Początek 2022 roku zaowocował już kilkoma ciekawymi odkryciami w obszarze egzoplanet. Jednym z nich jest potwierdzenie istnienia trzeciej już planety krążącej wokół Proximy Centauri. Ta najbliższa względem Słońca gwiazda jest czerwonym karłem, zbyt słabym by dało się ją dostrzec gołym okiem.
Pierwsza poznana planeta wciąż jest najbardziej interesująca - Proxima Centauri b ma masę porównywalną z Ziemią i znajduje się w odpowiedniej odległości by mogła występować tam woda w stanie ciekłym (co nie znaczy, że istotnie tam jest!). Odkryto ją w 2016 roku.
Drugą planetą była Proxima Centauri c, siedmiokrotnie cięższa od Ziemi potrzebuje pięciu lat na jedno okrążenie malutkiej proximy. Na ilustracji może wydawać się, że orbituje dość daleko, ale ten dystans można porównać z orbitą Marsa, więc w Układzie Słonecznym nie byłoby to nic spektakularnego. W przypadku tak małej gwiazdy jest tam zdecydowanie chłodniej niż na Marsie (prawdopodobnie około -234°C.
Najnowsze odkrycie, Proxima Centauri d, okrąża swoją gwiazdę najbliżej, ponad dziesięciokrotnie bliżej niż Merkury Słońce. Rok na tej planecie trwa trochę ponad pięć dni.
Dajcie znać jak podoba się Wam takie uproszczone przedstawienie Układu Proximy.
Źródła:
https://www.urania.edu.pl/wiadomosci/proxima-centauri-ma-trzy-planety
https://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso2202/eso2202a.pdf
https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2515-5172/ab9ca9
https://arxiv.org/abs/1911.11035
czwartek, 17 lutego 2022
Trzecia planeta w układzie Proximy
wtorek, 8 lutego 2022
Wykryto pierwszą odizolowaną czarną dziurę
Wykryliśmy bardzo dużo czarnych dziur, do tej pory jednak nie były to całkiem samotne czarne dziury. Tę supermasywną w centrum naszej galaktyki wpierw odkryto obserwując ruchy gwiazd w jej pobliżu. Potem wykonaliśmy zdjęcie zmieniając kulę ziemską w wielki radioteleskop (no dobra, osiem radioteleskopów rozrzuconych po planecie). Jest to raczej obraz dysku materii wokół czarnej dziury. Inne wykrycia to pary kolidujących czarnych dziur, lub duetów - czarna dziura - gwiazda, gdzie obserwowano silne emisje wywołane przez pożeranie gwiazdy przez czarną dziurę. Co jednak z samotnymi obiektami tego typu, bez widocznych towarzyszy czy wyraźnego dysku materii?
Wygląda na to, że wreszcie udało się dokonać jednoznacznej obserwacji. Piszę wreszcie, gdyż takich swobodnych, nie-supermasywnych czarnych dziur z pewnością w kosmosie jest całkiem sporo. Obserwujemy sporo supernowych i większość z nich produkuje czarne dziury o masie porównywalnej z masą Słońca.
Oczywiście trudno wykryć obiekt nie emitujący światła, o rozmiarze kilku kilometrów z odległości dziesiątek, setek czy tysięcy lat świetlnych. Mamy szereg domniemanych detekcji na podstawie zjawiska mikrosoczewkowania grawitacyjnego, do teraz żadna nie została potwierdzona. Soczewkowanie grawitacyjne lubię porównywać do szklanej soczewki poruszającej się po czarnej powierzchni. Jest trudna do zauważenia chyba, że przesunie się po jakimś jasnym punkcie. Wówczas soczewka go powiększa (staje się jaśniejszy). Tak to wygląda w największym uproszczeniu. W rzeczywistości soczewkami często są inne gwiazdy (więc do naszej szklanej soczewki doczepiona jest żarówka) i w ogóle wszystko jest dość skomplikowane…
W każdym razie dzięki projektom takim jak polski OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment) czy nowozelandzko-japoński MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) zaobserwowano wiele takich “pojaśnień” gwiazd, ciężko jednak stwierdzić, że za tymi zjawiskami stały właśnie czarne dziury a nie zwykłe gwiazdy czy brązowe karły.
