To-jak-w-końcu-powstały-galaktyki?
Mon, 19 Nov 2012 05:36:00 +0000
NASA opublikowała film symulujący proces tworzenia się galaktyki:
http://www.youtube.com/watch?v=_Ssc1GsqHds
Zastanawiam się nad tym filmem w kontekście różnych, sprzecznych moim zdaniem, informacji jakie dopływają ze świata nauki. Zacznijmy od przykładu takich badań:
"Czarna materia? "Jej tam po prostu nie ma"
Nowe badania wskazują na tajemniczy brak ciemnej materii w okolicach Słońca. Takie wnioski wypływają z analiz ruchów gwiazd w Drodze Mlecznej przeprowadzonych przez zespół astronomów w Chile - informuje Europejskie Obserwatorium Południowe (ESO).
Zespół naukowców z uniwersytetów chilijskich oraz z Europejskiego Obserwatorium Południowego skorzystał z kilku teleskopów w celu zbadania ruchów ponad 400 gwiazd położonych w odległościach do 13 000 lat świetlnych od Słońca. Te największe jak dotąd badania ruchów gwiazd w Drodze Mlecznej, dotyczą przestrzeni czterokrotnie większej niż wcześniejsze analizy.
Wyniki badań są zaskakujące - brak jest dowodów na istnienie ciemnej materii w najbliższym otoczeniu Słońca w Galaktyce (1).
- Masa, którą ustaliliśmy, bardzo dobrze pasuje do tego, co widzimy - gwiazd, pyłu i gazu - w obszarze wokół Słońca - mówi kierownik zespołu Christian Moni Bidin (Departamento de Astronomía, Universidad de Concepción, Chile). - Ale nie pozostawia to miejsca na dodatkową materię - ciemną materię - której się spodziewaliśmy. Nasze obliczenia pokazują, że powinna być wyraźnie widoczna w pomiarach. Ale po prostu jej tam nie ma!
Ciemna materia to tajemnicza substancja, której nie widać, a o jej istnieniu można wywnioskować jedynie poprzez oddziaływania grawitacyjne z normalną materią. Jej istnienie zostało oryginalnie zaproponowane w celu wyjaśnienia sposobu w jaki rotują galaktyki, gdyż krzywa rotacji galaktyk nie pasuje do rozkładu materii obserwowanej (gwiazd, gazu, pyłu).
Obecnie ciemna materia jest powszechnie akceptowaną koncepcją i jednym z podstawowych elementów modeli opisujących formowanie i ewolucję galaktyk. Jednak do tej pory nie udało się wykryć jej istnienia za pomocą eksperymentów w ziemskich laboratoriach.
Według aktualnych modeli teoretycznych Droga Mleczna powinna być otoczona przez halo ciemnej materii. Modele te wskazują, że w otoczeniu Słońca powinna znajdować się znacząca ilość ciemnej materii, średnio 0,4 - 1,0 kg w objętości kuli ziemskiej. Tymczasem nowe pomiary zespołu Bidina wskazują na brak takiej materii: uzyskano wynik 0,00 kg z dokładnością do 0,07 kg.
Jednym z wytłumaczeń może być fakt, że modele nie potrafią dokładnie przewidzieć kształtu halo ciemnej materii. Jeżeli halo jest bardzo wydłużone, to w okolicach Słońca rzeczywiście nie powinno być jej zbyt wiele.
- Pomimo nowych wyników, Droga Mleczna z pewnością rotuje znacznie szybciej niż może to powodować sama tylko widzialna materia. Zatem jeśli ciemna materia nie jest obecna tam, gdzie się jej spodziewaliśmy, trzeba znaleźć nowe rozwiązanie problemu brakującej masy. Nasze wyniki zaprzeczają obecnie akceptowanym modelom. Tajemnica ciemnej materii stała się jeszcze bardziej ciekawa. Przyszłe przeglądy, takie jak misja ESA Gaia, będą kluczem do dalszych badań - podsumowuje Christian Moni Bidin.
