[Cytadela] �wieca �wiecy nier�wna

Home

Odszkodowanie za dziurę w drodze

http://www.ucsc.edu/news_events/img/2009/08/image3-crop-400.jpg
Z pewno�ci� do wa�niejszych dat, b�d�cych swoist� cezur� w historii nowo�ytnych bada� Wszech�wiata, zaliczy� mo�na jak�e ju� wydawa�oby si� odleg�y rok 1998 – wtedy to w�a�nie dwa niezale�ne od siebie zespo�y badaczy Kosmosu (High-z Supernova Search Team oraz Supernova Cosmology Project) opublikowa�y prace naukowe, podsumowuj�ce dokonywane przez nie obserwacje supernowych w odleg�ych zak�tkach Wszech�wiata. Najbardziej brzemienny w skutki bezpo�redni wniosek, wysnuty na podstawie tych obserwacji, by� co najmniej zaskakuj�cy – ekspansja Wszech�wiata nie tylko nie zwalnia stopniowo, jak niekt�rzy przypuszczali, ale wr�cz przeciwnie: rozszerzaj�cy si� Wszech�wiat ekspanduje coraz szybciej.

R�wnocze�nie to prze�omowe odkrycie postawi�o spory znak zapytania nad �wczesnym stanem wiedzy o “komponentach”, z kt�rych sk�ada si� Wszech�wiat. O ile wi�kszo�� spo�eczno�ci naukowej zd��y�a si� w tym czasie ju� pogodzi� z bardzo niewielkim wk�adem “zwyk�ej” (z�o�onej z dobrze nam znanych cz�stek elementarnych) materii, obejmuj�cym zaledwie (szacunkowo) marne 4 procent ca�kowitej “zawarto�ci” Wszech�wiata, o tyle konsekwencje wyp�ywaj�ce w naturalny spos�b z przyspieszaj�cej ekspansji Wszech�wiata wydawa�y si� jeszcze powa�niejsze i bardziej kontrowersyjne – narodzi�o si� w�wczas poj�cie “ciemnej energii”, tajemniczego sk�adnika Wszech�wiata, co do czego natury i sk�adu zdania ci�gle s� mocno podzielone; warto te� pami�ta� o tym, �e nie brak naukowc�w, kt�rzy “ciemnej energii” jako takiej nie akceptuj� wcale i wysuwaj� alternatywne propozycje.

Ca�y ten rozgardiasz rozpocz�� si� od wspomnianych wy�ej obserwacjach supernowych szczeg�lnego typu, mianowicie supernowych Ia. Supernowe te to, zgodnie z nasz� obecn� wiedz�, bia�e kar�y, kt�re, niecnie wykorzystuj�c swego gwiazdowego partnera (najcz�ciej czerwonego olbrzyma) podkradaj� z niego materi�. I jak to nierzadko bywa r�wnie� w�r�d gatunku ludzkiego – zbytnia �apczywo�� w ko�cu nie pop�aca, gdy� bia�y karze� opychaj�c si� materi� partnera osi�ga w ko�cu mas� zbli�on� do masy ok. 1,4 mas s�onecznych (zwan� r�wnie� granic� Chandrasekhara), kt�ra jest r�wnoznaczna z nieodwo�aln� zag�ad� kar�a – po osi�gni�ciu tej krytycznej masy dochodzi do inicjacji zap�onu i niepozorny dot�d bia�y karze� zamienia si� w zasadzie w ogromn� bomb� termoj�drow�, niszcz�c samego siebie i przy okazji staj�c si� niezwykle jasnym �r�d�em �wiat�a, widocznym nawet z odleg�o�ci miliard�w lat �wietlnych.

