Zespół naukowców z University of Hawaii i University of Kyoto odkrył, że atmosfera naszej planety brzmi jak gigantyczny dzwon.

 

Według naukowców energia przechodząca przez niebo, generowana przez zmiany ciśnienia atmosferycznego i przyciąganie grawitacyjne ciał niebieskich, takich jak Księżyc i Słońce, tworzy fale, które rezonują wokół planety, podobnie jak fale dźwiękowe rezonują w dzwonie. Pomimo tego, że mają różny charakter, zasada działania jest w dużej mierze podobna.

 

Jak odkryli naukowcy, fale atmosferyczne nie wznoszą się i nie załamują tak gwałtownie, jak ich odpowiedniki w oceanie. Mimo to są dość rozpoznawalne, jeśli wiesz, gdzie szukać: poruszające się kieszenie zwartego powietrza o długości tysięcy kilometrów. Poprzednie badania koncentrowały się na zlokalizowanych przestrzeniach i ograniczonych skalach czasowych, umożliwiając wykrycie tych fal niebieskich o długości od 1000 do 10 000 km iw odstępach kilku godzin.

 

Ale teraz naukowcom udało się znacznie rozszerzyć te możliwości dzięki pogodowej bazie danych ERA5, która zapewnia godzinowe szacunki wielu globalnych zmiennych atmosferycznych, lądowych i oceanicznych w czasie rzeczywistym w ciągu pięciu dni i zawiera zweryfikowane historyczne zbiory obserwacji.

 

Korzystając z tych danych, autorzybadania, przez 38 lat badali statystyki ciśnienia atmosferycznego, koncentrując się na falach o częstotliwości od 2 do 33 godzin i długości większej ponad 5000 kilometrów, które przemierzają kulę ziemską z prędkością przekraczającą 1000 kilometrów na godzinę. Pozwoliło im to zauważyć, że gdy fale przemieszczają się w powietrzu na określonej wysokości i z określoną prędkością, rezonują w atmosferze, tworząc zjawisko podobne do tego, jak fale dźwiękowe rezonują wewnątrz dzwonu.

 

 

Co ciekawe, nowe badanie po prostu potwierdziło XIX-wieczną teorię. Odkrycie potwierdziło teorię globalnych oscylacji zaproponowaną w XIX wieku przez francuskiego fizyka i matematyka Pierre-Simona Laplace'a. Zdaniem naukowców obserwowane przez nas globalne częstotliwości i wzorce są zgodne z przewidywaniami teoretycznymi.

 

Nowe badanie opisuje, w jaki sposób zespół naukowców zidentyfikował dziesiątki przewidywanych kształtów fal, w tym fale Rossby'ego, które mają niską częstotliwość i są skierowane na zachód. Naukowcy zidentyfikowali również obecność fal Kelvina rozchodzących się w kierunku wschodnim.

 

 

Obserwacje supermasywnych czarnych dziur w centrach galaktyk wskazują na prawdopodobne źródło ciemnej energii – „brakującego” 70% wszechświata.

 

Pomiary starożytnych i uśpionych galaktyk pokazują, że czarne dziury rosną bardziej niż oczekiwano, zgodnie ze zjawiskiem przewidzianym przez teorię grawitacji Einsteina. Wynik potencjalnie oznacza, że ​​nie trzeba dodawać nic nowego do naszego obrazu wszechświata, aby wyjaśnić ciemną energię: źródłem są czarne dziury połączone z grawitacją Einsteina.

 

Do takiego wniosku doszła grupa 17 naukowców z 9 krajów, kierowana przez Uniwersytet Hawajski, w skład której wchodzili fizycy z Imperial College London i STFC RAL Space. Prace zostały opublikowane w dwóch artykułach w The Astrophysical Journal i The Astrophysical Journal Letters.

