mniejsza z planet uległa całkowitemu zniszczeniu, natomiast druga – poważnie uszkodzona – krąży nadal. Układ hd 172555 jest bardzo młody – ma „zaledwie” 12 mln lat (w porównaniu z 4,5 mld lat Układu Słonecznego to znikomo krótki okres czasu) i jest dopiero we wczesnej fazie formowania się systemu planetarnego. Wg naukowców, zderzenia planet w tym okresie istnienia układów planetarnych są zjawiskami częstymi i miały miejsce również podczas formowania naszego Układu Słonecznego.

Kosmiczny Teleskop Spitzera (Spitzer Space Telescope – SST) wyniesiony został w kosmos z przylądka Canaveral 25 sierpnia 2003 roku (zatem niedługo mija szósta rocznica jego wystrzelenia). Jest to teleskop pracujący w zakresie podczerwieni, czyli rejestruje widmo promieniowania cieplnego emitowanego przez różne obiekty kosmiczne. W odróżnieniu od innych teleskopów kosmicznych, SST porusza się nie po orbicie geocentrycznej (czyli wokół Ziemi), ale heliocentrycznej (czyli wokół Słońca). Mówiąc inaczej, podąża on za Ziemią wzdłuż jej orbity, oddalając się od naszej planety o mniej więcej 0,1 jednostki astronomicznej (czyli 15 mln km) w ciągu roku. Biorąc pod uwagę długość orbity ziemskiej, SST będzie doganiany przez Ziemię co ok. 63 lata.

LHC pod choinkę

Jak podaje Nature, pierwsze wyniki doświadczeń z wykorzystaniem Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) spodziewane są już około Bożego Narodzenia. Jednak energie, z jakimi będzie dochodziło do zderzeń będą rzędu połowy maksymalnej energii, z jaką miało działać urządzenie. Maksimum energii – jeżeli w ogóle zostanie osiągnięte – planowane jest dopiero na rok 2011.

Promień nadziei w poszukiwaniach ciemnej materii

Uczeni poszukujący ciemnej materii zaobserwowali delikatne światełko w mrocznym dotychczas tunelu ich dociekań. Jak podaje Nature, teleskop Ferimi zaobserwował promień gamma, którego charakter wydaje się pasować do wcześniejszych, ostrożnych przewidywań teoretycznych.

Fermi jest działającym od ubiegłego roku teleskopem orbitalnym, który prowadzi obserwacje nieba w zakresie promieniowania gamma. Jest to promieniowanie elektromagnetyczne o najwyższych częstotliwościach i energiach, pochodzące zwykle z reakcją jądrowych lub powstające w wyniku oddziaływania cząstek elementarnych.

Ciemna materia to hipotetyczna substancja zbudowana z nieznanych dzisiejszej fizyce cząstek elementarnych, która nie ulega żadnym znanym oddziaływaniom, poza grawitacyjnym i jądrowym. Istnienie ciemnej materii może mieć ogromne znaczenie dla stworzenia teorii powstania Wszechświata oraz przewidywania jego dalszych losów – to właśnie masa ciemnej materii może zahamować ekspansję Wszechświata i spowodować jego kurczenie się.

Nowa czarna dziura

Jak donosi Nature, pięcioro naukowców: Sean Farrell, Natalie Webb, Didier Barret, Olivier Godet i Joanna Rodrigues odkryło w spiralnej galaktyce ESO 243-49 ultrajasne źródło promieniowania rentgenowskiego. Tak wielką jasność może mieć tylko czarna dziura o masie rzędu co najmniej 500 mas Słońca. Istnienie czarnych dziur o średniej masie było od dawna dyskutowane, ale jak dotąd nie udało się potwierdzić istnienia takich obiektów. Autorzy odkrycia związani są z Uniwersytetem w Leicester (Wielka Brytania), Uniwersytetem w Tuluzie (Francja) i francuskim Krajowym Centrum Badań Naukowych (CNRS).