Categories
Stiinta

Despre materia întunecată cu Andrew Pontzen


Andrew Pontzen, este cercetător și profesor de fizică la University College London. El a ținut o prelegere despre materia întunecată în care a prezentat câteva detalii generale și ipotezele pe care se bazează cercetătorii azi.

Se știe că materia întunecată are un efect mic la scară planetară și că soarele ar putea prinde o parte dintre particulele de materie întunecată cu ajutorul gravitației sale. Dar nu se știe despre ce fel de particule este vorba, mai exact.

Diferitele calcule arată că ar trebui să fie particule care ocupă spațiu foarte mic, dar ar trebui să aibă masă destul de mare.

S-a ajuns la ideea de materie întunecată când astronomii au observat că materia care se vede în telescoape este doar o cincime din totalul necesar pentru a demostra rotația galaxiilor.

În mod normal, dacă este să ne luăm după materia ce se vede prin telescoape, stelele din galaxii ar trebui să se rotească tot mai încet pe măsură ce te îndepărtezi de centrul galaxiei. Așa cum se întâmplă în Sistemul Solar cu planetele.

În schimb, stelele de la marginea galaxiei se rotesc în jurul galaxiei cu aceeași viteză unghiulară, adică dacă ai trece o dreaptă prin centrul galaxiei și apoi printr-o stea de aproape de centru și una de la margine, te-ai aștepta ca steaua de la margine să rămână în urmă, dar nu este așa.

Singura explicație plauzibilă este prezența unei materii care nu se vede, dar care generează suficient de multă gravitație încât să rotească toate stelele ca punctele de pe un CD în jurul centrului. Așa a apărut denumirea de materie întunecată.

Calculele arată că, într-un volum de 1000 de metri cubi ar putea fi 1 milion de asemenea particule care circulă cu sute de kilometri pe secundă. În acest moment acele particule trec prin noi și prin planeta naostră și se duc tot mai departe. Dat fiind că viteza de evadare a Terrei este de 5 km/s, îți dai seama că acele particule trec simplu de noi. Nu s-au găsit încă metode de detecție directă a materiei întunecate, dar se știe că aceasta există.

În secțiunea de Întrebări și Răspunsuri Andrew Pontzen răspunde unor întrebări interesante:

Iată întrebările și răspunsurile:
1. De ce nu ajustăm legea gravitației ca să ia în calcul efectele la nivel de galaxie?

S-a încercat această metodă și cercetătorii au decis că varianta cea mai bună este descoperirea unei particule noi. Ajustările care trebuiau făcute la legea gravitației nu au meritat efortul.

2. Există materie întunecată care orbitează planeta noastră?

Dat fiind că zboară la peste 100 km/s materia întunecată poate orbita numai corpuri mari pe cum este Soarele sau centrele unor galaxii.

3. Cât de multă materie întunecată intră într-o gaură neagră?

Dat fiind că găurile negre ocupă destul de puțin spațiu într-o galaxie, cea mai mare parte a materiei întunecate trece pe lângă acele găuri negre.

4. Care este diferența dintre materia întunecată și energie întunecată?

Materia întunecată este compusă din particule, iar energia întunecată are semnele unei anumite forme de energie. Dacă ai o anumită cantitate de energie întunecată într-o cutie și apoi dublezi volumul cutiei respective, atunci materia întunecată se dublează și ea.

Doar așa se poate explica expansiunea accelerată a Universului.

5. De ce nu sunt neutrino parte a materiei întunecate?

Noi am reușit să detectăm neutrino și nu are comportamentul prezis de modelele ce prevăd existența materiei întunecate.

6. Cum de materia întunecată poate trece prin întreaga planetă?

Dat fiind că este foarte mică, o particulă de materie întunecată poate trece liniștit printre atomi.

7. Care este diferența dintre antimaterie și materia întunecată?

Antimateria este oglina materiei și noi am putut crea așa ceva în laboratoare. Materia întunecată este o particulă cu totul și cu totul nouă, diferită.

8. Despre ce energii ar fi vorba în aceste particule de materie întunecată?

Dacă este să ne luăm după teoria stringurilor, materia întunecată ar trebui să aibă energii de aproximativ 100 GeV sau de cel puțin 200 de ori masa de repaus a electronilor (0.5 MeV).

9. Dacă nu interacționează cu forțele electromagnetice, este obligată materia întunecată să respecte legile fizicii?

Da, materia întunecată este materie și, chiar dacă are particularitățile sale, ea trebuie să respecte legile fizicii.

