Sezon polowań na supernowe rozpoczęty!
17 sierpień 2009
Choć w sumie dość ciepłe i słoneczne jak dotąd lato z pewnością nie skłania do nadmiernego przesiadywania przed komputerem (i jak najbardziej nie powinno, choć wymogi rzeczywistości są niestety inne), z pewnością pamiętacie jeszcze pewien ambitny projekt internetowy pod nazwą Galaktyczne Zoo. Kilka razy wieki już temu przekonywałem zapalczywie do założenia tam konta i współudziału w katorżniczym klasyfikowaniu galaktyk, po cichu licząc też na to, że przynajmniej jednej lub jednemu z Was udało mi się zaszczepić bakcyla astronoma-amatora (bez teleskopu i nieprzespanych nocy, nawiasem mówiąc). Jeśli natomiast czyta ten wpis ktoś, kto o tym cudacznym projekcie jeszcze nie słyszał – w dalszym ciągu gorąco zapraszam do zapoznania się ze stroną projektu (przetłumaczoną już od jakiegoś czasu na nasz rodzimy język, z tym nie będzie więc problemów) i partycypacji w jakże doniosłej pracy badawczej.
Nie o samym Galaktycznym Zoo jednak dziś chciałbym napisać, choć omawiane poniżej zagadnienie ma bezpośredni i bardzo bliski związek z tym projektem. Zupełnie przypadkiem bowiem dowiedziałem się kilka dni temu, przeglądając artykuły na portalu UniverseToday, że klasyfikacja galaktyk wszelakiej maści już nie jest jedynym zadaniem bojowym, przed jakim twórcy strony postawili chętnych amatorów – od jakiegoś czasu istnieje strona pod zapowiadającą ekscytujące zajęcie nazwą Galaxy Zoo Supernovae, której celem jest ni mniej ni więcej poszukiwanie supernowych właśnie!
O ile pewna monotonia i znudzenie może wkradać się czasem do grzebania w tysiącach podobnych do siebie rozciapkanych i zamazanych zdjęć galaktyk, prezentowanych w ramach Galaxy Zoo (dlatego też polecam, ale po cichutku tylko, Galaktyczne Zoo jako wyśmienity “przyspieszacz czasu” w trakcie, powiedzmy, chwil wolnych w pracy), o tyle nie tylko mi się chyba wydaje, że poszukiwanie supernowych może być tutaj całkiem nową jakością. Nie każdy z nas ma z pewnością fundusze, czas oraz w ogóle wystarczającą wiedzę, by przesiadywać całymi nocami z teleskopem przed nosem (czy raczej spuchniętym od wytężonego zerkania okiem) i obserwować niebo (a niektórzy, jak na przykład ja, nie mają jeszcze do tego w ogóle lokalizacji), jednak supernowe w komputerze, z piwem w ręku jak to sformułował kiedyś prezydent naszego kraju (ale bez tego drugiego, kontrowersyjnego składnika)? Dlaczego by nie – zobaczmy więc o co tutaj tak naprawdę chodzi.
Jak dowiedziałem się na wspomnianym wyżej portalu, twórcy Galaktycznego Zoo nawiązali współpracę z projektem Palomar Transient Factory (PTF), czyli szeroko zakrojonym, zaplanowanym na pięć lat i wspieranym przez renomowane placówki naukowe, takie jak uczelnie Caltech, Berkeley, Oxford, Columbia oraz instytuty Brookhaven National Laboratory czy Infrared Processing and Analysis Center należące do NASA, systematycznym, zautomatyzowanym programem eksploracji nieba w zakresie światła widzialnego. To właśnie dzięki tej współpracy internauci otrzymują niepowtarzalną szansę poszukiwania nieznanych wcześniej ludzkości supernowych – projekt opiera się na obserwacjach nieba przy pomocy teleskopu Samuel Oschin Telescope (o średnicy zwierciadła 1,2 metra), znajdującego się w zespole obserwatoriów Palomar Observatory w okolicach San Diego w USA. Udziały projektu PTF w czasie obserwacji tego teleskopu wynoszą 80%, a więc całkiem sporo, dzięki temu oraz zautomatyzowaniu procesu uzyskiwanych jest ogrom danych obserwacyjnych, to jednak nie wszystko – jest jeszcze 50% czasu “antenowego” teleskopu o średnicy zwierciadła 1,5 metra (zautomatyzowany teleskop Palomar).