Obserwacje były prowadzone teleskopem MPG/ESO (2,2 metra), Teleskopem Leonharda Eulera (1,2 metra), Teleskopem Magellana II (6,5 metra) oraz Teleskopem Irene du Pont (2,5 metra). Pierwsze dwa znajdują się w Obserwatorium ESO La Silla w Chile, a pozostałe w Obserwatorium Las Campanas, także w Chile. Wyniki badań naukowców ukażą się w czasopiśmie The Astrophysical Journal."
Przypis (1): "raczej w tym sektorze galaktyki czyli ok. 1/1000 objętości galaktyki."
Badania nie tak w końcu małego wycinka Galaktyki pokazują, że ciemnej materii nie ma. Chyba że akurat przypadkiem tak się złożyło, że mieszkamy w takim obszarze Galaktyki, gdzie tej materii nie ma.
Z drugiej strony z artykułu poniżej wynika:
http://hipoteza.republika.pl/ciemna.html (serwis obecnie nie działa)
... że ciemna materia powinna istnieć, jeśli chce się wyjaśnić niezgodny z prawami fizyki ruch gwiazd:
"Zdaniem Very Rubin zagadkowy ruch gwiazd w galaktykach można było wyjaśnić tylko w następujący sposób: część galaktyki pozostaje dla nas niewidoczna. Co więcej, część ta stanowi większy procent masy całej galaktyki niż świecące gwiazdy. Ta niewidoczna dla nas ciemna materia musi mieć masę tak wielką, że zmusza gwiazdy do pozostania na miejscu, czyniąc z nich widzialną część niewidzialnego koła. Świecące gwiazdy poruszałyby się razem z ciemną materią. Był to rok 1970, do tego czasu nikomu nie przeszkadzało, że gwiazdy w galaktykach poruszają się wbrew prawom fizyki.
Na początku, nikt nie potraktował poważnie tej koncepcji. Minęło wiele lat zanim okazało się, że Vera Rubin miała rację. Symulacja komputerowa wykazała, że opisana przez nią ciemna materia powinna istnieć. Okazało się, że program komputerowy modelu opisującego prawidłowo ruch planet w układzie słonecznym, całkowicie zawodzi gdy ma opisać ruch galaktyk. Uwzględniając w komputerowym modelu obecność ciemnej materii, otrzymuje się natomiast doskonałą zgodność jego przewidywań z obserwowanymi ruchami galaktyki."
Problem polega tylko na tym, że symulacje (tak chętnie wykorzystywane narzędzie w astrofizyce) nie znajdują potwierdzenia w rzeczywistości. Jeśli założymy, że ci naukowcy z Chile nie popełnili jakiegoś błędu w pomiarach, to znaczy że w odległości kilkunastu tysięcy lat świetlnych od Słońca, w ramieniu spiralnym naszej Galaktyki nie ma ciemnej materii, podczas gdy zgodnie z teoretycznymi przewidywaniami powinna być.
Kolejną sprawą jest sam fakt istnienia galaktyk spiralnych przez miliardy lat. Jednym ze sposobów wyjaśniania istnienia tych galaktyk jest tzw. "Density Wave Theory", która opisana jest np. pod linkiem:
http://en.wikipedia.org/wiki/Density_wave_theory
Według tej teorii ramiona galaktyk spiralnych pozostają względnie nieruchome, chociaż tworzone są przez różne gwiazdy w różnych okresach czasu. Gwiazdy "przeskakują" z jednego ramienia do drugiego. Zastanawiam się, jak ta teoria ma się do tego filmu z NASA (na samej górze), w którym ramiona wirują wokoło centrum galaktyki? Według mnie jest to problem, bo jeśli ramiona wirują wokoło centrum galaktyki to powinny już po jednym lub dwóch obrotach owinąć się wokoło jądra galaktyki i zaniknąć. Poza tym rysunek ilustrujący orbity gwiazd w galaktyce spiralnej (według Density WT):
http://en.wikipedia.org/w/index.php?title=File:Spiral_galaxy_arms_diagram.svg&page=1
... nie jest zgodny z prawami Keplera, które opisują ruch planet. W orbitach eliptycznych, a takie są pokazane na tym rysunku, obiegane centrum masy powinno znajdować się w jednym z ognisk elipsy. Tymczasem tutaj centra te znajdują się w środku elipsy. Może to jednak jest tylko błąd na rysunku.