Categories
Stiinta

Există viață în Univers? [video]


Biblioteca Congresului SUA a organizat o expunere cu tema “Căutând viață în Univers: ce înseamnă acest lucru pentru omenire?“. Au fost invitați să răspundă la aceste întrebări David H. Grinspoon, șeful departamentrului de astrobiologie a Bibliotecii Congresului între 2012 – 2013, și Steven J. Dick, astronom și istorician al științei. Pe parcursul expunerii li s-au adresat mai multe întrebări, printre care și probabilitatea existenței unei întîlniri pașnice cu ființe inteligente.

Câteva dintre concluziile filmului de mai sus:
generația noastră are șansa de a descoperi viața și pe alte planete
– dat fiind că legile Universului sunt aceleași aici ca în orice altă parte a acestuia, atunci când avem un amestec similar de circumstanțe pe cum au fost pe Pământ, ne putem aștepta la apariția vieții
– este de așteptat ca viața microbiană să fie mult mai des întâlnită decât cea pluricelulară sau inteligentă
– au trecut prea mulți ani ca să nu se fi dezvoltat viața și în alte locuri
– condițiile din Univers, în genere, par a favoriza apariția vieții
– nu am descoperit încă semnale ale vieții extraterestre pentru că fie nu ne uităm unde trebuie, fie nu ne uităm cum trebuie, fie există civilizații multe prea avansate care ne ignoră de-a dreptul
– este posibil ca noi să nu fim detectați așa ușor datorită faptului că am început să emitem unde radio doar în urmă cu 9 decenii
– dacă observi pe o exoplanetă că atmosfera are o compoziție diferită decât te-ai aștepta, este posibil ca acea planetă să fie locuită
– dacă există civilizații mai avansate ca noi, întâlnirea cu ele ar putea fi una pașnică, pentru că, se presupune, o astfel de civilizație ar fi trecut dincolo de pornirile războinice pe care le avem noi
– căutarea vieții extraterestre trebuie menținută, chiar dacă nu trebuie neapărat pusă pe primul loc
– viața are un mod ciudat de a-și face loc în cele mai ciudate colțuri și în cele mai neobișnuite condiții.

În altă ordine de idei, dacă vrei să susții căutarea unor civilizații extraterestre, participă în programul SETI@home.

Categories
Stiinta

Imensitatea Universului ne uimește mereu


Proiectul Hubble Ultra Deep Field (UVUDF) are rolul de a combina lumina UV, cu cea vizibilă și cu infraroșie pentru a face o imagine a galaxiilor ce există la 5-10 miliarde de ani lumină distanță. Nu trebuie să uităm faptul că ne uităm la acele galaxii cum erau în urmă cu 5-10 miliarde de ani.

La această dată acele galaxii sunt mult prea departe pentru ca lumina lor să mai ajungă la noi, pentru că expansiunea Universului are loc la o viteză mai mare decât viteza luminii la distanța la care sunt ele acum. Pe la 4285 MP (megaparseci) sau 12 miliarde de ani lumină spațiul se extinde cu o viteză mai mare decât viteza luminii (70 km/s/MP).

Universul este infinit după orice standarde, deși cel observabil ar avea 900 Yottametri sau 9 miliarde de ani-lumină.

Categories
Stiinta

Cât este de mare Universul? Care este viteza de expansiune?

Universul este enorm și devine tot mai mare cu fiecare secundă ce trece. Pe alocuri spațiul ce cuprinde Universul se extinde într-atât de repede încât depășește viteza luminii, ceea ce înseamnă că lumina de la unele galaxii nu va ajunge niciodată la noi. S-a calculat încă de la începutul secolului trecut că spațiul se extinde în mod accelerat iar acum se știe faptul că viteza de expansiune este de 70 de km/s pe fiecare megaparsec.

Universul nu se extinde cu o anumită viteză, ci se extinde cu o anumită viteză/distanță. Cu alte cuvinte, cu cât ești mai departe de galaxia noastră cu atât spațiul se extinde mai repede. Dacă ești la 1 megaparsec (un parsec este 3.2 al, distanța Soare – Alpha Centauri), atunci spațiul la acea distanță se extinde cu 70 km/s, dar dacă ești la 2 megaparseci (2 MP), atunci spațiul se extinde cu 140 km/s.

În filmul de mai sus afli despre ipoteze legate de forma Universului, adică de forma spațiului care cuprinde Universul. Universul ar putea fi:
– deschis – poți merge în orice direcție în drum drept fără să dai de un capăt (subdiviziuni: deshis sub formă de șa sau deschis plat)
– închis – în orice direcție ai merge, dacă ai avea suficient de mare viteză, după ce parcurgi un drum drept ajungi înapoi la punctul de plecare (s-ar spune că Universul este o hipersferă sau ni-l putem imagina ca fiind supfrafața unei sfere)

Universul deschis as putea avea forma unei șa sau ar putea fi plat. Filmul explică determinarea formei universului folosindu-ne de metoda triunghiului, metodă utilizată și pentru a demonstra faptul că Pământul este sferic: pe suprafața unei sfere poți desena un triunghi care are toate cele trei unghiuri la 90 de grade. În mod normal un triunghi nu poate avea mai mult de 180 de grade, dar dacă desenezi un triunghi echilateral pe suprafața unei sfere, atunci poți avea trei unghiuri la 90 de grade pentru un total de 270 de grade.