Projekt PTF służy głównie obserwacji wszelakich względnie szybkich zmian na obserwowanym niebie – czy to gwiazd zmiennych, asteroid przecinających pole widzenia teleskopu, czy też – na koniec, lecz nie ostatnich – supernowych. Na tym właśnie opiera się współpraca GZ z PTF: specjalnie wyselekcjonowani “kandydaci” na supernowe (brane pod uwagę są supernowe określonego typu, w tym przypadku Ia) przesyłani są do projektu Galaxy Zoo Supernovae, gdzie zarejestrowani internauci przeszukują zdjęcia i wybierają trefne obiekty. Najlepsze typy trafiają następnie w ręce dwóch astronomów, którzy mają dostęp do sporawego teleskopu Williama Herschela (La Palma, Wyspy Kanaryjskie), którego zwierciadło posiada niebagatelną już średnicę 4,2 metra. Tam prowadzone są już precyzyjne obserwacje delikwenta.
Niestety w tej chwili wszystko to, o czym powyżej piszę, jest zarówno dla Was jak i dla mnie teorią – nie posiadam tam konta (przegapiłem otwarcie projektu, posypuję się popiołem), stworzyć w tej chwili takowego również się nie da – strona na dzień dzisiejszy nie działa a z informacji pod jej adresem wynika, że twórcy kombinują coś wokół niej i ją usprawniają. Nie wiem więc niestety, jak poszukiwanie supernowych w rzeczywistości wygląda – myślę jednak (w końcu autorzy strony zapewniają solennie, że wkrótce serwis będzie znów online) że może to być całkiem ciekawe. Gorąco więc polecam każdemu z Was, jeśli oczywiście macie na to ochotę, zerkanie co jakiś czas pod ten adres. Być może już wkrótce pierwsza supernowa przez Was odkryta znajdzie się w annałach astronomii XXI wieku:)
Źródła:
Link 1
Drożejąca fuzja jądrowa
13 czerwiec 2008
O projekcie ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) pisałem na łamach tego blogu dwukrotnie – raz pisząc o doinwestowaniu go przez Chińczyków, którzy dołączyli wraz z Indiami do pierwotnej grupy krajów (Unia Europejska, Japonia, USA, Rosja oraz Korea Południowa), drugi raz, kiedy z niesmakiem wspominałem o nieprzewidzianych przez konstruktorach problemach z utrzymaniem plazmy pod kontrolą. Tym razem ponownie o ukochanych pieniążkach – okazuje się, że szacunki dodatkowych kosztów z poprzedniego wpisu (kilkadziesiąt milionów USD) były czystą mrzonką i nad projektem wiszą coraz ciemniejsze chmury.
ITER, żeby nie powtarzać kolejny raz tego, o czym już pisałem, to w telegraficznym skrócie eksperymentalny tokamak, czyli nowatorski reaktor mający na celu ogrzewanie zamkniętych w pułapce stworzonej przez potężne magnesy izotopów wodoru do niewyobrażalnych temperatur sięgających 100 milionów stopni °C, w której to temperaturze zachodzić zaczyna samoczynna fuzja jądrowa wodoru, łączącego się w atomy helu i wydzielającego przy tym ogromną ilość energii. Inaczej mówiąc to prawdziwe marzenie ludzkości (szczególnie w świetle obecnych cen ropy naftowej) – niemal darmowa, czysta energia w ogromnej ilości. Droga jednak do tego celu wydaje się być bardzo kamienista, a niedawno – jak informuje poczytne pismo “Nature” pojawił się kolejny, sporej wielkości głaz, przeszkadzający w tej podróży.