Jednak to nie ogromna odleg�o��, z jakiej obserwujemy supernowe typu Ia, odgrywa w omawianym przypadku decyduj�c� rol� (cho� znaczenie oczywi�cie swoje ma). Szcz�liwie dla astronom�w okaza�o si� bowiem swego czasu, �e supernowe Ia charakteryzuj� si� r�wnie� bardzo podobn� krzyw� blasku (zale�no�ci� jasno�ci od czasu) jak i por�wnywaln� jasno�ci� absolutn�. A poniewa� zdaj� si� wyst�powa� do�� r�wnomiernie w r�nych typach galaktyk, sta�y si� bardzo szybko niezast�pionymi wr�cz tzw. �wiecami standardowymi, czyli obiekta o powtarzalnej, dobrze poznanej charakterystyce, kt�re s�u�� astronomom za doskona�e narz�dzia do w miar� precyzyjnych pomiar�w odleg�o�ci we Wszech�wiecie.

Na tej charakterystycznej cesze supernowych typu Ia opiera�y si� r�wnie� wspomniane na pocz�tku badania zwi�zane z ekspansj� Wszech�wiata. Odchylenia od przewidywanych jasno�ci odleg�ych supernowych zmusi�y kosmolog�w do przyj�cia frapuj�cej tezy, i� Wszech�wiat rozszerza si� coraz szybciej – w inny spos�b naukowcy nie potrafili wyja�ni� tego odchylenia. Osoba postronna mo�e jednak szybko w takim razie zada� nie�atwe wcale pytanie – skoro na podstawie obserwacji supernowych wysnuwa si� tak dalekosi�ne wnioski, na ile “pewn�” s� one miar�?

Niestety nie mo�na odpowiedzie� na to pytanie w najprostszy spos�b i stwierdzi�, �e wszystkie obserwowane supernowe typu Ia zachowuj� si� identycznie i z tego wzgl�du jakiekolwiek korekty w trakcie pomiar�w nie s� konieczne. Wiele zale�y tutaj od odpowiednio du�ej pr�bki, jaka podlega obserwacjom oraz od wymaganej precyzji obserwacji. Planowane s� obecnie zr�nicowane projekty, zwi�zane z ciemn� energi�, wymagaj�ce od badaczy znacz�cego zmniejszenia skali b��du pomiarowego, co zmusza astronom�w w pierwszej kolejno�ci do upewnienia si� co do jednego – je�li r�nice pomi�dzy supernowymi istniej�, to od czego s� zale�ne i w jaki spos�b b��dy pomiarowe z nimi zwi�zane mo�na systematycznie wyeliminowa�.

W tym tygodniu w presti�owym pi�mie naukowym “Nature” opublikowana zosta�a praca naukowa zespo�u badawczego, kt�ry za sw�j cel obra� rozpoznanie zagro�e� zwi�zanych w�a�nie ze zr�nicowaniem w rodzinie supernowych typu Ia. G��wny autor pracy, Daniel Kasen z University of Califonia (Santa Cruz, USA) wraz ze wsp�pracownikami – Stanem Woosleyem z tej samej uczelni oraz Fritzem Röpke z Max-Planck-Institut für Astrophysik (Garching, Niemcy) uzyskali w tym szczytnym celu dost�p do superkomputera Jaguar, znajduj�cego si� w ameryka�skim Oak Ridge National Laboratory, kt�ry, nawiasem m�wi�c, znajduje si� obecnie na drugim miejscu w rankingu najpot�niejszych superkomputer�w na �wiecie. Ogrom oblicze�, jakie naukowcy zlecili do wykonania supermaszynie, zdaje si� te� usprawiedliwia� taki a nie inny wyb�r.

Zgodnie z tym, co powiada Kasen, nie od dzi� mamy �wiadomo��, �e supernowe Ia mimo wszystko r�ni� si� na przyk�ad jasno�ci� w ograniczonym, ale mimo wszystko rzeczywistym, stopniu. W mi�dzyczasie, dzi�ki tej �wiadomo�ci, opracowano te� odpowiednie techniki korekcji b��d�w, kt�re operuj�c na du�ej ilo�ci obserwowanych supernowych potrafi� takie r�nice niwelowa� i tym samym odpowiednio “urealnia�” otrzymywane wyniki. Jednak to nie do ko�ca rozwi�zuje sam problem – warto bowiem wiedzie�, co w og�le powoduje takie r�nice i tym samym lepiej pozna� sposoby unikania zwi�zanych z tym b��d�w pomiarowych. Kasen i koledzy zaprz�gli wi�c Jaguara do tytanicznego zadania – stworzyli na rzecz swego projektu dwuwymiarowy model supernowej typu Ia, przy czym praca r�ni�a si� od poprzednich pod dwoma bardzo wa�nymi wzgl�dami – o ile wcze�niejsze podobne symulacje by�y symulacjami jednowymiarowymi (ze wzgl�du na ogromne zapotrzebowanie na moc obliczeniow�, nie zawsze dost�pn�), dotyczy�y tak�e supernowych, kt�rych wybuch by� w zasadzie doskonale symetryczny, czyli przebiega� identycznie w ka�dym kierunku przestrzeni.