W przypadku obiektu o nazwie OGLE-2011-BLG-0462 sytuacja wygląda jednak inaczej. W czerwcu 2011 doszło do gwałtownej zmiany jasności gwiazdy odległej o 20 000 lat świetlnych od Ziemi. Obserwacje powtarzano w kolejnych latach. Potwierdzono, że soczewka nie emituje światła. Kluczowym było jednak zastosowanie jeszcze jednej metody - astrometrii. Polega ona na dokładnym śledzeniu pozycji gwiazd. Zmiana położenia gwiazd może być wynikiem ruchu, może jednak być skutkiem zakrzywienia promieni światła przez źródło masy. I w tym wypadku dane astrometryczne idealnie pasowały do efektu jaki wywołałaby czarna dziura o masie siedmiu Słońc, przesuwająca się w odległości 5 000 lat świetlnych od Ziemi.
To dopiero pierwsza potwierdzona detekcja, ale z pewnością wkrótce będzie ich więcej - szczególnie biorąc pod uwagę trwające i powstające nowe przeglądy nieba, w tym kończąca się w 2025 misja europejskiej sondy Gaia. Pamiętacie jaką sensacją było pierwsze wykrycie fal grawitacyjnych przez LIGO? Do dziś wykryło ich już kilkadziesiąt. Czas pokaże czego nauczymy się o wszechświecie badając samotne czarne dziury.
https://arxiv.org/abs/2201.13296 - publikacja
http://ogle.astrouw.edu.pl/ogle4/ews/2011/blg-0462.html - obiekt w bazie OGLE
piątek, 28 stycznia 2022
Niebo pełne planet
2012 roku zachwyciła mnie historia o tym, jak teleskop na pokładzie samolotu umieszczono na jednej linii z odległym o sześć miliardów kilometrów Plutonem, oraz odległą o wiele lat świetlnych gwiazdą. Zdobyłem się na odwagę i podzieliłem tym zachwytem w notce blogowej. Tak narodził się Węglowy Szowinista.
Przez dziesięć lat dzieliłem się fascynacją nauką i techniką, oraz samym procesem, który prowadził do odkryć lub opracowania pewnych wynalazków. Dziesięciolecie działalności uznałem za idealny moment, by napisać książkę. Miło mi powiedzieć, że w duchu jest bardzo zbieżna z dotychczasową działalnością Węglowego Szowinisty.
“Niebo pełne planet” traktuje o najbardziej ekscytującej mnie dziedzinie astronomii, jaką jest poszukiwanie i badanie planet pozasłonecznych. Opisuję w niej techniki, które na to pozwalają, omawiam dotychczasowe odkrycia i przyszłość tej dyscypliny. Znalazłem też sporo miejsca na naturalną konsekwencję badania egzoplanet - poszukiwanie życia. Przeczytacie o tym, co może sprzyjać, a co powstrzymywać powstawanie życia i inteligencji w kosmosie, oraz o tym, jakie etapy mogą doprowadzić do jego odkrycia.
Skończyłem pisać “Niebo pełne planet”, obecnie trwają szlify, dzięki uwagom pierwszych czytelników. Książka zostanie wydana wraz z Ideaman.tv - wydawcy, który nada jej, poza papierową, formę audiobooka i ebooka, oraz zadba o wysyłkę i dostępność materiałów dodatkowych online. Dziś prezentujemy projekt okładki. Wkrótce będziemy informować o terminach, co niestety wobec kryzysu na rynku wydawniczym nie będzie łatwe.
Już niebawem rusza przedsprzedaż. Dajcie znać w komentarzach co sądzicie o okładce i jakie macie oczekiwania wobec treści.
wtorek, 25 stycznia 2022
Najdziwniejsza gwiazda
Gwiazdy to kule gazu płonącego “nuklearnym ogniem”. To znaczy, że sam grawitacyjny ścisk w ich wnętrzu wystarcza, by miażdżyć atomy i tworzyć nowe, cięższe pierwiastki. Nazywamy to fuzją jądrową a procesowi towarzyszy emisja promieniowania, w tym widzialnego światła.