Mimo że projekt powstał w 2006 roku (a sama idea budowy takiego reaktora pojawiła się już dziesiątki lat temu) dotąd nie zbudowano jeszcze dosłownie niczego. Udało się przynajmniej wybrać miejsce budowy – Cadarache w południowej Francji, lecz na tym sprawy póki co się zatrzymały. Kiedy w 2006 roku przedstawiono budżet projektu, kształtował się on w okolicach 5 mld Euro, co stawia go już wśród najdroższych projektów naukowych w historii. Jednak po dwóch latach pojawiają się kolejne nieciekawe informacje – możliwe, że koszta budowy ITER zwiększą się nawet o 1,6 mld Euro, co stanowi 30% pierwotnego budżetu! Nie dość tego - opóźniony już i tak termin zakończenia budowy ITER, dotąd wyznaczony na 2016 rok, przesunie się przynajmniej o 1 do 3 lat do przodu.
Wedle informacji zaczerpniętych z “Nature” przedstawiciele projektu dość niemrawo podeszli do tych rewelacji i nie chcieli niczego komentować, wskazując, że w dniach 17-18 czerwca odbędzie się w Japonii spotkanie członków projektu, na którym zostanie przedstawiony odpowiedni raport. Z nieoficjalnych źródeł wiadomo jednak, że w ciągu minionych dwóch lat naukowcy zmienili wyeliminowali bardzo ważnych usterek w projekcie reaktora (dodając również sporo nowych magnesów, o czym pisałem w ostatnim ze wspomnianych wyżej wpisów), zdecydowali, że budynki reaktora będą musiały zostać zbudowane w taki sposób, by były bezpieczne przed trzęsieniem ziemi a samo dołączenie Chin i Indii do grupy krajów prowadzących projekt zwiększyło i tak już wysokie koszta projektu. Jak podaje “Nature”: powodem drastycznego wzrostu budżetu są “krytyczne zmiany w designie reaktora” oraz “konieczność koordynacji krajów partnerskich”.
Co ciekawe, wzrost kosztów o 30% to wcale nie tak pesymistyczne założenia – są i tacy, którzy uważają, że koszt ten może nawet się podwoić. Na pewno nie ucieszy to krajów, biorących udział w projekcie – można sobie wyobrazić miny ich przedstawicieli za tydzień w Japonii, kiedy usłyszą o szczegółach, nie wspominam już o minach tych samych w listopadzie, kiedy to przyjdzie czas na otwarcie sakwy i sypnięcie kasą, inaczej mówiąc zatwierdzenie nowego budżetu.
Wielka szkoda, że sprawa nabrała takiego obrotu – ITER to projekt bardzo ciekawy, który może wyznaczyć naszej cywilizację drogę ucieczki z błędnego koła, jakim jest pospieszne zużywanie surowców naturalnych. Zgodnie jednak z ostrożnymi szacunkami o opanowaniu tej technologii będziemy mogli mówić najwcześniej za pół wieku…
Źródło
Zdjęcie: Sygnatariusze projektu ITER (podpisanie Umowy, 21.11.2006). Nie bardzo na tak małym zdjęciu to widać, ale panują (jeszcze) uśmiechy na twarzach:)
Źródło zdjęcia
Credit: U.S. Department of Energy
Podróż do wnętrza… Marsa
9 maj 2008
Trawestując swobodnie tytuł wspaniałej powieści Juliusza Verne nawiązuję do innowacyjnej technologii, która pozwoli nam prawdopodobnie w przyszłości w znaczący sposób powiększyć wiedzę o zróżnicowanych obiektach w Układzie Słonecznym. Wprawdzie tak daleko jak w książce Verne’a nie sięgamy – jak pamiętam w powieści podróżnicy dotarli do samego jądra naszej planety, odkrywając tam niestworzone rzeczy – jednak jest to i tak spory postęp w odkrywaniu tajemnic naszego najbliższego, kosmicznego otoczenia.
