Wrzesień 2018

Opracowano najdokładniejszą mapę rozkładu ciemnej materii we Wszechświecie

Z pomocą instrumentu Hyper Suprime-Cam (HSC), zainstalowanego w japońskim teleskopie Subaru na Hawajach, międzynarodowy zespół astronomów stworzył najdokładniejszą mapę rozkładu ciemnej materii we Wszechświecie.

 

 

Wraz z rozszerzaniem się Wszechświata na przestrzeni ostatnich około 14 miliardów lat, galaktyki i ciemna materia w coraz większym stopniu przyciągały się grawitacyjnie, tworząc gęsty krajobraz z dużymi skupiskami materii, oddzielonymi pustkami praktycznie pozbawionymi materii.

 

Grawitacja wpływa również na to, jak obserwujemy obiekty astronomiczne. Gdy światło przemieszcza się z odległych galaktyk w kierunku Ziemi, jest przyciągane grawitacyjnie przez duże skupiska materii, w tym ciemnej materii, co zniekształca światło. Efektem tego są zdeformowane obrazy galaktyk. Wewnątrz tych zniekształceń znajdują się ogromne ilości informacji, które naukowcy mogą wydobyć, aby lepiej zrozumieć rozkład materii we Wszechświecie i poznać naturę ciemnej energii.

 

Najnowsza mapa, stworzona na podstawie danych zebranych przez teleskop Subaru na Hawajach, pozwoliła zmierzyć zniekształcenie grawitacyjne w obrazach około 10 milionów galaktyk. Instrument Hyper Suprime-Cam (HSC), w porównaniu do projektu Dark Energy Survey, posiada węższe, ale za to głębsze pole widzenia i pozwala zbadać ciemniejsze galaktyki oraz tworzyć dokładniejsze mapy rozkładu ciemnej materii.

Źródło: HSC Survey

Opracowana mapa została porównana z fluktuacjami, przewidywanymi przez obserwacje mikrofalowego promieniowania tła, których dokonał satelita Planck. Pomiary HSC nie dawały takich samych rezultatów, ale są spójnie statystycznie. Jednak sam fakt, że HSC i inne projekty nie zapewniały takich samych wyników rodzi pytanie, czy ciemna energia faktycznie zachowuje się tak jak wynika ze stałej kosmologicznej Einsteina.

 

Nowa mapa lepiej obrazuje ilość ciemnej energii, zapewnia nieco więcej informacji o jej właściwościach oraz w jaki sposób przyspiesza rozszerzanie Wszechświata. Połączenie danych z różnych projektów będzie mieć istotne znaczenie w odkrywaniu natury ciemnej materii i ciemnej energii.

 

Wyniki z instrumentu HSC pochodzą tylko z pierwszego roku badań. Projekt naukowy będzie gromadził dane w sumie przez 5 lat i dostarczy jeszcze więcej informacji o zachowaniu ciemnej energii. HSC pozwoli także zbadać ewolucję galaktyk, masywnych skupisk galaktyk, supernowych oraz Drogi Mlecznej.

 


Naukowcy zaproponowali test, który może potwierdzić teorię Wielkiego Wybuchu

Zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu, nasz Wszechświat powstał około 13,8 miliarda lat temu w wyniku kosmicznej eksplozji, gdy materia i energia zaczęły rozprzestrzeniać się we wszystkich kierunkach. Uważa się, że okres kosmicznej inflacji odpowiada wielkoskalowej strukturze Wszechświata i wyjaśnia, dlaczego kosmos i mikrofalowe promieniowanie tła wydają się być w dużej mierze jednorodne we wszystkich kierunkach. Dotychczas nie udało się pozyskać dowodów, które jednoznacznie potwierdzałyby hipotezę inflacji kosmologicznej lub wykluczały teorie alternatywne, lecz dzięki najnowszym badaniom, naukowcy być może opracowali sposób na przetestowanie jednej z kluczowych części kosmologicznego modelu Wielkiego Wybuchu.