 

Zdaniem ekspertów to niesamowity wynik. Naukowcy zaczęli od przyjrzenia się, jak czarne dziury rosną w czasie i znaleźli odpowiedź na jedno z największych pytań w kosmologii. Jeśli teoria jest poprawna, zrewolucjonizuje całą kosmologię, ponieważ w końcu mamy rozwiązanie pochodzenia ciemnej energii, które wprawiało w zakłopotanie kosmologów i fizyków teoretyków od ponad 20 lat.

 

W latach 90tych XX wieku odkryto, że rozszerzanie się wszechświata przyspiesza – wszystko oddala się od wszystkiego w coraz szybszym tempie. Trudno to wyjaśnić - przyciąganie grawitacyjne między wszystkimi obiektami we wszechświecie powinno spowolnić ekspansję. Aby to wyjaśnić, zasugerowano, że „ciemna energia” jest bardziej odpowiedzialna za rozpychanie rzeczy niż grawitacja. Było to spowodowane koncepcją zaproponowaną przez Einsteina, ale później odrzuconą, o „stałej kosmologicznej”, która przeciwstawia się grawitacji i zapobiega zapadnięciu się wszechświata.

 

Koncepcja ta została wskrzeszona wraz z odkryciem przyspieszającej ekspansji Wszechświata, której głównym składnikiem jest rodzaj energii zatopionej w samej czasoprzestrzeni, zwany energią próżni. Energia ta oddala wszechświat od siebie, przyspieszając ekspansję. Jednak czarne dziury stanowiły problem – ich niezwykle silnej grawitacji trudno się oprzeć, zwłaszcza w centrach, gdzie wszystko zapada się w osobliwość.

 

Nowy wynik pokazuje, że czarne dziury zyskują masę w sposób, który zawiera energię próżni, zapewniając źródło ciemnej energii i eliminując potrzebę tworzenia się osobliwości w centrum. Wniosek został wyciągnięty w wyniku zbadania dziewięciu miliardów lat ewolucji czarnej dziury. 

 

Czarne dziury powstają, gdy masywne gwiazdy zbliżają się do końca swojego życia. Kiedy znajdują się w centrach galaktyk, nazywane są supermasywnymi czarnymi dziurami. Zawierają w sobie miliony lub miliardy mas Słońca na stosunkowo małej przestrzeni, tworząc niezwykle silną grawitację.

 

 

Czarne dziury mogą powiększać się poprzez akrecję materii, na przykład pożeranie gwiazd, które podejdą zbyt blisko, lub łączenie się z innymi czarnymi dziurami. Aby dowiedzieć się, czy same te efekty mogą wyjaśnić wzrost supermasywnych czarnych dziur, zespół przeanalizował dane z dziewięciu miliardów lat.

 

Naukowcy przyjrzeli się gigantycznym galaktykom eliptycznym, które ewoluowały we wczesnym Wszechświecie, a następnie przeszły w stan uśpienia. Uśpione galaktyki zakończyły formowanie się gwiazd, pozostawiając niewiele materiału do akrecji czarnej dziury w centrum, co oznacza, że ​​dalszego wzrostu nie można wytłumaczyć tymi normalnymi procesami astrofizycznymi.

 

Porównanie obserwacji odległych galaktyk (kiedy były młode) z lokalnymi galaktykami eliptycznymi (które są stare i martwe) wykazało znacznie więcej niż przewidywano wzrostu w wyniku akrecji lub fuzji: współczesne czarne dziury są 7-20 razy większe niż były 9 miliardów lat z powrotem.

 

Dalsze pomiary z pokrewnymi populacjami galaktyk w różnych punktach ewolucji Wszechświata wykazują zgodność między rozmiarem Wszechświata a masą czarnych dziur. Pokazują, że zmierzoną ilość ciemnej energii we wszechświecie można wytłumaczyć energią próżni czarnej dziury.