Urządzenie MARSIS (Mars Advanced Radar for Subsurface and Ionosphere Sounding) to w zasadzie technika dobrze nam znana – na pokładzie sondy Mars Express znajduje się specjalny radar, który pozwolił po raz pierwszy zobrazować trójwymiarowo nie tylko powierzchnię innej planety niż Ziemia, ale i sięgnąć na wiele kilometrów w głąb naszego sąsiada, Marsa. Jest to premiera, która wzbudzała wśród naukowców wiele wątpliwości, gdyż nigdy dotąd nie stosowano tej technologii poza naszą planetą. Obawy wynikały z niewiedzy co do jej efektywności w stosunku do innych planet: z jednej strony możliwe było, iż pod powierzchnią Marsa znajdują się pokłady skalne, które nie będą “przeźroczyste” dla fal radaru, z drugiej nie można było wykluczyć, że górne warstwy atmosfery planety będą zakłócać pracę urządzenia. Jak się właśnie okazało, MARSIS działa jednak prawidłowo, otwierając nową furtkę dla pomysłowych badaczy kosmosu.
Postęp jest oczywisty – dotąd możliwe były tylko obserwacje planet z orbity lub też przez marsjańskie łaziki, które jednak grzebały w powierzchni planety nie więcej niż na kilka centymetrów. Po raz pierwszy mamy więc możliwość dowiedzieć się więcej o głębszych warstwach planet, nie zapominajmy również o tym, że dzieje się to z orbity, nie wymaga więc wysyłania na obiekt żadnego oprzyrządowania. MARSIS potwierdził już swoją skuteczność obrazując strukturę osławionych czap polarnych planety: od dawna przypuszczano, że składają się one w znacznej mierze z lodu. Urządzenie potwierdziło to podejrzenie, potwierdzając, że czapy składają się zasadniczo z lodu wodnego, pozwoliło również na w miarę dokładne określenie ilości wody, zmagazynowanej na biegunach Marsa. W przyszłości MARSIS pozwoli także na znacznie precyzyjniejsze planowanie kolejnych misji skierowanych na Czerwoną Planetę – będziemy mogli dla lądujących tam sond takie miejsca, które wydają się najbardziej obiecujące pod względem znajdujących się pod nimi struktur.
Urządzenie MARSIS, znajdujące się na pokładzie europejskiej sondy Mars Express, jest pierwszym radarem wykorzystanym do opisanych powyżej zadań. Od listopada 2006 na orbicie planety znajduje się jednak sonda Mars Reconnaissance Orbiter, wysłana tam przez USA, która również została wyposażona w radar – Shallow Subsurface Radar (SHARAD). Nowe urządzenie, mimo że posiada znacznie lepszą rozdzielczość niż MARSIS, sięga jednak tylko na ok. 1 kilometr w głąb planety. Obecnie wyniki z obu radarów są analizowane wspólnie.
Sukces MARSIS oznacza, że technologia ta zapewne znajdzie wkrótce zastosowanie w przypadku innych planet i obiektów w Układzie Słonecznym – w pierwszej kolejności naukowcy zerkają w stronę księżyców Saturna, nie wykluczają jednak również, iż radary będą prześwietlać komety czy inne ciała niebieskie.
Źródło
Grafika: Schematyczne rzedstawienie zasady działania radaru MARSIS
Źródło grafiki
Credit: NASA
Krecia robota w kopalni złota
8 maj 2008
Budowa Wielkiego Zderzacza Hadronów (LHC) w ośrodku badawczym CERN w Genewie to niezaprzeczalnie jedyny projekt związany z fizyką cząstek, który jak żaden inny z narastającą częstotliwością pojawia się w szeroko rozumianych mediach. Niestety nie wynika to z fascynacji niezwykłymi możliwościami urządzenia a ze zwykłej, niezdrowej obawy przed konsekwencjami jego uruchomienia, wszak coraz częściej trąbi się o zbliżającej się wielkimi krokami apokalipsie, którą nad nasze głowy przywołują naukowcy ze Szwajcarii. Patrząc na sprawę pod tym kątem można tylko pozazdrościć naukowcom, którzy biorą udział w znacznie mniejszym, tańszym i medialnie stanowczo nieciekawym projekcie, który może mieć jednak również niebagatelne znaczenie dla współczesnej fizyki.
