• Artykuły
  • Forum
  • Ciekawostki
  • Encyklopedia
  • Czy kosmiczna Wstęga to zapowiedź nowego etapu w wędrówce Układu Słonecznego przez Galaktykę?

    27.05.2010. 04:17
    opublikowane przez: Redakcja Naukowy.pl

    Naukowcy z Centrum Badań Kosmicznych PAN, w artykule opublikowanym w najnowszym numerze prestiżowego czasopisma Astrophysical Journal Letters, starają się wyjaśnić naturę Wstęgi - rozcinającej niebo struktury w kształcie pierścienia, którą satelita IBEX odkrył w zeszłym roku. Autorzy publikacji sugerują, że pojawienie się pasma może mieć związek ze zbliżaniem się Układu Słonecznego do granicy obłoku materii międzygwiazdowej, którego temperaturę ocenia się na milion stopni.

    Dane napływające z amerykańskiej sondy IBEX ujawniły niedawno obecność zaskakującej struktury - gigantycznego pasma w kształcie niedomkniętego pierścienia - na niebie. Odkrycie to zostało uznane przez NASA za jedno z najważniejszych w badaniach kosmicznych z ubiegłego roku.

    Wszystkie dotychczasowe hipotezy, tłumaczące obecność Wstęgi, odwoływały się do stosunkowo bliskich zjawisk, zachodzących na peryferiach Układu Słonecznego. Ostatnio pojawiła się jednak inna hipoteza: "Wstęga istnieje, ponieważ Słońce zbliża się do granicy bardzo gorącego obłoku materii międzygwiazdowej" - mówi prof. dr hab. Stanisław Grzędzielski z Centrum Badań Kosmicznych PAN.

    Sonda IBEX, wystrzelona przez NASA na orbitę okołoziemską w październiku 2008 roku, obserwuje rozkład strumieni energetycznych atomów neutralnych (Energetic Neutral Atoms, ENA). Atomy te powstają, gdy protony gorącego gazu mieszając się z atomami gazu neutralnego wychwycą z nich elektrony.

    ENA nie mają ładunku elektrycznego, dlatego nie reagują na obecność pól magnetycznych i poruszają się po torach prostych. W okolice Ziemi docierają niewielkie ilości tych atomów - detektory satelity IBEX rejestrują od kilku ENA na sekundę do jednego na godzinę.

    Przed wystrzeleniem IBEX-a oczekiwano, że najwięcej neutralnych atomów będzie napływać z kierunku, w którym porusza się Układ Słoneczny, a najmniej z przeciwnego. Nikt nie przypuszczał, że dane z nowego satelity ujawnią gigantyczną strukturę w kształcie niedomkniętego pierścienia.

    W ostatnich miesiącach pojawiło się aż sześć propozycji wyjaśnienia pochodzenia Wstęgi - wszystkie odwoływały się do zjawisk związanych z polem magnetycznym, zachodzących na granicy heliosfery lub w jej pobliżu.

    Heliosfera to wielki bąbel w gazie lokalnego ośrodka międzygwiazdowego - efekt rozpychającego działania wiatru słonecznego (zjonizowanych cząstek emitowanych we wszystkich kierunkach przez Słońce). "Gdyby ENA tworzyły się przy granicy heliosfery, powstawałyby dość blisko, w odległości kilkuset jednostek astronomicznych od Słońca. Nasza hipoteza zakłada, że w rzeczywistości rodzą się znacznie dalej" - wyjaśnia doc. dr hab. Andrzej Czechowski z CBK PAN.

    Naukowcy z CBK PAN przypuszczają, że ENA powstają w wyniku procesów zachodzących na granicy dwóch obłoków międzygwiazdowych: chłodnego Lokalnego Obłoku Międzygwiazdowego o temperaturze 6000-7000 kelwinów (to przez niego przedziera się obecnie Układ Słoneczny) oraz bardzo gorącego Lokalnego Bąbla o temperaturze ok. miliona kelwinów (Lokalny Obłok Międzygwiazdowy znajduje się w jego wnętrzu).

