Astronomowie zastosowali rewolucyjną metodę wykrywania ciemnej materii w gromadach galaktyk. Technika ta pozwala „zobaczyć” rozkład ciemnej materii z rekordową precyzją i być może pozwoli w przyszłości zbadać jej naturę. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie naukowym Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).

W ostatnich dziesięcioleciach, astronomowie próbowali zrozumieć prawdziwą naturę tajemniczej substancji, która stanowi większość materii we Wszechświecie, oraz odwzorować jej rozkład. Dwóch astronomów, Mireia Montes z Uniwersytetu Nowej Południowej Walii oraz Ignacio Trujillo z Instytutu Astrofizyki Wysp Kanaryjskich, dokonali postępu na tym polu. Naukowcy wykorzystali dane, które pozyskano z pomocą programu Frontier Fields, aby dokładnie zbadać rozkład ciemnej materii.

Mireia Montes wyjaśniła, że bardzo słabe światło w gromadach galaktyk pozwala zobaczyć rozmieszczenie ciemnej materii. Światło to, pochodzące z wewnątrz gromad, jest produktem ubocznym oddziaływań między galaktykami. Podczas tych interakcji, poszczególne gwiazdy wyrzucane są ze swoich galaktyk i swobodnie poruszają się wewnątrz gromady. Gdy zdołają uwolnić się od sił grawitacji swoich galaktyk, trafiają tam, gdzie znajduje się większość masy, głównie ciemnej materii, w gromadzie.

Źródło: NASA/ESA/HST Frontier Fields (STScI)

Gwiazdy te rozmieszczone są niemal tak samo, jak ciemna materia i nie zderzają się ze sobą. Zamiast tego, przemieszczają się zgodnie z grawitacyjnym potencjałem całej gromady. Jak wynika z badań, światło wewnątrz gromady jest rozmieszczone prawie tak jak ciemna materia i ujawnia jej rozkład dokładniej, niż jakakolwiek inna metoda, polegająca na wykorzystaniu wskaźników świetlnych.

Powyższa metoda jest również wydajniejsza od soczewkowania grawitacyjnego – złożonej techniki, wymagającej precyzyjnego odtworzenia zjawiska soczewkowania i czasochłonnych kampanii spektroskopowych. Metoda wykorzystana przez astronomów opiera się jedynie na głębokich zdjęciach kosmosu.

Wyniki badań wskazują, że wreszcie posiadamy możliwość przyjrzenia się naturze ciemnej materii. Ignacio Trujillo wskazuje, że jeśli ciemna materia oddziałuje sama ze sobą, interakcje te możemy zaobserwować jako drobne odchylenia rozkładu ciemnej materii od bardzo słabej poświaty gwiazd. Astronomowie zamierzają przetestować swoją metodę na innych gromadach, po czym inne zespoły badawcze przeprowadzą własne analizy. W kolejnych latach, Montes i Trujillo będą mogli zbadać setki gromad galaktyk, korzystając z przyszłych teleskopów kosmicznych, takich jak Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba.

Niemieccy naukowcy powiadomili o modyfikacji teleskopu grawitacyjnego GEO600. Wprowadzone ulepszenia aż 7-krotnie zwiększają obserwowalną objętość Wszechświata i torują drogę do detektorów fal grawitacyjnych trzeciej generacji.

Teleskop grawitacyjny GEO600, tuż obok detektora LIGO i Virgo, posiada tak wysoką wrażliwość, że jego pracę ograniczają już tylko efekty fizyki kwantowej, które powodują, że tzw. hałas tła pokrywa się z sygnałami fal grawitacyjnych. Zakłócenia te są zawsze obecne i nie można się ich pozbyć całkowicie, ale można zmienić ich właściwości.

Dzięki wprowadzonej modyfikacji, detektor GEO600 redukuje kwantowe szumy tła niemal o połowę. Pozwoliło to zwiększyć objętość obserwowalnego Wszechświata niemal 7-krotnie.