Analizując światło emitowane przez gwiazdy, można wyciągnąć wnioski o ich składzie. W gwiazdach ciągu głównego dominuje wodór i hel, nawet w tych o których powiemy, że są u schyłku życia i “wypaliły” swoje paliwo, pierwiastki te będą stanowić nawet 70% składu. Różnice w składzie gwiazd tkwią w niuansach. Gwiazdy późniejszych generacji mogą mieć więcej ciężkich pierwiastków, bo mogły powstać z obłoków gazu powstałych w wyniku eksplozji wcześniejszych gwiazd, które rozrzuciły swoje wnętrzności po kosmosie.
Analiza spektralna (i nie tylko) pozwala na szufladkowanie gwiazd według różnych cech. Czasem jednak trafi się coś _naprawdę_ dziwnego. W 1961 Antoni Przybylski, nasz rodak, przyjrzał się dokładniej gwieździe HD 101065, którą później zaczęto nazywać po prostu Gwiazdą Przybylskiego. Jej spektrum zupełnie nie przystawało do żadnej klasyfikacji. Wyglądało na to, że w gwieździe jest dość mało żelaza i niklu, natomiast duże ilości egzotycznych, rzadkich pierwiastków - strontu, holmu, niobu, skandu, neodymu, toru, uranu…
Późniejsze obserwacje wykazały, że jest więcej gwiazd, które dzielą te (wciąż trudne do wyjaśnienia) cechy, jednak okazało się też, że Gwiazda Przybylskiego jest jeszcze dziwniejsza… Spektrum wskazało na obecność pierwiastków z grupy aktynowców takich jak, aktyn, pluton, ameryk, kiur, berkel, kaliforn, einstein. Czemu to dziwne, pytacie? Otóż ich czas połowicznego rozpadu jest bardzo krótki. Najbardziej trwały izotop einsteinu ulega połowicznemu rozkładowi w jakieś półtora roku. Więc po trzech latach jego zawartość w gwieździe spadłaby czterokrotnie. Po czterech i pół roku ośmiokrotnie… Po zaledwie trzydziestu latach zostałaby jedna milionowa zawartości tego pierwiastka. A inne z wykrytych tam atomów mają nawet krótsze czasy rozpadu.
Trzydzieści lat to mgnienie oka dla gwiazd, które istnieją miliard lat (Gwiazda Przybylskiego jest czterokrotnie cięższa od naszej gwiazdy więc nie przetrwa ~9 miliardów lat jak Słońce). Co tu dużo mówić, nawet czas połowicznego rozpadu Plutonu, wynoszący 24 000 lat to bardzo mało dla gwiazdy. Dlatego fakt, że możemy wykryć te wszystkie egzotyczne pierwiastki jest zadziwiający.
Możliwe, że mogą one pochodzić z jakiejś pobliskiej supernowej. Eksplozje umierających, masywnych gwiazd są źródłem ciężkich pierwiastków - fala uderzeniowa miażdży ciężkie pierwiastki w jeszcze cięższe, które nigdy by nie powstały w czasie normalnej fuzji jądrowej w centrum gwiazdy. Więcej o tym niesamowitym procesie możecie przeczytać w mojej notce “Teoria mniejszego wybuchu”. Wracając do Gwiazdy Przybylskiego, poleganie na zbiegu okoliczności nie jest zbyt atrakcyjne dla naukowców.
Alternatywne wyjaśnienia oferują oczywiście internauci. Może Gwiazda Przybylskiego to taki śmietnik kosmitów, gdzie wrzucają swoje przemysłowe odpadki, resztki po eksperymentach i temu podobne. Albo to taki sygnał ostrzegawczy dla innych kosmitów - “patrzcie, potrafimy zasiewać gwiazdy groźnymi, radioaktywnymi pierwiastkami - nie podskakujcie nam”. Jak zawsze - kiedy nie wiesz co się dzieje, powołaj się na kosmitów.
Jest jednak bardzo interesujące (acz niepełne i niepotwierdzone) wyjaśnienie, które nie wymaga sił nadprzyrodzonych ani zbiegu okoliczności. Na ratunek astronomom (i być może ku rozczarowaniu internautów) przyszli fizycy. Zasugerowali oni, że rzadkie pierwiastki mogą być “po prostu” cały czas uzupełniane w Gwieździe Przybylskiego, dzięki czemu są w niej obecne teraz, ale byłyby obecne też obecne gdyby małpy z teleskopami na Ziemi zeszły z drzew wcześniej lub później.