    Lokalny Bąbel ma rozmiary kilkuset lat świetlnych i prawdopodobnie jest pozostałością po serii wybuchów supernowych. Znajdujące się w nim protony o dużych energiach oddziałują z neutralnym wodorem z Lokalnego Obłoku Międzygwiazdowego i właśnie ten proces prowadzi do powstania ENA. "Jeśli nasza hipoteza jest poprawna, IBEX jest pierwszym instrumentem bezpośrednio analizującym drobiny materii pochodzące z sąsiedniego obłoku galaktycznego" - mówi doc. dr hab. Maciej Bzowski, kierownik polskiego zespołu uczestniczącego w misji IBEX.

    Proces kreacji ENA powinien zachodzić na całej powierzchni styku obu obłoków, dlaczego więc na niebie obserwujemy wielki pierścień? "To złudzenie, efekt geometryczny wzmocniony przez fakt, że Układ Słoneczny porusza się w kierunku granicy między obłokami" - wyjaśnia prof. Grzędzielski.

    Jeśli powierzchnia styku obłoków jest płaska lub - lepiej - nieco wygięta w stronę Ziemi, wówczas warstwa graniczna, w której powstają ENA, wydaje się najcieńsza w kierunku ruchu, a grubsza po bokach. Z nieco podobnym efektem mamy do czynienia w przypadku ziemskiej atmosfery. Otacza ona naszą planetę powłoką jednorodnej grubości, jeśli jednak astronauta na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej spojrzy nie w kierunku środka Ziemi, a w pobliże horyzontu, zobaczy znacznie grubszą warstwę gazu.

    Opracowane w CBK PAN modele sugerują, że granica między obłokami chłodnym i gorącym może być od nas odległa nie o kilka lat świetlnych, jak dotychczas przypuszczano, lecz zaledwie o 500-2000 jednostek astronomicznych. Oznacza to, że być może już w przyszłym wieku Układ Słoneczny wniknie do wnętrza obłoku międzygwiazdowego o temperaturze miliona stopni.

    "Słońce na swej drodze wokół centrum Naszej Galaktyki często przecina takie obłoki" - uspokaja prof. Grzędzielski i podkreśla, że mają one bardzo małą gęstość, mniejszą od najlepszej próżni laboratoryjnej. Prawdopodobnym efektem wejścia w gorący obłok będzie skurczenie się heliosfery i nieznaczne zwiększenie strumienia promieniowania kosmicznego docierającego w okolice Ziemi. "Być może przyszłe pokolenia będą musiały projektować urządzenia elektroniczne nieco bardziej odporne na promieniowanie kosmiczne" - dodaje prof. Grzędzielski.

    Sonda IBEX (Interstellar Boundary Explorer), wystrzelona przez amerykańską agencję kosmiczną NASA i wyposażona w dwa czułe detektory ENA, jest pierwszym satelitą do pomiarów strumieni energetycznych neutralnych atomów dochodzących z całego nieba. IBEX ma rozmiary zbliżone do koła autobusowego; krąży wokół Ziemi po silnie eliptycznej orbicie (15 000 x 300 000 km) o czasie obiegu około ośmiu dni. Główna część misji będzie trwała dwa lata z możliwością wydłużenia, co pozwoliłoby poznać dynamikę procesów odpowiedzialnych za powstawanie ENA.

