Magnetosfera

Okazało się, że magnetosfera Jowisza jest asymetryczna i że z jednej strony wypływają z niej wielkie ilości jonów i elektronów. Więcej »

Przestrzeń i czas

Odpowiedzi na te pytania zaprowadzą nas poza fizykę, którą znamy, i będą wymagały nowego zrozumienia natury przestrzeni i czasu. Więcej »

 

Monthly Archives: Sierpień 2013

Eteryczne zmarszczki

To Albert Einstein pierwszy przewidział w 1918 roku istnienie tych eterycznych zmarszczek czasoprzestrzeni, które twierdził są nieuniknioną konsekwencją jego ogólnej teorii względności. Jak wynika z teorii Einsteina, siły przyciągania, które nazywamy grawitacją, występują, ponieważ masywne obiekty zakrzywiają wokół siebie czterowymiarową strukturę Wszechświata. Jeśli jakieś gęste, masywne ciało porusza się gwałtownie w przestrzeni, ta w odpowiedzi wibruje i drży. Gdy na przykład gwiazda olbrzym wyczerpie zapasy paliwa jądrowego, może eksplodować w wybuchu zwanym supernową, który jasnością dorównuje blaskowi 10 mld Słońc. Astronomowie sądzą, że zewnętrzne warstwy takiej gwiazdy zostają odrzucone w przestrzeń, podczas gdy jej żelazne jądro imploduje z silą wystarczającą, by połączyć wszystkie elektrony i protony w neutrony i inne egzotyczne cząstki.

Rejony wszechświata

Jeżeli w momencie wyemitowania mikrofalowego promieniowania tła fala grawitacyjna rozciągała obszar z plazmą w naszym kierunku tzn. w kierunku tych rejonów Wszechświata, z których następnie powstała nasza Galaktykapromieniowanie z tego obszaru będzie przesunięte ku niebieskiej części widma, gdyż nastąpiło skrócenie długości fali (co spowodowało jednocześnie niewielki wzrost temperatury w tym obszarze). I odwrotnie, jeśli fala grawitacyjna powodowała ściskanie obszaru plazmy wzdłuż linii widzenia podczas emitowania mikrofalowego promieniowania tła, będzie wydawało się ono bardziej czerwone, gdyż zostało przesunięte ku dłuższym falom (i niższej temperaturze). Badając niebieskie i czerwone plamy w tym tle które odpowiadają cieplejszym i chłodniejszym obszarom badacze będą prawdopodobnie mogli zaobserwować ruchy plazmy spowodowane przez inflacyjne fale grawitacyjne. Sam Wszechświat stanie się detektorem fal grawitacyjnych.

Misja Apollo

Choć misje Apollo dostarczyły sporo informacji, po zakończeniu tego programu wciąż wiele kwestii pozostawało niewyjaśnionych. Badacze doszli do wniosku, że potrzebna jest całościowa mapa Księżyca wykonana za pomocą różnorodnej aparatury telemetrycznej. Przedsmak fascynujących odkryć, które mogłyby przynieść takie badania powierzchni na skalę globalną, dały na początku lat dziewięćdziesiątych dwa przeloty sondy Galileo przez układ ZiemiaKsiężyc w jej drodze ku Jowiszowi. Na południowej półkuli po stronie niewidocznej na dnie największej księżycowej niecki, basenu Biegun PoludniowyAitken (SPA South PoleAitken), naukowcy znaleźli niespodziewanie oznaki skal bogatych w żelazo. Galileo wykonał także mapy niektórych mórz przy użyciu specjalnych filtrów umożliwiających ustalenie składu chemicznego powierzchni; okazało się, że da się wykorzystać satelitarne dane telemetryczne do określenia kolejności przepływów lawy tworzącej dna mórz.

Model oddziałujących wiatrów

Model ten, zwany modelem oddziałujących wiatrów, dobrze sprawdził się w przypadku okrągłych (lub prawie okrągłych) mgławic planetarnych. W latach osiemdziesiątych obserwatorzy stwierdzili jednak, że okrągłe mgławice stanowią zaledwie około 10% całej populacji. Liczne mgławice mają kształt wydłużony (jajowaty), natomiast dość rzadkie, lecz za to najbardziej widowiskowe obiekty składają się z dwóch bąbli leżących po przeciwnych stronach umierającej gwiazdy. Astronomowie nazywają je „bipolarnymi”, choć lepiej pasują tu słowa „motyl” lub „klepsydra”. Aby objaśnić genezę takich kształtów, wraz z Vincentem Ickem i Garreltem Mellemą (pracującymi wówczas w Uniwersytecie w Lejdzie w Holandii) rozbudowaliśmy model oddziałujących wiatrów. Załóżmy, że z wolnego wiatru powstaje torus krążący wokół równika gwiazdy. Taki torus działa jak dysza, podobnie jak wargi osoby gwiżdżącej, które z wydychanego powietrza formują wąski strumień.