Kiedy w 2000 roku zamknięta została kopalnia złota w Homestake (Południowa Dakota, USA), władze stanowe zdecydowały, by przeznaczyć podziemne czeluście kopalni na cele naukowe. W 2004 roku sama National Science Foundation (NSF), amerykańska agencja naukowa, podjęła następnie decyzję, by to właśnie w tej kopalni powstało Deep Underground Science and Engineering Laboratory (DUSEL), narodowe laboratorium naukowe, w którym pierwszym eksperymentem o dużym znaczeniu będzie projekt o krótkiej, ale wiele znaczącej nazwie LUX (łac. światło).
LUX (Large Underground Xenon) to projekt, który ma w założeniach kosztować niespełna 2,5 miliona USD, co rzeczywiście w porównaniu z gigantycznym kosztem LHC, sięgającym bodajże 6 miliardów franków szwajcarskich, wydaje się drobnostką. Pieniądze te zostaną zebrane przez wspomnianą NSF, amerykański Department of Energy oraz szereg placówek naukowych z całych USA. Obecnie w kopalni wypompowuje się wodę, by udostępnić podziemne zakamarki już późnym latem lub jesienią tego roku, jak mają nadzieję naukowcy, do instalacji eksperymentu.
Ale może w końcu napiszę, czym też ten eksperyment w ogóle jest. Często, by wykryć słabo oddziaływujące z materią cząstki fizyczne (takie jak na przykład neutrina), naukowcy zmuszeni są chcąc nie chcąc zakasać rękawy i przejąć rolę pracowitych kretów. Powód jest prosty – dopiero w głębokich podziemiach, z dala wielu czynników zakłócających badania, można rzeczywiście zarejestrować poszukiwane rarytasy bez zakłóceń wywoływanych choćby przez promieniowanie kosmiczne. Nie inaczej ma się sprawa w przypadku projektu LUX – tutaj jednak poszukiwania są o tyle nowatorskie, że nie poszukujemy cząstek wyprowadzonych ze znanych nam teorii (czyli znanych pod względem własności) jako potwierdzenia ich prawidłowości, lecz szukamy tzw. WIMP’ów. Wszystko stanie się klarowniejsze, gdy napiszę, co też ten skrót znaczy: Weakly Interacting Massive Particles.
Według wielu naukowców WIMPy to właśnie najlepsi kandydaci na cząstki tajemniczej ciemnej materii, która według różnych rachunków może stanowić aż do 1/4 zawartości całego Wszechświata. Ciemna materia to ciągle teoria, wiele wskazuje na to, że istnieć powinna, jednak brak nam wiedzy choćby o tym, czy w ogóle miałaby ona być. Projekt LUX jest kolejną próbą odkrycia, czym jest właśnie ta tajemnicza forma materii.
Na głębokości prawie 1,5 kilometra pod ziemią umieszczony zostanie wielki zbiornik pełen niezwykle czystej wody o wysokości niespełna 8 metrów. W tym zbiorniku znajdzie się natomiast niecałe 300 kg ciekłego gazu szlachetnego ksenonu. Plan naukowców jest taki, iż – jeśli WIMPy oczywiście w ogóle istnieją – raz na jakiś czas taka cząstka powinna zderzyć się z jądrem ksenonu i wywołać możliwy do zarejestrowania przez detektor błysk świetlny.
Jak już wspomniałem, w podobnych projektach konieczne jest schodzenie głęboko pod ziemię, by wykorzystać ogromne masy skalne jako naturalną osłonę przed promieniowaniem na powierzchni. Zgodnie z tym, co zapowiadają naukowcy, opuszczona kopalnia złota w Południowej Dakocie będzie wkrótce jednym z najmniej radioaktywnych miejsc na Ziemi!