 

 

Teoria kosmicznej inflacji stwierdza, że 10−36 sekund po Wielkim Wybuchu, osobliwość, w której koncentrowała się cała materia i energia, zaczęła się rozszerzać. Uważa się, że epoka kosmologicznej inflacji trwała do 10−33–10−32 sekund po Wielkim Wybuchu, po czym zwolniło się tempo rozszerzania Wszechświata. Według tej teorii, początkowa ekspansja kosmosu była szybsza niż prędkość światła.

 

Teoria pomaga wyjaśnić, dlaczego istnieją prawie takie same warunki w odległych od siebie regionach Wszechświata. Jeśli kosmos pochodzi od maleńkiej objętości przestrzeni, która urosła do rozmiarów większych, niż jesteśmy w stanie zaobserwować, wyjaśniałoby to, dlaczego wielkoskalowa struktura Wszechświata jest niemal jednolita i jednorodna.

 

Istnieją także inne teorie, wyjaśniające powstanie Wszechświata, lecz dotychczas brakowało zdolności do falsyfikacji którejkolwiek z nich. Dlatego zespół astronomów z Uniwersytetu Harvarda i Centrum Astrofizyki Harvard-Smithsonian w Cambridge opracował niezależny od modelu sposób odróżniania inflacji od alternatywnych scenariuszy. Zgodnie z tą propozycją, ogromne pola w pierwotnym Wszechświecie doświadczałyby fluktuacji kwantowych i perturbacji gęstości, które bezpośrednio rejestrowałyby skalę wczesnego Wszechświata w funkcji czasu, tj. działałyby jako „standardowy zegar Wszechświata”.

Dokonując pomiaru sygnałów, które miałyby pochodzić z tych pól, kosmologowie byliby w stanie stwierdzić, czy zostały zaszczepione jakiekolwiek zmiany w gęstości podczas fazy kurczenia się lub rozszerzania wczesnego Wszechświata. Pozwoliłoby to wykluczyć alternatywy dla teorii kosmicznej inflacji.

 

Perturbacje te byłyby źródłem wszelkich zmian gęstości, obserwowanych przez astronomów we Wszechświecie. To, w jaki sposób te warianty zostały ukształtowane, można określić obserwując tło Wszechświata – a konkretnie, jego rozszerzanie się lub kurczenie.

 

Astronomowie zidentyfikowali potencjalny sygnał, który można byłoby zmierzyć z pomocą dostępnych obecnie instrumentów badawczych, takich jak obserwatorium kosmiczne Plancka, Sloan Digital Sky Survey, VLT Survey Telescope, czy Dragonfly Telescope. W poprzednich badaniach sugerowano, że zmiany gęstości pierwotnego Wszechświata można wykryć poszukując dowodów na niegaussowości, które są korektami dla funkcji Gaussa przy pomiarze wielkości fizycznej - w tym przypadku, mikrofalowego promieniowania tła.

 

Powstanie Wszechświata jest prawdopodobnie jedną z największych zagadek nauki i kosmologii. Jeśli stosując powyższą metodę będzie można wykluczyć alternatywne teorie, przybliży nas to o krok do zrozumienia początków czasu, kosmosu i samego życia.

 


Astronomowie odkryli superziemię, z której pochodził filmowy Spock ze „Star Treka”

Zespół badawczy odkrył wyjątkową planetę skalistą, która znajduje się zaledwie 16 lat świetlnych od nas. Chodzi o słynną planetę Wolkan, którą powinni kojarzyć wszyscy fani „Star Treka”.

 

 

Wolkan była fikcyjną planetą, znajdującą się w istniejącym naprawdę systemie gwiezdnym 40 Eridani, zamieszkiwaną przez wyimaginowaną rasę Wolkan. Jest to układ potrójny, który można znaleźć w gwiazdozbiorze Erydanu. Główna gwiazda tego systemu, 40 Eridani A, znana również pod nazwą HD 26965, to pomarańczowy karzeł, którego można dostrzec gołym okiem. Towarzyszy mu para gwiazd 40 Eridani BC.