W kontekście omawianych wyżej badań empirycznych, warto przeczytać jeszcze jeden artykuł:
"Najnowsze wyniki badań wskazują na dużą ilość ciemnej materii w otoczeniu Słońca
Najnowsze wyniki badań przeprowadzonych przez naukowców ze Szwajcarii, Chin, Niemiec i Wielkiej Brytanii wskazują na obecność sporej ilości ciemnej materii w pobliżu Słońca.
"Mamy 99 proc. pewności, że w pobliżu Słońca znajduje się ciemna materia. Najbardziej prawdopodobna gęstość ciemnej materii jest dość spora. Może to być tylko statystyczna fluktuacja, ale bardziej prawdopodobne jest, że znaleźliśmy więcej ciemnej materii niż się spodziewano" - powiedziała Silvia Garbari z Uniwersytetu w Zurychu, główna autorka publikacji.
Naukowcy zastosowali nową technikę obliczeń i wskazują, że stosowane w ostatnich 20 latach metody nie były wolne od błędów i zaniżały ilość ciemnej materii. Po sprawdzeniu techniki na symulowanym zestawie danych, zastosowali ją do rzeczywistej bazy pozycji i prędkości około 2000 gwiazd karłów typu K w pobliżu Słońca, uzyskując nowe wartości lokalnej gęstości ciemnej materii.
Koncepcja istnienia ciemnej materii powstała w latach 30. ubiegłego wieku. Nie emituje ona promieniowania, a o jej występowaniu można wywnioskować jedynie poprzez oddziaływanie grawitacyjne z innymi obiektami. Obecnie ciemna materia jest przyjmowana jako główne wytłumaczenie obserwowanych własności w rotacji galaktyk i ruchu galaktyk w gromadach. Do dzisiaj jednak pozostaje zagadką dla astronomów oraz fizyków i nie wykryto jej eksperymentalnie.
"Jeżeli przyszłe dane potwierdzą nasz wynik, skutki będą bardzo ciekawe. Może to być pierwszy dowód na istnienie "dysku" ciemnej materii w Drodze Mlecznej, przewidywanego ostatnio przez teorię i symulacje numeryczne formowania się galaktyk. Może zachodzić też sytuacja taka, że halo ciemnej materii w naszej Galaktyce jest spłaszczone, co zwiększa lokalną gęstość ciemnej materii" - uważa Garbari.
Wyniki symulacji są zgodne z ogólnymi założeniami co do występowania ciemnej materii. Stoją jednak w sprzeczności z podanymi w kwietniu br. wnioskami z obserwacji wykonanych przez zespół naukowców z uniwersytetów chilijskich i z Europejskiego Obserwatorium Południowego, których analiza ruchów gwiazd w Drodze Mlecznej sugerowała tajemniczy brak ciemnej materii w okolicach Słońca.
Wyniki badań zostaną opublikowane w czasopiśmie naukowym "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society". (PAP)"
Czyli z jednej strony mamy wyniki badań symulacyjnych, a z drugiej wyniki badań empirycznych. Jedne przeczą drugim. Ciekawe co zrobi nauka głównego nurtu w tej sytuacji.
