Nädal universumis: 17.august – 24. august

Nädal universumis on rubriik, kus üldrelatiivsusteooria matemaatilistele alustele ja ‘halva füüsika keele’ välja juurimisele spetsialiseerunud Toronto ülikooli tudeng Sarah C. Kavassalis võtab kokku nädala õnnestumised ning läbikukkumised gravitatsiooniteooriast osakestefüüsikani.

Astrofüüsika ja Gravitatsioon

Planeedisüsteem, mis näeb üpris meie oma moodi välja.

Lo Curto, G., Mayor, M., Benz, W., Bouchy, F., Lovis, C., Moutou, C., Naef, D., Pepe, F., Queloz, D., Santos, N., Segransan, D., & Udry, S. (2010). The HARPS search for southern extra-solar planets XXVII. Astronomy and Astrophysics manuscript no. HD10180

See ei kuulu küll päris astrofüüsika alla, kuid ilma selleta ei saaks neid vaatlusi üleüldse teha. ESO HARPS’i instrumendi abiga avastati eksoplaneetide süsteem, kus vähemalt viis planeeti tiirlevad ümber Päikese-sarnase tähe HD 10180. HD 10180 süsteemis arvatakse olevat veel kaks planeedi kandidaati, mis võib viia süsteemi kogu planeetide arvu seitsmeni. Sinna hulka kuuluks ka kergeim planeet, mis kunagi avastatud.

Tegemist on esimese korraga, mil meil on läinud korda heita pilk planeedisüsteemile, mis on meie enda omale niivõrd sarnane. Samuti on tegu põneva leiuga, kuna see aitab kinnitada paljut, mida me oleme meie enda Päikesesüsteemi kujunemise kohta arvanud.

Vaata lisaks:
Seven planets’ in new solar system
Neighboring Solar System Resembles Ours
Richest Planetary System Discovered (Pressiteade)
ESO Exoplanet Press Kit [pdf].

Molekulaarpilvedes toimub lainetus

Berné O, Marcelino N, & Cernicharo J (2010). Waves on the surface of the Orion molecular cloud. Nature, 466 (7309), 947-9 PMID: 20725034

Sellel nädalal ajakirjas Nature ilmunud uurimuses esitletakse Orioni molekulaarpilve pinnal lainete (Kelmin-Helmholtzi ebastabiilsuste) olemasolu.

Vaata lisaks:
Video: Surf’s Up for Massive Stars.

Kaotsi läinud must auk?

B. W. Ritchie, J. S. Clark, I. Negueruela, & N. Langer (2010). A VLT/FLAMES survey for massive binaries in Westerlund 1: II. Dynamical constraints on magnetar progenitor masses from the eclipsing binary W13 Astronomy & Astrophysics arXiv: 1008.2840v1

ESO astronoomid juurdlevad selle üle, miks Ara tähtkujus asuv supermassiivne täht pärast supernoovana plahvatamist mustaks auguks ei arenenud. Arvatakse, et täht oli kunagi 40 korda raskem kui Päike ning sellest oleks seega pidanud valdavate teooriate kohaselt magnetari asemel must auk tekkima.

See viitab tugevalt sellele, et praegune astrofüüsika gravitatsioonilist kollapsit kirjeldav teooria ei ole päris õige, kuid see ei ole muidugi ainus vastuolu. Nimelt ei ole näiteks siiani head selgitust, miks me üleüldse näeme ainet lõpliku aja jooksul musta auku kukkuvat.

Vaata lisaks:
The Mystery of the Absent Black Hole

Galaktiline supervulkaan

NASA Chandra röntgenkiirte teleskoobi ning NSF’i VLA observatooriumi tehtud pilt kujutab galaktilise „supervulkaani“ purset massiivses galaktikas M87. Nii Chandra kui ka VLA on täheldanud arvatavasti Messier 87 galaktikas asuva musta augu suunast lähtuvaid ülienergeetilisi osakestevooge.

Tsitaat vastavast pressiteatest: „Analoogselt Eyjafjallajokull’iga tõusevad musta augu läheduses tekkivad energeetilised osakesed läbi röntgenkiiri eritava täheparve atmosfääri ning haaravad endaga kaasa M87 keskpunkti läheduses leiduvat külma gaasi. Samamoodi nagu kuumade vulkaaniliste gaasidega kaasnevad ka tumedad tuhapilved.“

Ning Aurora Simionescu Kavli instituudist: „See analoogia näitab, et kuigi astronoomilised nähtused võivad ilmneda eksootilises piirkondades ning nii mastaapsel skaalal, on selle taga peitub füüsika väga sarnane Maal toimuvate sündmustega.“

Vaata lisaks:
Galactic Super-volcano in Action.

.
.
.
Kõrgete energiate –ja osakestefüüsika

Neutriinod mõjutavad radioaktiivseid elemente?