Astronomowie, którym przewodził Jian Ge z Uniwersytetu Florydy w Gainesville, z pomocą Dharma Endowment Foundation Telescope (DEFT) odkryli, że słynna planeta Wolkan istnieje naprawdę. Badacze wykryli superziemię, która krąży wokół 40 Eridani A. Planeta jest dwa razy większa od Ziemi i potrzebuje tylko 42 dni, aby wykonać jeden pełny obieg wokół swojej gwiazdy macierzystej.

 

Co więcej, pomarańczowy karzeł 40 Eridani A jest niewiele chłodniejszy i nieco mniejszy od Słońca, a nawet posiada zbliżony wiek. Z kolei odkryta superziemia znajduje się w idealnej odległości od gwiazdy.

 

Planeta z pewnością nie jest zamieszkiwana przez fikcyjnych Wolkanów, choć jej obecność właśnie udało się potwierdzić. Jednak astronomowie sugerują, że panujące na niej warunki mogą być doskonale dla powstania i przetrwania życia. Warto również dodać, że jest to najbliższa nam superziemia, która krąży wokół gwiazdy podobnej do Słońca.

 


Teleskop Hubble'a wykrył tajemniczą emisję z gwiazdy neutronowej

Astronomowie odkryli niezwykłą emisję światła podczerwonego z pobliskiej gwiazdy neutronowej. RX J0806.4-4123 to pierwsza znana nam gwiazda neutronowa, której szeroko emitowany sygnał jest widoczny tylko w podczerwieni.

 

 

Amerykańsko-turecki zespół badawczy uważa, że RX J0806.4-4123 może posiadać nieznane nam właściwości. Astronomowie biorą pod uwagę dwie możliwości, które mogą odpowiadać za szeroko emitowaną emisję światła podczerwonego – przedstawiana gwiazda neutronowa może być otoczona pyłem, albo potężne wiatry wydobywają się z jej wnętrza i zderzają się z gazem w przestrzeni międzygwiezdnej.

 

Naukowcy zwykle badają gwiazdy neutronowe w emisji radiowej i wysokoenergetycznej. Jednak gwiazdę RX J0806.4-4123, która należy do grupy siedmiu pobliskich pulsarów, zwanych Wspaniałą Siódemką, przebadano wyłącznie pod kątem emitowanego światła podczerwonego. Wokół tego obiektu zaobserwowano szeroki obszar emisji w podczerwieni, który rozciąga się na odległość około 200 jednostek astronomicznych od pulsaru.

 

Astronomowie uważają, że albo materiał pozostały po eksplozji supernowej, znajdujący się w otoczeniu gwiazdy neutronowej, albo tzw. plerion – mgławica wiatru pulsarowego, mogą decydować o jej wyjątkowości. Pochodząca z niej emisja pozostaje dla naukowców zagadką, ale z pomocą przyszłego Kosmicznego Teleskopu Jamesa Webba będą mogli kontynuować badania, aby lepiej poznać ewolucję gwiazd neutronowych.

 


NASA pokazała nowe zdjęcia Tytana, wykonane przed śmiercią sondy Cassini

Agencja NASA udostępniła nowe fotografie Tytana, które wykonała sonda Cassini w ostatnich dniach swojego istnienia. Zdjęcia te przedstawiają powierzchnię księżyca na północnym biegunie, gdzie znajdują się jeziora i morza wypełnione metanem i etanem.

 

 

Poniższe zdjęcia zostały zrobione 11 września 2017 roku, czyli cztery dni przed zakończeniem misji sondy Cassini. Widać na nich największe znane jezioro na Tytanie pod nazwą Kraken Mare, które posiada powierzchnię około 400 tysięcy kilometrów kwadratowych. Cassini uwieczniła również Ligeia Mare i Punga Mare – dwa pomniejsze jeziora o średnicach, które wynoszą odpowiednia około 500 km i 390 km.