    PAP - Nauka w Polsce, Jan Pomierny

    kap


    Czy wiesz ĹĽe...? (beta)
    Interstellar Boundary Explorer (IBEX) – satelita naukowy amerykańskiej agencji kosmicznej NASA mający wykonać pierwszą mapę obszarów leżących na granicy Układu Słonecznego i przestrzeni międzygwiezdnej. Stanowi część programu Small Explorer. Lokalny Obłok Międzygwiazdowy – obłok międzygwiazdowy o rozmiarach około 30 lat świetlnych, w którym porusza się obecnie Układ Słoneczny. Układ Słoneczny wszedł do Lokalnego Obłoku Międzygwiazdowego pomiędzy 44 000 a 150 000 lat temu i pozostanie w nim jeszcze od 10 000 do 20 000 lat. Temperatura obłoku wynosi około 6000 °C, czyli jest porównywalna z temperaturą powierzchni Słońca. Jest bardzo rozrzedzony, jego gęstość wynosi 0,1 atomu na cm³ czyli około 1/5 gęstości galaktycznego ośrodka gwiazdowego (0,5 atomu/cm³), ale dwa razy gęstszy niż gaz w Bąblu Lokalnym (0,05 atomu/cm³). Dla porównania atmosfera ziemska w warunkach standardowych ma 2,7×10 molekuł na cm³. Globalne zaciemnienie (ang. global dimming) – zjawisko polegające na zaobserwowanej redukcji (średnio o około 5%) promieniowania słonecznego docierającego do powierzchni Ziemi. Proces zaciemniania zarejestrowany został w latach 1961-1990 i miał związek z gromadzeniem się w atmosferze ziemskiej sadzy i aerozoli, powstających przede wszystkim w wyniku działalności człowieka. W dekadzie 1990-2000 zaobserwowano jednak globalne rozjaśnienie (zwłaszcza nad Europą), co powiązano ze spadkiem ilości pyłów w najniższych warstwach atmosfery. Zjawisko zaciemnienia pozostawało długo w sprzeczności z obserwowanym równocześnie globalnym ociepleniem, ponieważ mimo ograniczenia promieniowania słonecznego, w ciągu XX wieku temperatura najniższych warstw atmosfery wciąż rosła. Jednak wyjaśniono tę sprzeczność poprzez przedstawienie tych zjawisk (globalnego zaciemnienia i ocieplenia) jako procesów o przeciwstawnym wpływie na średnią temperaturę na Ziemi.

    Advanced Composition Explorer (ACE) – amerykańska sonda kosmiczna, której misja jest realizowana w ramach programu Explorer. Po starcie 25 sierpnia 1997, sonda została skierowana na orbitę Lissajous wokół punktu L1 układu Ziemia – Słońce, skąd prowadzi pomiary in situ cząstek pochodzących z korony słonecznej, ośrodka międzyplanetarnego, lokalnego ośrodka międzygwiazdowego i materii galaktycznej. Dane z sondy wykorzystywane są do wczesnego ostrzegania przed burzami magnetycznymi. Heliowarkocz – tzw. ogon Układu Słonecznego, a dokładniej heliosfery. Jest to strumień cząstek wiatru słonecznego ciągnący się w kierunku przeciwnym do ruchu Słońca w przestrzeni międzygwiezdnej.

    Promieniowanie słoneczne – strumień fal elektromagnetycznych i cząstek elementarnych (promieniowanie korpuskularne) docierający ze Słońca do Ziemi. Natężenie promieniowania słonecznego docierającego do górnych granic atmosfery określone jest przez stałą słoneczną. Wielkość ta jest zdefiniowana dla średniej odległości Ziemia-Słońce i wynosi około 1366,1 W/m. Natężenie promieniowania słonecznego zmienia się w cyklu rocznym ze względu na zmiany odległości pomiędzy Ziemią a Słońcem w zakresie ±3,4%. Chwilowa wartość natężenia promieniowania słonecznego docierającego do górnych granic atmosfery może być wyznaczona ze wzoru Explorer 10 – amerykański satelita naukowy. Umieszczony na silnie wydłużonej orbicie, zbierał dane o polu magnetycznym i plazmie w sąsiedztwie Ziemi i Księżyca. Z powodu ograniczonej żywotności baterii zasilających, użyteczne dane napływały ze statku jedynie przez pierwsze 52 godziny misji. Ostatnie bity użytecznych danych napłynęły, gdy statek znajdował się w odległości 42,3 promienia Ziemi – było to o godzinie 22 czasu lokalnego. Kilka godzin później łączność ze statkiem całkowicie ustała.

    Historia poglądów dotyczących powstania i ewolucji Układu Słonecznego sięga początków XVII wieku. Mimo że teorie dotyczące początku i losów całego świata sięgają najstarszych znanych źródeł pisanych, to jednak przez większość czasu nie były one powiązane z istnieniem Układu Słonecznego, ponieważ nie było jeszcze wiadomo, że Układ Słoneczny, w obecnym znaczeniu tego pojęcia, w ogóle istnieje. Pierwszym krokiem w kierunku współczesnej teorii powstania i ewolucji Układu Słonecznego było opublikowanie przez Mikołaja Kopernika teorii heliocentrycznej, która umieściła Słońce pośrodku systemu i Ziemię w orbicie wokół niego. Ten pomysł był rozważany od tysiącleci, jednak został powszechnie zaakceptowany dopiero pod koniec XVII wieku. Pierwsze odnotowane użycie pojęcia "Układ Słoneczny" pochodzi z 1704 roku. Burza magnetyczna – nagłe i intensywne zmiany pola magnetycznego Ziemi (magnetosfery). Zaburzenia te powodowane przez koronalne wyrzuty masy ze Słońca, powstające w czasie trwania rozbłysków (burz słonecznych), wywołują gwałtowne zmiany parametrów fizycznych wiatru słonecznego. Te z obłoków cząstek naładowanych, które przemieszczają sie w kierunku Ziemi, docierają tam przeważnie po 20-70 godzinach i natrafiają na ziemską magnetosferę. Powodują także istotne zmiany w jonosferze w czasie burzy magnetycznej, która może trwać około dwóch dni. Rozróżnia się początkową fazę dodatnią i następującą potem bardziej długotrwałą ujemną.

