Nädal universumis: 24. august- 1. september

Astrofüüsika ja Gravitatsioon

Galaktiline sotsialism

Lisa J. Kewley, David Rupke, H. Jabran Zahid, Margaret J. Geller, & Elizabeth J. Barton (2010). Metallicity Gradients and Gas Flows in Galaxy Pairs arXiv DOI: 1008.2204

Astrofüüsikud on tükk aega kahtlustanud, et peab leiduma mingisugune mehhanism, mis vastutab galaktikate äärtes leiduva metallivaese gaasi ning nende keskel asuva metallirikka gaasi segunemise eest. Nähtuse olemasolust annab aimu tekkivate tähtede koostis.

Nüüd on Hawaii ülikooli teadlased protsessi uurinud võttes aluseks kaheksa spiraalgalaktikat, mille läheduses on “naabergalaktika.” Tuleb välja, et omavahel vastastikmõjus olevates galaktikates kulgeb gaasi segunemine kergemalt kui teistest isoleeritud galaktikates.

Autoritelt: “Vaatlused kinnitavad esmakordselt, et metallilisuse gradient (muutumise määr ühe pikkusühiku kohta, toim.) omavahel vastastikmõjus olevate galaktikate puhul on süstemaatiliselt erinev kui metallilisuse gradient isoleeritud spiraalgalaktikates. Meie tulemused viitavad sellele, et metallilisuse gradiendi ning galaktikate ühinemiste -ja vastastikmõju korral liikuva gaasi dünaamika vahel on tugev seos.”

Miks see toimub, pole veel selge, ent on sellegipoolest huvitav.

Vaata lisaks:
Galactic Collisions Spread the Wealth.

Küpsetades supermassiivset musta auku.

Sisukokkuvõte: “Me näitame oma uurimuses, et massiivsete protogalaktikate ühinemisega kaasnevad tingimused gaasi koheseks kokkukukkumiseks supermassiivseks mustaks auguks ning sellega ei pea kaasnema eelnevalt galaktikate külmemaks muutumine ning uute tähtede tekkimise aeglustumine. Ühinemise käigus liikuma hakkav gaas tekitab tuumas ebastabiilse massiivse gaasiketta, mille mass on paar miljardit Päikese massi.

Seejärel surutakse 108 Päikese massi kaaluv gaas kahe vastastiku asetseva koonusekujuliselt vaid 100,000 aasta jooksul vähem kui ühe parsekise läbimõõduga gaasipilveks. Pilv läbib gravitatsioonilise kollapsi protsessi, mis viib massiivse musta augu tekkimiseni.”

Kui väga vanade galaktikate keskmes asuvate supermassiivsete mustade aukude vaatlused on seni õigesti sooritatud, rõhutab see, et need võivad tekkida kiiremini, kui praegune teooria seda lubab. Uurimuse autorid on läbi viinud simulatsiooni, mis arvestab teisi algseid tingimusi kui seni. Uues simulatsioonis tekivad supermassiivsed mustad augud tõepoolest tihedate gaasipilvede kollapsil ilma vaheetapita. Kuigi see klapib (enamalt jaolt) vaatlustega, on eelnevalt siiski arvatud, et gaasipilved ei ole piisavalt tihedad, et nendest võiksid supermassiivsed mustad augud tekkida.

Vaata lisaks:
Recipe for a supermassive black hole.
Supermassive black holes spawned by galactic merger.

Uurides tumeainet mustade aukude abil?

Mikhail Gorchtein, Stefano Profumo, & Lorenzo Ubaldi (2010). Probing Dark Matter with AGN Jets arXiv arXiv: 1008.2230v1

Sisukokkuvõte: “Me uurime võimalust, et tumeaine osakeste olemasolule viitavaid signaale on võimalik leida aktiivsete galaktikate tuumadest (AGN) pärinevate gammakiirte footonite spektris, mis tekivad AGN põhjustatud kõrgete energiate osakeste hajumisel tumeaine tõttu.”

Põhimõtteliselt, kui tumeaine eksisteerib teatud tüüpi osakesena, saaksime me järeldada, et sellist tüüpi osakesed eksisteerivad selle põhjal, kuidas AGN asuvast supermassiivse musta augu poolt tekitatud osakestevood käituvad. Muidugi juhul, kui me suudame aktiivset galaktika tuuma vaadelda ning selle käitumist täpselt ette ennustada.

Vaata lisaks:
Black Holes + Dark Matter = Light (New Scientist).