Rzadkie pierwiastki byłyby skutkiem rozpadu superciężkich atomów z teoretycznej “wyspy stabilności”. Istnieje ćwierć tysiąca stabilnych jąder atomów. Liczą one od jednego (wodór) po 82 (ołów) protony i różne ilości neutronów. Wszystkie pierwiastki cięższe niż ołów są mniej lub bardziej niestabilne i z czasem ulegają rozpadowi. Jednak badając właściwości pierwiastków naukowcy zauważyli, że istnieją pewne regularności, że niektóre jądra są bardziej stabilne niż inne. Konkretnie, wygląda na to, że pewne liczby protonów i neutronów są “faworyzowane”. Tak narodziła się hipoteza o “wyspie stabilności”, według której atom, którego jądro liczy około 120 protonów i ponad 180 neutronów byłby wyjątkowo stabilny. Tak gargantuiczne atomy, mogłyby rozpadać się m.in na atomy z grupy aktynowców, tak zaskakujące w Gwieździe Przybylskiego.
Obecnie nie mamy technicznej możliwości wytworzenia tak ciężkich pierwiastków w laboratoriach, trudno więc zweryfikować czy to właśnie wyjaśnia dziwaczne widmo tej gwiazdy. Jednak nawet gdyby, to jedynie przesunęłoby tajemnicę Gwiazdy Przybylskiego o jeden krok. Nowe pytanie brzmiałoby - dlaczego ta konkretna gwiazda ma w sobie pierwiastki z wyspy stabilności? Nie jest ani cięższa ani większa niż inne… Nie znajduje się w nietypowym regionie. A może… kosmici?
Zostawiam Was z tym pytaniem. Chciałem tylko podzielić się samym faktem istnienia tej szalenie ciekawej zagadki, bo jak się okazuje ani Przybylski ani “jego” gwiazda nie posiadają nawet polskich haseł w Wikipedii.
A jeśli chcecie się dowiedzieć więcej o kaprysach atomów, ich stabilności i niestabilności (a zatem również o rozpadach), to swojego czasu popełniłem notkę “Kaprysy atomów – stabilność i radioaktywność”. Zachęcam do lektury.
poniedziałek, 3 stycznia 2022
Zwodnicza Skala podobieństwa do Ziemi
Earth Similarity Index (ESI), czyli "Skala podobieństwa do Ziemi" nie ma mówić o tym jakie są szanse na życie na danym ciele niebieskim jedynie porównywać szereg jego parametrów z naszą planetą. Ale nie oszukujmy się - jeśli mówimy o planecie lub księżycu w kontekście podobieństwa do Ziemi trudno nie myśleć o tym co najbardziej wyróżnia Ziemię.
Dlatego też przygotowałem grafikę, która daje pewien ogląd tego jak działa skala ESI. Na cel wziąłem cztery obiekty w układzie słonecznym oraz cztery z siedmiu egzoplanet krążących wokół gwiazdy TRAPPIST-1.
Jednym z kluczowych czynników ESI jest temperatura równowagi. Zależy ona jedynie od tego ile energii gwiazdy dociera do planety. Konkretniej - to oszacowanie jej temperatury, gdyby nie miała atmosfery i była tak zwanym ciałem doskonale czarnym. To dwa bardzo poważne założenia. Ciemna powierzchnia odbija niewiele promieni słonecznych - przykładem może być nasz Księżyc odbijający 14% promieni słonecznych. Jasna powierzchnia, taka jak na przykład lodowa skorupa Enceladusa (księżyca Saturna), odbija aż 99% promieniowania. Tę procentową wartość nazywamy albedo. Gazy atmosferyczne wpływają zarówno na albedo (białe chmury odbijają światło), jak i na efekt cieplarniany, bo niczym koc otulający planetę pozwalają jej utrzymywać ciepło.
Innymi słowy jeśli temperatura równowagi dla jakiejś egzoplanety jest podobna do Ziemskiej, to można się spodziewać, że z podobną powierzchnią i atmosferą będzie mieć też podobną temperaturę. Jeśli jednak powierzchnia i atmosfera są inne... cóż - spójrzcie na Księżyc i Wenus.