Revenind la mărimea Universului, Universul are mai bine de 900 Yottametri sau 93 de miliarde de a.l. (convertor), mult prea mare pentru a ne putea imagina acest lucru. Via Geeks are sexy:

How Big Is The Universe? from Beakus on Vimeo.

Acum, că tot am scris că nu Universul, ci spațiul în care este Universul se extinde, iată o explicație scurtă de la Minute Physics legat de acest fapt:

Universul e cel puțin ciudat, dar e fașcinant. Până nu vom fi în stare să de pășim viteza luminii vom fi condamnați să existăm în Sistemul Solar.

Categories
Stiinta

Cum se pensionează Universul?


În nici un fel. Dacă spre finalul vieții noastre noi ne pregătim de o pensie și de un loc retras, Universul se pregătește de anihilare totală cam la 10^100 ani de acum încolo. Teoriile cosmologice curente prezic, printre altele, faptul că Universul se va extinde foarte mult iar formarea de stele nu ar mai avea loc, urmând ca, spre final, toate corpurile să se dezintegreze. Este numai potrivit să aduc aminte că perioada de înjumătățire a electronului este de 4,6 * 10^26 de ani, așa că nu știi cum va fi Universul în acele moment, darămite la 10^100 ani.

Ceva repere de amintit:
– 100 000 de ani de acum încolo toate constelațiile de pe cer vor fi total diferite de cele de acum
– 500 000 de ani: Pământul se va întâlni cu vreun eveniment catastrofic (erupții vulcanice, impactul unui asteroid etc)
– 600 de milioane de ani: 99% din plante vor muri din cauza faptului că dioxidul de carbon va fi prins în scoarța terestră
– 800 de milioane de ani de acum încolo toate plantele și animalele vor muri
– 1 miliard de ani: Soarele va fierbe Pământul ce va pierde toate oceanele și doar bacteriile vor mai exista
– 2.8 miliarde de ani: orice fel de viață de pe Terra va dispărea
– 4 miliarde de ani: Calea Lactee va intra în coliziune cu Galaxia Andromeda
– 5.4 miliarde de ani: Soarele va consuma rezerva de hidrogen
– 7.9 miliarde de ani: Soarele se va dilata până va înghiți planetele Mercur și Venus
– 9.5 miliarde de ani: Soarele se va comprima și va deveni o pitică albă
– 150 miliarde de ani: urmele Big Bang dispar pentru că Fondul Cosmologic de Radiații va fi prea rece pentru a fi detectat
– 1000 de miliarde de ani: Universul nu mai generează stele
– la 110 000 de miliarde de ani nu va mai exista lumină în Univers
– 1 biliard de ani (1 milion de miliarde de ani ): planeta Pâmânt cade în Soare
– 10^25 ani: găurile negre se vor evapora din cauza fenomenului numit Hawking Radiation
– 10^100: Universul va fi gol

Halal pensionare pentru Universul nostru.

Categories
Stiinta Tehnologie

O istorie a timpului și problema fusurilor orare în lumea computerelor


Timpul este unidirecțional și se pare că a avut un început, odată cu apariția spațiului. Filmul de mai sus nu se axează pe cifre, ci pe compararea intervalelor de timp cu viteza de dezvoltare tehnologică și vrea să ne arate că, în timpul scurt de când există tehnologia modernă, de la industrializare încoace, omenirea a avansat extraordinar de mult.

Anul 2013 este doar o fărâmă din tot timpul ce a fost și care va mai fi. Cu cât mergem înapoi în timp ajungem la secolul XX, cu cele două războaie mari, dar și cu aselenizarea americanilor, apoi ne întoarcem în perioada industrializării începută prin secolul XVIII, piramidele din Egipt au fost construite în urmă cu 4500 de ani, revoluția agriculturală a avut loc acum 12 000 de ani, omul de Neaderthal și homo sapiens coexistau în Europa în urmă cu 80 000 de ani, homo sapiens a apărut în peisaj în urmă cu 200 000 de ani, epoca de piatră a început în urmă cu 2.5 milioane de ani, dinozaurii au dispărut în urmă cu 65 de milioane de ani, maniferele au apărut în urmă cu 200 de milioane de ani, animalele au apărut pe Terra în urmă cu 600 de milioane de ani, ființele pluricelulare au apărut în urmă cu 2,5 miliarde de ani, viața pe planeta noastră a început în urmă cu 3,6 miliarde de ani.