Źródło
Grafika: Grafika prezentująca całe planowane laboratorium DUSEL w Homestake
Źródło grafiki
Credit: NSF
CERN i kolejna apokalipsa na horyzoncie
21 kwiecień 2008
Czasem jest to zadziwiające – dopiero niewiele dni temu pisałem o tym, że próbujemy dowiedzieć się dlaczego we Wszechświecie jest więcej materii niż antymaterii, a w komentarzach rozgorzała mała, kameralna dyskusja na temat trudności wytwarzania antymaterii i jej składowania – i proszę, kolejny krok został właśnie wykonany. I gdzież by miało do tego dojść, jak nie w mrocznych zakamarkach centrum badawczego CERN w Genewie, które obwiniane już jest i tak za apokaliptyczne przymiarki związane z kreacją czarnych dziur, dziwadełek i generalnie same diabelskie pomysły. Jak by tego jednak było mało, do czarnych dziur dochodzą jeszcze knowania związane z kreacją antymaterii (nic tylko kolejny pozew sądowy w drodze!).
W komentarzach do wspomnianego wpisu dyskutowaliśmy o tym, ze zasadniczym problemem jest sposób wytwarzania antymaterii i jej magazynowania, póki co daleko jeszcze do pełnego rozwiązania. Jednak nauka rzadko posuwa się dużymi skokami do przodu – takie rewolucyjne zrywy mają oczywiście swoje ogromne znaczenie, jednak lwia część odkryć i postępów dokonywanych jest drobniutkim kroczkami. Dla przypomnienia – bodajże jedyną godną tej nazwy fabryką antymaterii jest obecnie ośrodek w CERN, nie zapominajmy jednak o tym, że mówimy o mikroskopijnie małych ilościach, które uzyskiwane są podczas wysokoenergetycznych kolizji w akceleratorze. Ponieważ energie są tak potężne, również powstałe cząstki antymaterii posiadają podświetlne prędkości i tutaj ujawnia się zasadniczy kłopot – w jaki sposób badać cząstki, które mają podobne prędkości? Naukowcy z CERN poszli więc po rozum do głowy i opracowali techniczne rozwiązanie, które, co ważne, zostało sprawdzone i funkcjonuje.
Mowa o urządzeniu pod nazwą ATRAP: dwóch elektromagnetycznych pułapkach dla cząstek, które pozwalają na wyhamowanie antyprotonów i pozytonów i wytworzenie tzw. “zimnego” antywodoru. Pułapki są w stanie wyhamować cząstki, przybliżyć je do siebie oraz utrzymać ich istnienie na czas wystarczający na przykład do zmierzenia subtelnych efektów grawitacyjnych, oddziałowujących na cząstki antywodoru. W w przyszłości planowane jest wydłużanie czasu życia cząstek, by móc poznawać coraz dokładniej ich własności oraz, co jest celem nadrzędnym, zrozumieć dlaczego w końcu więcej mamy materii niż antymaterii w Kosmosie.
Urządzenie ATRAP zostało zaprojektowane, skonstruowane i uruchomione przez naukowców z niemieckiego Institut für Kernphysik (Jülich) we współpracy z kooperantami w projekcie i firmą ACCEL. Co ciekawe – dziwny zbieg okoliczności – sięgając jeszcze raz do komentarzy wspomnianego na początku wpisu: jakież zaskoczenie mnie spotkało, gdy jeden z czytelników okazał się… pracownikiem wspomnianego instytutu. Przy okazji pozdrawiam!
Wszystkich rozgorączkowanych mroczną wizją antymaterialnego piekła rozpętanego przez szaleńców z CERN spieszę jednak uspokoić – ciągle mówimy tutaj o skrajnie małych ilościach, więc prędzej znikniemy w wielgachnej czarnej dziurze wytworzonej już za parę miesięcy!
Źródło