W roku 2022 mam nadzieję dostarczać Wam jeszcze lepszych jakościowo treści.
sobota, 4 grudnia 2021
Neutron Update
Przedwczoraj Rocket Lab zamieścił w sieci prezentację aktualnego stanu projektu rakiety Neutron. Raz jeszcze prezenterem był Peter Beck ze swoim nowozelandzkim akcentem. W niecałe dziesięć minut pokazano, że firma nie próżnowała. Neutron wciąż istnieje tylko “na papierze”, ale projekt uległ sporym zmianom. Jest tu kilka naprawdę ciekawych pomysłów.
Beck kilka razy używa określenia, że to rakieta skrojona na rok 2050. Wystarczająco dużo razy, że zacząłem się bać, że przyjdzie nam czekać na nią trzydzieści lat. Chyba nie będzie tak źle, bo pierwsze testy nowego silnika planują na 2022 rok.
Przyjrzyjmy się zatem najciekawszym informacjom o Neutronie.
Jeśli pominąć niektóre rządy, nie ulega żadnej wątpliwości, że przyszłością są rakiety wielokrotnego użytku. I o ile Neutron nie celuje w pełną re-używalność, to cały projekt jest wyraźnie podporządkowany tej idei. Chyba najciekawszym pomysłem jest podejście do owiewki. Zamiast odrzucanej osłony na drugim stopniu rakiety, Neutron przenosi ją na pierwszy stopień i otwiera, zamiast odrzucać. Ponadto będzie czwórdzielna, o ile projekt nie ulegnie zmianie, a po wypuszczeniu ukrytego wewnątrz drugiego stopnia i ładunku będzie ponownie ulegać zamknięciu.
Pomysł kojarzy mi się trochę z tym jak SpaceX postanowił “przenieść” nogi do lądowania z pierwszego stopnia na “stopień zerowy” czyli naziemną infrastrukturę, która ma łapać booster Starshipa. Dzięki tak rozwiązanej owiewce nowa rakieta Rocket Lab ma dysponować “najlżejszym” drugim stopniem. Nie wiem według jakiej miary, szkoda się nad tym rozwodzić, gdy rakieta wciąż jest głównie w głowach inżynierów. Nie zmienia to jednak elegancji pomysłu. Dzięki temu można niemal całkowicie olać aerodynamikę i wytrzymałość drugiego stopnia na atmosferę a przez to uprościć jedyny element, który będzie spisany na straty.
Rocket Lab pozostaje przy kompozytach węglowych. Tu nastąpił showmański fragment prezentacji, gdzie Beck pokazał jak żelazny taran obchodzi się z metrem kwadratowym stali nierdzewnej, aluminium i ich kompozytu węglowego. Chyba nie trzeba się rozwodzić nad tym jak niemiarodajne jest takie porównanie. Nie oznacza to jednak, że pozostawanie przy tym materiale jest złe a droga SpaceX jest lepsza. Szczególnie biorąc pod uwagę, że Rocket Lab chwali się sprawnym procesem produkcji, nakładając całe metry włókien węglowych w ciągu minut.
Rakieta jest baryłkowata co daje jej dobre właściwości aerodynamiczne, kluczowe przy ponownym wchodzeniu w atmosferę. Mniejsza waga kompozytowej rakiety to kolejny atut. Wszystko to ma sprawić, że siedem silników Archimedes może pracować bez skrajnego obciążenia. Archimedes na ten moment też istnieje tylko na papierze, ale ma mieć ciąg miliona Newtonów i być silnikiem z generatorem gazu. Oznacza to, że część paliwa i tlenu będzie trafiać do preburnera, który będzie napędzać turbopompy odpowiadające za wtłaczanie tlenu i paliwa do silnika. To zmiana w stosunku do pierwszej rakiety Rocket Lab. Electron używał elektrycznych pomp. Te jednak źle się skalują wraz z rozmiarem rakiety, więc o ile świetnie pasowały do malutkiego (ot 18 metrów wysokości / 1,2m średnicy) Electrona, to grubasek (40m wysokości / 7m średnicy) potrzebuje bardziej klasycznych rozwiązań.