Ephraim Fischbach,, Peter A. Sturrock,, Jere H. Jenkins,, Daniel Javorsek II,, John B. Buncher,, & John T. Gruenwald (2010). Evidence for Solar Influences on Nuclear Decay Rates Fifth Meeting on CPT and Lorentz Symmetry : 1007.3318

Jenkins, Fischbach ning teised on küllaltki üllatavate leidude seeriaga näidanud, et Päikese proturbenantsi ja teatud radioaktiivsete elementide lagunemiskiiruse vahel on seos. Neli aastat varem, 2006. aastal märkas Jenkinsi töörühm mangaan-54 lagunemist uurides, et proturbenantsi ajal lagunemisprotsess aeglustus, vastavalt sellele, kuidas detektorit tabavate päikeseneutriinode hulk kasvas. Kuigi uurimusse suhtuti tollal skeptiliselt, ei usuta enam, et tegu oli pelgalt detektori vea või keskkonna mõjutustega. Arvatakse, et nähtus on siiski kuidagi seotud Päikese tegevusega.

Peamiseteks lagunemisprotsessi mõjutavate osakeste kandidaatideks peetakse neutriinosid, kuid samas teame me, et need ei astu eriti millegagi vastastikmõjusse. Standardmudeli kohaselt ei ole mitte mingit põhjust, miks peaksid neutriinod radioaktiivseid elemente sellisel kombel mõjutama. Samuti räägitakse palju mõnest Päikesel tekkivast tundmatust osakesest, ent traditsioonilise osakestefüüsika kohaselt ei tohiks seal midagi sellist tekkida.

Loomulikult eksisteerib ka võimalus, et neutriinod või miski muu mõjutab lihtsalt detektorit ennast, kuigi töö autorid on selle ise välistanud. Siiski võib see samamoodi pakkuda võimalust uut tüüpi neutriinode füüsika vaatlemiseks. Igal juhul on tegu millegagi, millel tuleks silma peal hoida.

Vaata lisaks:
The strange case of solar flares and radioactive elements
The strange case of solar flares and radioactive elements (Pressiteade).

Väljakutse neutronite teooriale.

P. E. Koehler, F. Bečvář, M. Krtička, J. A. Harvey, & K. H. Guber (2010). Anomalous fluctuations of s-wave reduced neutron widths of $^{192,194}$Pt resonances Phys. Rev. Lett. , 105 (7) arXiv: 1007.3675v1

Koehler’i töörühm märkas neutronite resonantsi tugevuse mõõtmiseks neutronite kiiri kasutades midagi erilist. Tavapärane juhusliku maatriksi teooria ei tundu olevat (99,997% usaldusenivool) neutronite struktuurile ülekantav. Töörühm täheldas, et tuumaosakesed tunduvad liikuvat „koordineeritult.“

Paul Koehler: “Mitte ükski tuumastruktuuri mudel ei suuda seda selgitada.”

Tegemist on järjekordse näitega sellest, kuidas kehtiv osakeste/tuumafüüsika paradigma ei ole piisav, et tervet füüsilist reaalsust piisavalt täpselt kirjeldada. Põnev.

Vaata lisaks:
Nuclear theory nudged

Üldrelatiivsus, gravitatsiooni kvantteooria, jne.

Mustad augud Lõuna-Ontario stiilis

Palenzuela, C., Lehner, L., & Liebling, S. (2010). Dual Jets from Binary Black Holes Science, 329 (5994), 927-930 DOI: 10.1126/science.1191766

Sisukokkuvõte: “Supermassiivsete mustade aukude ühinemine (koaletsents) on galaktikate ühinemisel ilmnev loomulik nähtus, mis peaks tekitama gravitatsioonilaineid ning millega kaasneb ka tõenäoliselt energeetilised elektromagnetilised nähtused. Me uurisime selliste binaarsete mustade aukude koaletsentsi juhul, kui mustad augud paiknevad neid ümbritseva gaasiketta poolt tekitatud välise magnetvälja sees. Lahendades Einsteini võrrandid, et kirjeldada mustade aukude mõju ümbritsevale plasmale, esitleme me numbrilisi tõendeid, et sellised süsteemid võivad kutsuda esile selliste (elektromagnet)voogude teket. Laiendades Blandfordi ja Znajeki protsessi, mis kehtib üksiku, pöörleva musta augu kohta, kujuneb pilt, mille kohaselt saab elektromagnetväli tiirlevatelt mustadelt aukudelt energiat. Mustad augud ühinevad lõpuks ning kehtib standardne Blandford-Znajeki stsenaarium. Selliseid elektromagnetlainete purskeid on potentsiaalselt võimalik täheledada ka suurte vahemaade tagant.”

Harilikult paigutaksin ma artikli mustadest aukudest astrofüüsika alla, kuid see lausa nõuab üldrelatiivsuse kategooriat. Nagu Te loodetavasti sisukokkuvõtet lugedes märkasite, lahendavad autorid tegelikult Einsteini võrrandeid, mis on harilikult mustadest aukudest lähtuvaid vooge uurides haruldane juhus. Uurimus on ilmselt üks realistlikumaid mustade aukude ühinemist kirjeldavaid töid, mis seni tehtud on. (Ja ma vannun, et sellel ei ole midagi tegemist sellega, et uurimust aitasid läbi viia Toronto ülikooli teadlased.)

Vaata lisaks:
A Tale of Two Jets.

Autor: Sarah C. Kavassalis