Apoi ajungem la apariția Soarelui cu planetele ce le știm, apariția universului și Big Bang. Lung drum, nu-i așa?

Dar ce te faci când trebuie să controlezi activitățile în calculator în funcție de fusurile orare? Ce te faci când trebuie să controlezi timpul când unele țări trec la ora de vară cu o săptămână mai devreme iar altele cu una mai târziu? Sau dacă unele țări nu anunță din timp faptul că nu respectă ora de vară? Problema timpului este una spinoasă, tocmai de aceea s-au stabilit niște reguli.

Categories
Stiinta

Trei noi descoperiri din spațiul cosmic: fosfor, argon și apă


Nu că aceste elemente sau substanțe nu ar fi din plin în spațiul cosmic, dar contează unde au fost găsite. Fosforul a fost descoperit în supernova Cassiopeia A., argon în Nebuloasa Crabului iar apa pe satelitul Europa.

De ce este așa de important să urmărim originea acestor elemente? Pentru că fosforul, de exemplu, este unul dintre elementele chimice găsite în ADN, ARN și membranele celulare. La fel, argonul se găsește rar în natură sub formă de moleculă constituită din argon si alt gaz și este pentru prima dată când a fost observat în spațiul cosmic.

Apa, atât de necesară vieții, poate fi găsită mult mai des decât se credea. Satelitul natural Europa, care gravitează în jurul planetei Jupiter, are o crustă de gheață la suprafață iar sub aceasta este apă lichidă. De curând cercetătorii au putut descoperi că Europa aruncă jeturi de apă la 200 de metri înălțime sub influența atracției gravitaționale a planetei Jupiter.

Așadar, elementele vieții se găsesc mult mai des în Univers decât se credea în urmă cu 10 – 20 de ani.

Mă întreb cît va costa în viitor un litru de apă de pe Europa 😀

Categories
Stiinta

Ce mai aflăm din lumea Universului: multă apă pe Marte, care sunt ingredientele vieții și satelitul Titan are plastic în stare naturală


Hank Green ne anunță că rezultatele recentelor cercetări făcute de robotul Curiosity pe Marte indică prezența apei pe întreaga suprafață a planetei. Probele prelevate de Curiosity conțin aproximativ 2% apă, ceea ce este destul de mult. Se știa deja că există vapori de apă în atmosfera marțiană și calote glaciale la polii planetei, dar faptul că solul conține apă este ceva nou.

Categories
Stiinta

Univers, găuri negre și călătorie în timp

Melody Sheep, ca de fiecare dată, a creat o melodie interesantă care are ca punct central găurile negre. Se spune că găurile negre erau doar o curiozitate matematică, până au fost descoperite în mod indirect, prin influența pe care o au asupra obiectelor din jur și prin fenomenul de gravitational micro-lensing.

Există destule documentare despre găurile negre și se presupune că fiecare galaxie are găuri negre în centrul acesteia, fiecare asemenea gaură neagră având de la mii la milioane de mase solare. Unele găuri negre au chiar și 17 miliarde de mase solare și orizontul evenimentului lor ocupă un spațiu de 11 diametre egale cu orbita planetei Neptun.

Un lucru ce trebuie ținut minte este faptul că deși curbura spațiu-timp este infinită (singularitate), acolo nu ai densitate infinită și nici gravitație infinită, așa cum zice în filmul de mai sus. La fel, se pare că nu poți cădea într-o gaură neagră.

Adică, datorită gravitației extrem de mari timpul este dilatat atât de mult (Relativitatea Generală a lui Einstein) încât ai putea zice că durează o infinitate de timp să ajungi în interiorul găurii negre. Ok, termenul de interior se pare că este folosit în mod neconstructiv datorită faptului că matematica/fizica nu au explicații legat de ceea ce se petrece dincolo de orizontul evenimentului. Pe scurt: o gaură neagră nu are interior.

Unul dintre instrumentele care ne-a ajutat să vedem acești monștri ai Universului este Telescopul Hubble. Strângând și cei mai mici fotoni pierduți de prin Univers Hubble este în stare să vadă cum arătau galaxiile în urmă cu miliarde de ani. Noi ne uităm mereu în trecut: când vedem Luna, o vedem cum era acum o secundă iar când ne uităm în camera noastră noi vedem cum a fost totul în urmă cu 8 milisecunde (calculând și timpul de transmitere a impulsului electric de la ochi la creier).

Revenind la călătoriile în timp, noi depindem de fotoni, ca singuri mesageri care ne pot vorbi de Universul timpuriu. Vezi cum ne ajută Hubble să vedem în trecut. Enjoy!

Loading player…