Kõrgete energiate –ja osakestefüüsika

Muutuv peenstruktuuri konstant?

J. K. Webb, J. A. King, M. T. Murphy, V. V. Flambaum, R. F. Carswell, & M. B. Bainbridge (2010). Evidence for spatial variation of the fine structure constant arXiv arXiv: 1008.3907v1

Sisukokkuvõte: “Me oleme eelnevalt esitlenud oma uurimust, et Kecki teleskoobi abil suure punanihke suunas tehtud kvasarispektri vaatluste kohaselt on peenstruktuuri konstant (alfa) väiksem, kui seni arvatud. Uute ESO Väga Suure Teleskoobi (VLT) poolt teises suunas tehtud, kuid endiselt punanihkest sõltuva 153 vaatlusnäidise alusel on märgata samuti erinevust. Alfa tundub üldiselt olema suurem, kui varem arvatud.”

See on selle ja ka eelmise nädala üks kuumimaid teemasid. Ma oleksin arvatavasti pidanud selle paigutama astrofüüsika alla, ent peenstruktuuri konstandi muutusel on kõrgete energiate füüsikale liiga suur mõju, et seda ignoreerida, kuna see iseloomustab elektromagnetiliste vastastikmõjude tugevust. Viimase aastakümne jooksul on nii teoreetikute kui ka selle kohaste vaatluste läbiviijate hulgas käinud suur vaidlus, kas peenstruktuuri konstant on üleüldse konstant.

Peenstruktuuri konstant aitab kindlaks teha, kui tugevalt elektronid aatomitega seotud on. Seega, kui see oli varases universumis erinev kui praegu, peaksime me seda nägema erinevate aatomite valguskiirgamise –ja neelamise sageduste näol.

Webbi ja Kecki teleskoobi töörühm Hawaiil märkas esmakordselt, et α ei pruugi olla konstant juba 1999. aastal. Alates sellest ajast on üle kogu maailma läbi viidud mitmeid vastuolulisi vaatlusi. Kecki viimased tulemused on aga üpris segadusse viivad.

Mil eelnevad vaatlused on viidanud sellele, et alfa võib ajutiselt muuutuda, näitavad Webbi viimased vaatlused midagi muud. Peenstruktuuri konstant näib sõltuvalt ruumi muutusest st. vaadates ajas tagasi ühes suunas, näeme me väiksemat peenstruktuuri konstanti ning vaadates ajas tagasi teises suunas näeme me suuremat alfat.

See on nõutuks tegev. Uurimuses ei ole midagi sellist, mis viitaksid mingisugusele süstemaatilisele veale, kuid pole ühtegi head teoreetilist põhjust, mis seda selgitaks. Lisaks, kui Webbi uurimust sõltumatult kinnitataks, tähendaks see, et füüsikaseadused ei ole igalpool universaalsed.

On muidugi võimalik, et me elame universumis õnnelikul ajal, mil peenstruktuuri konstant töötab lihtsalt võrratult. Elektromagnetiline vastastikmõju on täpselt paras selleks, et elu ja aine saaks tekkida… ka on võimalik, et see kõik on üks suur eksitus.
Vaata lisaks:
Ye cannae change the laws of physics.

Üldrelatiivsus, Kvantgravitatsioon, jne.

Kui tugev on gravitatsioon?

Harold V. Parks, & James E. Faller (2010). A Simple Pendulum Determination of the Gravitational Constant Phys. Rev. Let arXiv: 1008.3203v2

Möödunud nädalal füüsikute seas üheks suurimaid sahinaid tekitanud uudiseks on Parksi ja Falleri läbi viidud täiendavad “G” väärtuse mõõtmised. Nende tulemuste kohaselt on gravitasiooni konstandi väärtus 6.67234 × 10−11 m3 kg−1 s−2, määramatusega 21 p.p.m.

Seega erineb uus mõõdetud väärtus Jens Gundlachi ja Stephen Merkowitzi poolt 2000. aastal sooritatud viimasest täpsest mõõtmisest tervelt 10 standardhälvet. Kuidas see küll juhtuda sai? Mitte keegi ei usu, et G väärtus muutub aja jooksul, aga miks me ei saa ikkagi teineteisega klappivaid tulemusi? See on tõsine ja veider küsimus, millele mul vastust ei ole.

Vaata lisaks:
G-whizzes disagree over gravity.
Measuring Gravity: Ain’t Nothin’ but a G Thing. (parim pealkiri, mis välja mõeldud?).

Autor: Sarah C. Kavassalis