Kasen i jego zesp� tymczasem przeszli w dwa wymiary (co spoci�o zapewne samego Jaguara), jednak co wa�niejsze ich model uwzgl�dnia� brak symetryczno�ci w trakcie wybuchu. Opieraj�c si� na przeprowadzonych symulacjach naukowcy wykazali, �e wi�kszo�� r�nic, obserwowanych w przypadku rzeczywistych supernowych typu Ia, wynika w�a�nie z chaotycznej natury proces�w przebiegaj�cych w trakcie eksplozji oraz ich asymetryczno�ci. Asymetria wydaje si� by� kluczowym elementem – zale�nie od nieprzewidywalnego przecie� przebiegu eksplozji dwie r�ne supernowe mog� wykazywa� wahania w absolutnej jasno�ci.

“Rozpracowanie” tego mechanizmu pozwoli naukowcom na stworzenie jeszcze lepszych narz�dzi, kt�re przy za�o�eniu, �e badana jest odpowiednio du�a pr�bka supernowych, pozwol� na rosn�ce minimalizowanie b��du pomiarowego. Co prawda, jak zauwa�a sam Kasen, konieczne b�dzie jeszcze stworzenie odpowiednich symulacji bior�cych pod uwag� zr�nicowany sk�ad chemiczny supernowych w zale�no�ci od wieku samego Wszech�wiata, kt�ry to mo�e mie� co prawda niewielki ale jednak rzeczywisty wk�ad w b��dy pomiarowe, to samo dotyczy drobnych r�nic zwi�zanych z k�tem, pod jakim obserwowana jest eksplozja. Kolejnym natomiast krokiem, wymagaj�cym jednak naprawd� pot�nego sprz�tu obliczeniowego, jest przeniesienie symulacji w trzy wymiary.

Chc�c zbada� natur� ciemnej energii – przyk�adowo szukaj�c odpowiedzi na frapuj�ce pytanie, czy ciemna energia zmienia�a swoje w�a�ciwo�ci w trakcie ewolucji Wszech�wiata czy te� jej cechy by�y “sta�e” – konieczne jest znacz�ce usprawnienie dok�adno�ci pomiar�w odleg�o�ci na przestrzeni miliard�w lat. A poniewa� supernowe Ia w dalszym ci�gu s� jak najbardziej idealnymi kandydatkami na �wiece standardowe, konieczne jest opracowanie metod pozwalaj�cych pomiary odleg�o�ci do tych supernowych wykonywa� z niespotykan� dot�d dok�adno�ci�. Praca Kasena i koleg�w jest kolejnym krokiem w tym kierunku, co, miejmy nadziej�, pozwoli w ko�cu przybli�y� si� naukowcom do tajemnicy zwi�zanej z ciemn� energi�.

Praca naukowc�w w “Nature”

�r�d�a:

Link 1

Link 2

Link 3

Link 4

Grafika: To jeden z obraz�w uzyskanych w trakcie symulacji – widoczny jest asymetryczny przebieg eksplozji supernowej, kolory natomiast przedstawiaj� r�ne pierwiastki powstaj�ce w trakcie wybuchu (przyk�adowo barwa czerwona to nikiel-56)

�r�d�o grafiki

Credit: D. Kasen et al.
Wy�wietl pe�ny artyku�

zanotowane.pl

doc.pisz.pl

pdf.pisz.pl

mizuyashi.htw.pl

Podobne

Template provided by Designs by Darren Opracowanie Marketing w Internecie dla Odszkodowanie za dziurę w drodze