***********************
Jak już jesteśmy przy tym temacie to kilka dni temu obejrzałem fragmenty filmu:
https://www.youtube.com/watch?v=fJIgcihiw2Y
Film jak to film, dla mnie to nawet science fiction nie jest. Taka trochę bajka, o tym jak to ludzie odkrywają zaawansowane życie na fikcyjnej planecie Darwin IV, obiegającej gwiazdę odległą od nas o 6.5 roku świetlnego. Następnie wysyłają zaawansowaną technicznie bezzałogową misję, aby to życie zbadać. Ciekawe jest to, że w filmie występuje wiele znanych ze świata nauki osób: Prof. Hawking, Prof. Michio Kaku, którzy niejako autoryzują ten film. Na początku mowa jest o tym, że jest to model, który powinien być akceptowalny dla naukowców. Czy to co pokazano naprawdę jest akceptowalne dla ludzi takich jak Hawking?
Zaciekawiło mnie to co w minucie 10.59 mówi Prof. Kaku. Mówi że niektórzy naukowcy twierdzą, iż warunki potrzebne do tego aby powstało życie występują niezwykle rzadko. Ziemi np. potrzebny jest duży księżyc, który stabilizuje jej ruch po orbicie (inaczej Ziemia koziołkowałaby po orbicie), że potrzebny jest duży Jowisz, który czyści układ słoneczny (chodzi o to aby inne ciała niebieskie nie uderzały zbyt często w Ziemię, niszcząc życie). Prof. Kaku nie zaprzecza temu, ale twierdzi że gwiazd jest tak wiele (biliony), że na pewno istnieje bardzo wiele planet ułożonych na tyle korzystnie, że życie mogło na nich powstać.
Pomijam w tym kontekście to, że w filmie planeta Darwin IV spełniająca wszystkie te korzystne warunki odległa jest zaledwie o 6.5 roku świetlnego od Ziemi. Takie uproszczenie było konieczne, aby ich wirtualna misja mogła się odbyć w realnym czasie. Zastanawiam się natomiast nad tym, że skoro te korzystne warunki są tak rzadkie, to dlaczego poświęca się mnóstwo pieniędzy na to aby szukać życia na Marsie, co w odróżnieniu od tego filmu już fikcją nie jest:
http://www.youtube.com/watch?v=JgMXPXdqJn8 (minuta 2.25)
W badaniach mających na celu wyszukiwanie innych planet, poszukuje się też wody i jak tylko znajdzie się jej ślady, to zawsze temu towarzyszy niemal jak mantra zdanie typu: "To może oznaczać, że tam było kiedyś życie, lub istnieje ono nawet dzisiaj". Kilka przykładów:
http://www.rmf24.pl/nauka/news-nasa-znalazla-na-marsie-slad-po-plynacym-strumieniu,nId,420675
"...żyła mogła powstać w szczególnie łagodnych warunkach, które mogły być przyjazne dla życia"
http://misjamars.wordpress.com/tag/zycie-na-marsie-2/
"Z punktu widzenia astrobiologii te informacje pełnią kluczową rolę w odpowiedzi na pytanie o życie na Czerwonej Planecie."
"Łazik Curiosity został wysłany na Marsa po to, by przeanalizować geologiczną historię tego świata. Miał sprawdzić czy ta planeta , jak głosi popularna teoria, była kiedyś zdatna do podtrzymania życia. Jeżeli tak, to co się stało, że obecnie jest martwa. Curiosity może jednak rozczarować: misja jak dotąd wykazuje, że Mars był martwy od zawsze.
Curiosity przemierza Marsa w poszukiwaniu, między innymi, śladów życia."
Jak napisano w ostatnim z tych artykułów, może jednak okazać się, że Mars był martwy od zawsze. Tylko co ich to tak rozczarowuje, biorąc pod uwagę np. wcześniejszą wypowiedź Prof. Kaku? Mars przecież nie ma dużego księżyca. Tak nawiasem mówiąc ciekawe, że pomimo tego planeta ta nie koziołkuje obecnie po swojej orbicie. Co ciekawe również Wenus nie ma w ogóle księżyca, a mimo to jej oś obrotu jest praktycznie pionowa (najbardziej w Układzie Słonecznym) czyli też nie koziołkuje po swojej orbicie. Czyżbyśmy żyli w takim przedziwnym momencie ewolucji Układu Słonecznego, że akurat przypadkiem osie obrotu niemal wszystkich planet ustawiły się niemal pionowo? Poza jednym Uranem, który z osią nachylenia ponad 100 stopni, akurat jakby toczył się po orbicie. Tyle, że w tym przypadku raczej nie jest to efekt braku dużego księżyca tylko jakiegoś przedziwnego zjawiska. Jakimś cudem bowiem, pomimo takiego ułożenia osi obrotu Urana, większość jego księżyców obiega planetę w jej płaszczyźnie równikowej po niemal idealnie kołowych orbitach. To wygląda tak, jakby coś "złapało" układ Urana wraz z jego księżycami i przekręciło to wszystko razem o te 100 stopni.