Naukowcy z Uniwersytetu Gottfrieda Wilhelma Leibniza w Hanowerze oraz Instytutu Fizyki Grawitacyjnej Maxa Plancka ogłosili, że będą zajmować się udoskonalaniem wprowadzonej technologii, która będzie niezbędna dla opracowania detektorów fal grawitacyjnych trzeciej generacji, takich jak Europejski Teleskop Einsteina.

Kosmos nie przestaje nas zaskakiwać. Zespół astronomów z Uniwersytetów w Cambridge i Zurychu powiadomił o odkryciu nowego rodzaju planet. Mowa o superziemiach, bogatych w metale szlachetne (!).

21 lat świetlnych od nas, w gwiazdozbiorze Kasjopei, znajduje się planeta HD219134 b, na której jeden rok trwa zaledwie trzy dni. Oznacza to, że egzoplaneta potrzebuje tylko 72 godzin, aby wykonać jeden pełny obieg wokół swojej gwiazdy. HD219134 b jest superziemią – posiada masę ponad 5 razy większą od Ziemi. Najnowsze badania wykazały, że ta odległa planeta pod względem składu chemicznego znacząco różni się od Ziemi.

Astronomowie donoszą, że HD219134 b prawdopodobnie nie posiada żelaznego jądra, ale jest bogata w wapń i glin. Przypuszcza się, że planeta może mienić się na czerwono i niebiesko, ponieważ te kamienie szlachetne są tlenkami glinu, które są powszechne na tej egzoplanecie.

NASA/ESA/Hubble Space Telescope

Co ciekawe, HD219134 b to jeden z trzech kandydatów, należących do „szlachetnych planet”. Obiekty tego typu formują się bardzo blisko gwiazd. Jak wykazały badania, przy względnie wysokich temperaturach, planety powinny składać się głównie z wapnia, glinu, magnezu oraz krzemu i są pozbawione żelaza, a zatem nie mają pola magnetycznego.

Nowy rodzaj planet znacząco różni się od Ziemi. Mają zupełnie inny skład chemiczny i posiadają o 10-20% mniejszą gęstość. Astronomowie wskazują, że dwie kolejne egzoplanety – 55 Cancri e i WASP-47 e – również orbitują bardzo blisko swoich gwiazd i całą trójkę prawdopodobnie możemy zaliczyć do grona „szlachetnych planet”.

NASA zakłada, że jowiszowy księżyc Europa może skrywać żywe organizmy pod lodową skorupą. Dlatego agencja planuje zorganizować misję kosmiczną. W jej ramach, NASA zamierza wysłać na Europę robota napędzanego energią jądrową, który przebije się przez grubą lodową skorupę.

Zespół naukowców i inżynierów z grupy NASA Glenn Research COMPASS wyszedł z propozycją zbudowania zrobotyzowanego okrętu podwodnego z napędem jądrowym, który potrafiłby przebić się przez skorupę lodową. Szacuje się, że taka maszyna, aby dotrzeć do podlodowego oceanu ciekłej wody, musiałaby pokonać pokrywę lodową o grubości nawet 30 km.

Badacze zaproponowali dwie wersje sondy – pierwsza korzystałaby z małego reaktora jądrowego, a druga z modułu GPHS (General Purpose Heat Source). W obu przypadkach chodzi o to, aby robot wykorzystywał nadmiar ciepła do roztapiania lodu.

Źródło: Alexander Pawlusik, LERCIP Internship Program NASA Glenn Research Center

Podczas przebijania się przez skorupę lodową, maszyna mogłaby analizować lód pod kątem obecności życia bakteryjnego i przesyłać dane na Ziemię za pośrednictwem urządzeń komunikacyjnych, które znajdowałyby się na powierzchni Europy. Ostatecznie, po dotarciu do podlodowego oceanu, robot mógłby przeanalizować tamtejszą ciecz.

Koncepcja zrobotyzowanej łodzi podwodnej wciąż jest tylko pomysłem, który zostanie poddany analizie przez NASA. Nawet jeśli agencja zechce zorganizować taką misję kosmiczną, miną jeszcze długie lata, zanim sonda faktycznie dotrze na Europę.