 

Jest to pierwszy dowód obserwacyjny, że czarne dziury faktycznie zawierają energię próżni i że są one „powiązane” z rozszerzaniem się Wszechświata, zwiększając swoją masę wraz z rozszerzaniem się Wszechświata – zjawisko zwane „sprzężeniem kosmologicznym”. Jeśli dalsze obserwacje to potwierdzą, kosmologiczne powiązanie zmieni nasze rozumienie, czym jest czarna dziura.

Międzynarodowy zespół astronomów odkrył tajemniczą „upiorną” poświatę otaczającą Układ Słoneczny, ale jej dokładne pochodzenie pozostaje nieznane. Zostało znalezione przez odjęcie znanego rozproszonego światła międzyplanetarnego i międzygwiezdnego od pozagalaktycznego tła. Otrzymana wartość okazała się większa niż wartość zmierzona z obserwacji stacji New Horizons, znajdującej się poza orbitą Plutona. Wyniki badań zostały opublikowane w czasopismach The Astronomical Journal i The Astrophysical Journal Letters.

 

W ramach projektu SKYSURF naukowcy przeanalizowali 249 861 zdjęć nieba wykonanych przez kamery szerokokątne Kosmicznego Teleskopu Hubble'a (HST), aby uwzględnić całe światło pochodzące ze źródeł takich jak planety, gwiazdy, galaktyki i pył. Celem badania był pomiar pozagalaktycznego światła tła (EBL) z wykluczeniem światła zodiakalnego (ZL) i rozproszonego światła galaktycznego (DGL) z całego rozproszonego (rozproszonego) światła kosmicznego.

 

Światło zodiakalne to słaba poświata w obszarze gwiazdozbiorów zodiaku, powstająca w wyniku rozproszenia światła słonecznego na nagromadzeniu cząstek pyłu leżących w płaszczyźnie Układu Słonecznego. Galaktyczne jasne tło jest spowodowane światłem gwiazd Drogi Mlecznej rozproszonym na obłokach międzygwiazdowych. Większość pozagalaktycznego światła tła pochodzi z odległych galaktyk i aktywnych jąder galaktycznych. EBL jest dominującym tłem we wszechświecie po kosmicznym mikrofalowym tle i uważa się, że składa się z promieniowania ultrafioletowego o krótkiej długości fali (0,1 mikrometra) i promieniowania dalekiej podczerwieni o dużej długości fali (1000 mikrometrów).

 

Aby ograniczyć jasność pozagalaktycznego światła tła, naukowcy porównali najciemniejsze obrazy HST z teoretycznymi modelami światła zodiakalnego, a także skorygowali DGL, używając modelu promieniowania rozproszonego ośrodka międzygwiazdowego Drogi Mlecznej. W przypadku zdjęć wykonanych przy użyciu szerokopasmowych filtrów podczerwieni F125W, F140W i F160W jasność rozproszonego tła przy długości fali 1,25-1,6 mikrometra wynosiła odpowiednio 29, 40 i 29 nanowatów na metr kwadratowy na steradian (jednostka kąta bryłowego).

 

 

Jest to górna granica jasności światła pozagalaktycznego, ponieważ naukowcy nie byli w stanie dokładnie określić jasności pierwszego planu. Nie bierze też pod uwagę takiego potencjalnego źródła światła rozproszonego, jak słaby, rozproszony, kulisty obłok pyłu kometarnego w Układzie Słonecznym. Obserwacja tego pyłu w przyszłości pomoże zaktualizować modele światła zodiakalnego, aby lepiej ograniczyć EBL.

 

Na istnienie tego pyłu wskazuje fakt, że sonda New Horizons, kierując się w przestrzeń międzygwiazdową, zarejestrowała znacznie słabsze promieniowanie rozproszone niż Hubble. Tak więc najprawdopodobniej istnieje dodatkowy składnik między Ziemią a miejscem, w którym mierzono New Horizons, który nie jest brany pod uwagę przez obecne modele światła zodiakalnego.