Źródło:NASA/JPL-Caltech/SSI

Ponadto, na fotografiach można dostrzec niewielkie chmury, które będą przedmiotem przyszłych badań. Ich obecność może nam co nieco powiedzieć o atmosferze Tytana. Sonda Cassini uchwyciła już wcześniej chmury na południowym biegunie i przewidywano, że mogą także pojawić się na biegunie północnym przy zmianie pory roku z wiosny na lato.

 

Powyższe zdjęcia zostały wykonane przez Cassini z wysokości około 140 tysięcy kilometrów od powierzchni księżyca. Dzięki tej sondzie kosmicznej, mogliśmy lepiej poznać Tytana, ale na podstawie samych fotografii raczej nie jesteśmy w stanie wywnioskować, jak powstały metanowe jeziora.

 


Odkryto 73 szybkie rozbłyski radiowe, które pochodzą z jednego źródła

Sztuczna inteligencja pojawia się niemal wszędzie. Również naukowcy z programu SETI wykorzystują inteligentne algorytmy, aby łatwiej przeszukiwać kosmos w poszukiwaniu sygnałów, pochodzących od obcych cywilizacji. Teraz z pomocą SI wykryto 72 nowe szybkie sygnały radiowe.

 

 

Szybkie sygnały radiowe (FRB) to niewiarygodnie silne i krótkotrwałe źródła promieniowania radiowego, które stosunkowo od niedawna jesteśmy w stanie obserwować. Źródła tych emisji nie są nam znane. Zdaniem naukowców, sygnały te mogą być generowane przez gwiazdy neutronowe lub czarne dziury, ale nie brakuje też teorii sugerujących, że FRB to sygnały pochodzące od technologii zaawansowanej cywilizacji pozaziemskiej.

 

Badacze z SETI w ramach projektu Breakthrough Listen, dzięki sztucznej inteligencji, namierzyli 72 nowe szybkie błyski radiowe, które pochodzą od nieznanego źródła, oznaczonego jako FRB 121102, zlokalizowanego około 3 miliardy lat świetlnych od Ziemi. Co ciekawe, FRB 121102 to wciąż jedyny znany nam obiekt kosmiczny, który powtarza emisje radiowe.

Sztuczna inteligencja przeanalizowała 400 terabajtów danych, które uzyskano 26 sierpnia 2017 roku w wyniku 5-godzinnej obserwacji nieba radioteleskopem Green Bank z Zachodniej Wirginii. Dla porównania, ten sam zestaw danych został wcześniej przeanalizowany przez standardowe algorytmy komputerowe, które pozwoliły namierzyć zaledwie 21 szybkich rozbłysków radiowych.

 

Warto dodać, że wszystkie 93 sygnały radiowe zostały zidentyfikowane w czasie jednej godziny. To sugeruje, że odległe ciało niebieskie raz jest „spokojne”, a raz charakteryzuje się nieprawdopodobną aktywnością. Tajemniczy obiekt FRB 121102 został odkryty w 2012 roku i od tego czasu, naukowcy wykryli łącznie około 300 emisji radiowych, pochodzących od tego tajemniczego obiektu.

 

Projekt Breakthrough Listen zajmuje się poszukiwaniami sygnałów, które mogłyby pochodzić od pozaziemskiej cywilizacji. Naukowcy wykryli wiele krótkich rozbłysków radiowych, ale pochodzenie tych sygnałów wciąż pozostaje niejasne.

 


Obserwacje radarowe potwierdziły emisję dżetu podczas kolizji gwiazd neutronowych

Dzięki precyzyjnym pomiarom, które dokonano z pomocą sieci radioteleskopów rozmieszczonych po całym świecie, astrofizycy odkryli dżet pochodzący najprawdopodobniej od dwóch zderzonych ze sobą gwiazd neutronowych. Strumień cząstek poruszał się z prędkością zbliżoną do prędkości światła.