    Superbąbel – pustka o rozmiarach setek lat świetlnych i temperaturze sięgającej 10 K, wypełniona gazem wydmuchiwanym do ośrodka międzygwiazdowego przez supernowe i wiatr gwiazdowy. Układ Słoneczny znajduje się blisko centrum starego superbąbla, znanego jako Bąbel Lokalny, którego granice są określane przez nagły wzrost pyłu ekstynkcji gwiazd na odległościach większych niż kilkaset lat świetlnych.

    Mars Reconnaissance Orbiter – amerykańska naukowo-telekomunikacyjna sonda kosmiczna, wystrzelona przez NASA w kierunku Marsa przy pomocy rakiety Atlas V 12 sierpnia 2005 roku. Na orbitę planety sonda weszła 10 marca 2006 roku. Początkowo była to wydłużona orbita eliptyczna, którą zacieśniła korzystając z tzw. hamowania atmosferycznego. Celem misji MRO jest poszukiwanie podziemnych złóż wody, badanie obecnego klimatu oraz odnajdywanie wskazówek, które pomogłyby w rekonstrukcji modelu klimatycznego planety sprzed milionów lat. Ponadto sonda ma wytypować miejsca do lądowania przyszłych misji automatycznych oraz planowanych wypraw załogowych na Czerwoną Planetę. Sonda MRO jest najnowocześniejszym pojazdem kosmicznym, jaki kiedykolwiek został wysłany z Ziemi na orbitę Czerwonej Planety. Naukowcy oczekują, że sonda zbierze więcej informacji niż wszystkie poprzednie misje marsjańskie razem wzięte. Zakończenie misji nastąpi w latach 2016–2026. Całkowity koszt misji szacowano na ok. 720 milionów USD.

    Orbita Księżyca – trajektoria, po której Księżyc porusza się wokół Ziemi; przebycie jej w całości zajmuje mu około 27,3 dnia. Księżyc i Ziemia krążą wokół barycentrum - wspólnego środka masy, leżącego w średniej odległości ok. 4675 km od środka Ziemi (w mniej więcej ¾ jej promienia). Dla porównania, odległość barycentrum od Księżyca wynosi średnio około 380 070 km (ok. 60 promieni ziemskich). Ze średnią prędkością ruchu Księżyca po orbicie wynoszącą 1,023 km/s, przemieszcza się on co godzinę o odległość kątową równą jego względnemu rozmiarowi, czyli o około 0,5°. Cechą wyróżniającą Księżyc spośród innych naturalnych satelitów planet Układu Słonecznego jest fakt, iż płaszczyzna jego orbity jest bardzo zbliżona do płaszczyzny ekliptyki, nie zaś - jak zazwyczaj - do płaszczyzny równikowej planety. Nachylenie płaszczyzny orbity księżycowej do płaszczyzny ekliptyki wynosi 5,1°, podczas gdy inklinacja osi obrotu Księżyca - jedynie 1,5°. Juno – bezzałogowa sonda kosmiczna amerykańskiej agencji kosmicznej NASA. Planowany sztuczny satelita Jowisza. Juno jest drugą misją realizowaną w ramach programu New Frontiers. Głównym zadaniem misji jest zrozumienie pochodzenia i ewolucji Jowisza, co poprawi wiedzę na temat fundamentalnych procesów formowania i wczesnej ewolucji Układu Słonecznego.

    Dodano: 27.05.2010. 04:17  


    Najnowsze