Paliwem będzie metan, co powinno ułatwić wielokrotnie używanie silników (więcej o zaletach metanu przeczytacie tutaj - Kanapowy inżynier - paliwa rakietowe) ponadto Beck kilkukrotnie podkreślał, że nie będą zamęczać siedmiu Archimedesów niosących rakietę. Podobnie jak w przypadku fragmentu poświęconego materiałom, brzmi to jak przytyk do SpaceX, gdzie Musk stara się wycisnąć absolutne maksimum z Raptora (ostatni rekord ciśnienia w spalania komorze był porównywalny z ciśnieniem na głębokości czterech kilometrów). W tym wypadku silniki mają odwalać dobrą robotę bez ekstremalnych warunków, co zapewni im sprawność przy wielu lotach.
Neutron po uwolnieniu drugiego stopnia ma wracać na do bazy startowej. I tu padły słowa, że nie będzie potrzebny transport “drogimi barkami”, co obecnie robi tylko SpaceX. Nie bez powodu, bo powrót w to samo miejsce wymaga zużycia większej ilości paliwa, ale czas pokaże czy Rocket Lab dobrze sobie to wykalkulował. Zamiast rozkładanych nóg, są lekko wysuwane. Jak zauważył Scott Manley, możliwe, że idące wzdłuż rakiety nogi mogą dublować również jako kanały dla części okablowania i hydrauliki pojazdu. Dwie z nóg stanowią też niewielkie dodatkowe powierzchnie aerodynamiczne, co pewnie będzie wspierać lot powrotny.
Rocket Lab generalnie jak mówi, że coś zrobi to to robi. Czasem nawet jak mówią, że czegoś nie zrobią to i tak próbują to zrobić. Dlatego ja na Neutrona czekam z wielkim zaciekawieniem.
https://www.youtube.com/watch?v=7kwAPr5G6WA - Prezentacja Rocket Lab
https://www.youtube.com/watch?v=GcZ19f-yqfs - Scott Manley i jego komentarz
sobota, 20 listopada 2021
Fundacja - wrażenia z pierwszego sezonu
Mamy za sobą pierwszy sezon Fundacji. Od pierwszych zapowiedzi było jasne, że nie będzie to wierna ekranizacja. Przyjmowałem to jednak za dobrą kartę. Książki Asimova zdecydowanie potrzebowały wiele pracy by mogły nadawać się na interesujący serial. Liczyłem jednak na zachowanie głównej idei, tzn mechanizmu psychohistorii i tego jak Plan Seldona miał ukrócić cierpienia i chaos w galaktyce po nieuchronnym upadku imperium. Niestety tak się nie stało. Główne idee zostały potwornie wykrzywione a serial jako całość nie porywa.
To co najlepsze w serialu nie pochodzi z książek. To co najlepsze w książkach nie trafiło do serialu. Kompletnie pomieszano psychohistorię, która miała parać się przewidywaniem niezliczonych mas ludzkich. Tymczasem serialowy plan Seldona opiera się o niuanse i decyzje pojedynczych osób, jest rozciągniętą na dekady a jeśli powstaną kolejne sezony, na setki lat intrygą. W pierwszej połowie sezonu co rusz ktoś opowiada o wierze w plan, podczas gdy to nie powinno mieć związku z wiarą, tylko być matematyczną nieuchronnością. Fundacja nie miała być zarzewiem rewolucji i upadku Imperium, tylko dzięki przewadze naukowej (oraz skróceniu łańcuchów zależności i ekstremalnej specjalizacji) przyspieszyć powstanie drugiego, lepszego imperium.
Nijakość postaci w drobnym stopniu rekompensuje przepych strony wizualnej. Jest jednak jeden diamencik w tej produkcji w postaci Lee Pace grającego klony Imperatora. Cały ten wątek nie ma bezpośredniego odbicia w książkach. Dostajemy masę ciekawych motywów, tożsamości, stagnacji, intrygę... Ogląda się to dość fascynująco, a Lee Pace w swoich rolach jest absolutnie świetny. Czy warto oglądać ten serial dla niego? Nie przesadzałbym. Szczególnie po dziesiątym odcinku, który wręcz trudno było mi wysiedzieć. Ale jeśli macie głód przyzwoitego (choć miejscami naiwnego i irytującego) science fiction w absolutnie prześlicznej oprawie, to będziecie raczej zadowoleni.