Celowo nieco ironicznie używam słów "przedziwny", "cudem". Jeśli wymyśla się jakąś teorię, to powinna ona dobrze opisywać wszystkie obserwowane przypadki. Problem w tym, że w przypadku Układu Słonecznego nie opisuje tak wielu przypadków, że ewolucjoniści muszą uciekać się do katastrof. Prawie każda z planet musiała przeżyć jakąś katastrofę, aby możliwe było to co obserwujemy dzisiaj. Nawet możemy założyć że takie katastrofy miały miejsce, ale ich skutki powinny być mniej więcej podobne w każdym z obserwowanych przypadków.
Przykładowo Wenus musiała oberwać na tyle mocno, że wiruje w przeciwną stronę. Musiało to być coś tak potężnego, że było w stanie zatrzymać taką masę i rozędzić w drugą stronę. Do tego musiało uderzyć w planetę idealnie w płaszczyźnie równikowej z kierunku niemal stycznego do powierzchni planety, aby z jednej strony oś obrotu pozostała pionowa, a z drugiej aby orbita Wenus pozostała niemal kołowa (ma najmniejszy mimośród spośród planet Układu Słonecznego). Ale czy po takim uderzeniu nie powinien pozostać sporej wielkości księżyc krążący wokoło Wenus? W końcu w Ziemię też ponoć coś potężnego uderzyło, co spowodowało że taki księżyc mamy.
Ale wracając jeszcze na chwilę do kwestii poszukiwania życia poza Ziemią. Według mnie jest tutaj jakaś niekonsekwencja. Z jednej strony uważa się, że z powstaniem życia nie jest tak prosto, bo musi zostać spełnionych wiele warunków, a z drugiej strony jest rozczarowanie, że nie znaleziono go do tej pory (ani jego śladów) na najbliższej nam planecie.
Mantra pt. "tam może być życie" powtarzana jest często przy okazji odkrywania planet podobnych do Ziemi przy innych gwiazdach. Takich linków jest te poniżej jest sporo w sieci:
https://wiadomosci.onet.pl/nauka/odkryto-planete-na-ktorej-sa-warunki-do-zycia/28kds
http://www.sfora.pl/Znalezli-planete-Skywalkera-Tam-jest-zycie-a47001 Link obecnie nie działa. Odkrycie to opisano w innym artykule, choć tu bez nawiązywania do życia:
https://kosmonauta.net/2011/09/kepler-16b-tatooine/
Zastanawia mnie jedno. Z tych i wielu innych wypowiedzi wyłania się obraz taki, że życie powstaje niemal nieuchronnie gdy tylko pojawią się ku temu odpowiednie warunki (np. ciekła woda). Jeżeli tak jest, to przeprowadzenie eksperymentu pokazującego pełną biogenezę nie powinno sprawiać chyba dużych problemów. Na Wielki Zderzacz Hadronów wydano kilka miliardów dolarów, co pokazuje że rządy są skłonne do takich finansowych gestów gdy chodzi o fundamenty nauki.
Pozytywne wyniki takich badań są fundamentalne dla całej teorii ewolucji. Bez wyprodukowania w laboratorium choćby jednej żywej komórki na podstawie materii całkowicie nieożywionej mówienie o powstaniu bardziej złożonych form życia, w tym człowieka jest ciągle zawieszone w próżni.