 

 

Naukowcy badali następstwa kolizji dwóch gwiazd neutronowych, która miała miejsce w sierpniu 2017 roku, około 130 milionów lat świetlnych od Ziemi. Było to pierwsze zdarzenie, które wykryto dzięki falom grawitacyjnym i elektromagnetycznym. Długoterminowe obserwacje pozwoliły namierzyć dżet, który towarzyszył rozbłyskowi gamma, wyemitowanego podczas tej kolizji.

Źródło: Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

Astrofizycy zmierzyli pozorny ruch, który był cztery razy szybszy od światła. Była to jednak iluzja ruchu nadświetlnego, która pojawia się, gdy dżet skierowany jest niemal w stronę Ziemi. Symulacje komputerowe wykazały, że był to bardzo wąski strumień cząstek o szerokości 5 stopni, który przeszedł w kierunku Ziemi pod kątem 20 stopni.

Źródło: D. Berry, O. Gottlieb, K. Mooley, G. Hallinan, NRAO/AUI/NSF

W wyniku kolizji dwóch gwiazd neutronowych nastąpiła eksplozja, która wypchnęła materię na zewnątrz. Powstała czarna dziura lub hipermasywna gwiazda neutronowa, która zaczęła przyciągać materię. Ten utworzył wokół obiektu wirujący dysk, który wygenerował dwa dżety.

 

Zdaniem astrofizyków, przez pierwsze 60 dni od kolizji, rozszerzający się kokon materii tłumił dżet, po czym nastąpiło uwolnienie strumienia cząstek. Wykrycie dżetu ma ważne znaczenie, ponieważ wskazuje na zależność między kolizją gwiazd neutronowych a krótkimi rozbłyskami gamma.

 


Kosmiczny Teleskop Hubble'a sfotografował zorze na północnym biegunie Saturna

Z pomocą Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, astronomowie uchwycili zorze na północnym biegunie Saturna. Obserwacje były prowadzone w zeszłym roku na przestrzeni siedmiu miesięcy, przed i po przesileniu letnim na półkuli północnej.

 

 

Na Ziemi, a także na innych planetach w Układzie Słonecznym można zaobserwować powstawanie zórz polarnych. Mają one związek ze strumieniem elektrycznie naładowanych cząstek, emitowanych przez Słońce, które oddziałują z polem magnetycznym. W przypadku planet gazowych, których atmosfery zdominowane są przez wodór, zorze można obserwować wyłącznie w zakresie ultrafioletowym i tylko z przestrzeni kosmicznej.

 

Instrument Space Telescope Imaging Spectograph, zainstalowany na pokładzie Kosmicznego Teleskopu Hubble'a, pozwala nam przyglądać się zachowaniom zórz na północnym biegunie Saturna. Obserwacje, które przeprowadzono w zeszłym roku z pomocą tego teleskopu skoordynowano z obserwacjami, dokonanymi przez sondę Cassini.

Źródło: ESA/Hubble, NASA, A. Simon (GSFC) i OPAL Team, J. DePasquale (STScI), L. Lamy (Observatoire de Paris)

Na powyższych zdjęciach można zobaczyć dużą różnorodność emisji o bardzo zmiennych lokalnie cechach, na które wpływ mają wiatr słoneczny oraz szybka rotacja Saturna wokół własnej osi. Planeta ta potrzebuje tylko 11 godzin, aby wykonać pełny obrót. Zorza na półkuli północnej wyróżnia się dwoma wyraźnymi szczytami jasności o świcie i tuż przed północą. Ten drugi szczyt prawdopodobnie ma związek z oddziaływaniem wiatru słonecznego z magnetosferą Saturna podczas przesilenia i nie był dotychczas obserwowany.