Magnetosfera

Okazało się, że magnetosfera Jowisza jest asymetryczna i że z jednej strony wypływają z niej wielkie ilości jonów i elektronów. Cassini wykonał również serię zdjęć Jowisza, na których bardzo wyraźnie widać szczegóły burzliwej atmosfery planety. Dzięki temu, że podróż międzyplanetarna trwała tak długo, NASA i ESA miały wystarczająco dużo czasu, by rozwiązać nieprzewidziany problem. W 2000 roku odkryto wadę systemu łączności, który ma umożliwić Cassiniemu odbieranie danych z Huygensa w czasie, gdy próbnik będzie opadał na powierzchnię Tytana (dane te będą następnie przekazywane na Ziemię). Podczas testu, w którym symulowano efekt Dopplera, jaki wystąpi w czasie opadania, odbiornik Cassiniego nie mógł dostroić się do zmienionej częstotliwości. Po wielomiesięcznych rozważaniach postanowiono zmienić trajektorię Cassiniego w taki sposób, by zmalała względna prędkość orbitera i próbnika (dzięki czemu zmniejszy się dopplerowskie przesunięcie częstotliwości).

Analogowe czy Cyfrowe

W korespondencji, którą wymieniliśmy, sugerował, że organizmy żywe mogą uniknąć ograniczeń kwantowych na energię i informację przez na przykład powiększenie swych rozmiarów lub stosowanie innych rodzajów pamięci. Jak to wyraził, sprawa polega na tym, czy życie jest „analogowe”, czy „cyfrowe” tzn. czy ograniczenia wynikają z fizyki klasycznej, czy kwantowej. Naszym zdaniem, podczas tej długiej i niełatwej wędrówki życie jest cyfrowe. Czy jest jakaś nadzieja na życie wieczne? Mechanika kwantowa, która jak dowodziliśmy, stawia życiu w sposób nieugięty ograniczenia, mogłaby przyjść z odsieczą pod inną postacią. Jeśli na przykład grawitacja kwantowa pozwala na istnienie stabilnych tuneli czasoprzestrzennych, istoty żywe mogłyby obejść bariery prędkości światła, wstępować do obszarów Wszechświata niedostępnego w żaden inny sposób i czerpać stamtąd nieograniczone zasoby energii i informacji.

Układ słoneczny

Układ Słoneczny: standard czy wyjątek? Czy podobne zbiorowiska różnych obiektów towarzyszą innym gwiazdom w Galaktyce, czy też Słońce i jego układ planetarny są galaktyczną osobliwością? Choć jest to jedno z podstawowych pytań, jakie nurtują współczesną astronomię, ciągle nie potrafimy odpowiedzieć na nie w jednoznaczny sposób. W ciągu minionych dziewięciu lat astronomowie odkryli ponad 110 planet, rejestrując drobne ruchy, jakie ciała te wymuszają na swych macierzystych gwiazdach. Mestety, techniką tą można wykrywać tylko bardzo masywne planety krążące po ciasnych orbitach. Gdyby pozaziemscy astronomowie tą samą metodą obserwowali nasz Układ Słoneczny, zdołaliby zapewne zidentyfikować Jowisza i być może Saturna, ale przeoczyliby mniejsze ciała, dzięki którym słoneczna rodzina jest tak bogata i zróżnicowana: planetoidy, komety i planety ziemiopodobne.

OWP

Astronomowie od dawna podejrzewali, że taka sfera istnieje, ale niewielu sądziło, że jest ona aż tak wielka. Przez długi czas interpretacja OWP była utrudniona, ponieważ uwięzieni w Galaktyce nie potrafiliśmy ich zlokalizować. Mogliśmy wyznaczać dwuwymiarowe mapy nieba, ale w obrazie brakowało nam głębi. Nieznajomość tych odległości doprowadziła w ciągu ostatnich 40 lat do sformułowania wielu alternatywnych hipotez. W niektórych naukowcy postulowali, że OWP znajdują się w naszym gwiazdowym sąsiedztwie, a w innych umieszczali je głęboko w przestrzeni międzygalaktycznej. Niedawny przełom w badaniach był możliwy głównie dzięki temu, że teleskopy naziemne i umieszczone na orbicie dostarczyły w końcu informacji o położeniu OWP w trójwymiarowej przestrzeni. W ten sposób spojrzeliśmy na nasze gwiezdne miasto z lepszej perspektywy.