uniVersI/O



Tiedeviikko 36+37/10

Tiedeviikko sisältää jälleen kaksi edellistä viikkoa, sillä vietin suurimman osan tästä ajasta IAU Symposium 275: Jets at all scales -konferenssissa (josta todennäköisesti tulee jonkinlainen tiivistelmä vähän myöhemmin). Mutta sitten asiaan:

Tähden kuoleman spiraali

Credits: ESA/NASA/R. Sahai

Tutkijat ovat havainneet uskomattoman säännöllisen spiraalimaisen muodostelman käyttäen Hubble -avaruusteleskoopin Advanced Camera for Surveys -instrumenttia. Kyseessä ei ole spiraaligalaksi vaan esi-planetaarinen sumu IRAS 23166+1655, joka on paksun pölypilven taakse piiloutuneen tähden LL Pegasi (tai AFGL 3068) ympärillä. Spiraalin muodostava materia liikkuu noin 15 kilometriä sekunnissa ja mittaamalla spiraalin kerrosten etäisyyden toisistaan (noin 0.035 valovuotta) tutkijat pystyivät arvioimaan kerrosten pyyhkäisevän saman kohdan avaruudessa noin 710 vuoden välein. Näin säännöllinen kuvio edellyttää säännöllistä fysikaalista prosessia sen syntymiseltä ja tutkijat huomasivat LL Pegasin olevan kaksoistähti käyttäen infrapunahavaintoja Keck II -teleskoopilla (infrapunasäteily läpäisee pölypilven helpommin kuin näkyvä valo). Havaintojen perusteella tutkijat pystyivät arvioimaan LL Pegasin tähtien kiertoajaksi toistensa ympäri olevan 810 M-0.5 vuotta olettaen, että molemmat tähdet painavat saman verran (=M). Samojen havaintojen mukaan toinen tähdistä on vanhempi, elämänsä loppuvaiheessa oleva, materiaa menettävä hiilitähti ja toinen nuorempi, noin Auringon massainen tähti. Hiilitähti on normaali, noin Auringon massainen tähti, joka on fuusioinut kaiken vetynsä heliumiksi ja vedyn loputtua alkanut fuusioida heliumia hiileksi. Tämä prosessi aiheuttaa tähden pullistumisen ja voimistuva säteilypaine puhaltaa tähden ulkokuoren valtavana tähtituulena avaruuteen. Tähtituuli on pallosymmetrinen, mutta tähden kiertäessä toista tähteä, tähtituuli muodostaa spiraalimaisen kuvion pyörivän sprinklerin tapaan. Kaksoistähden kiertoaika-arvio onkin erittäin lähellä spiraalin kerrosten etäisyydestä saatua aika-arviota, joten todennäköisesti yllä kuvailtu mekanismi on spiraalikuvion syntymekanismi. Jotta pystymme kuitenkin ylipäätään näkemään tämän spiraalin, täytyy sitä valaista taustalta jollain, samaan tapaan kuin Aurinko valaisi pyörivästä ohjuksesta vuotavan polttoainesuihkun Norjan taivaalla viime vuonna. Valo ei kuitenkaan voi tulla itse kaksoistähdestä, sillä se on tähtituulen synnyttämän paksun pölysumun peitossa, joten tutkijat arvevat itse galaksin kaikkien tähtien yhteenlasketun valon valaisevan spiraalia. Spiraali näyttäisikin olevan kirkkaampi oikealta laidaltaan, jossa galaksin taso ja näin ollen suuri määrä tähtiä sijaitsee.

Tieteellinen artikkeli

Elämä alkoi ehkä kunnon rysäyksellä

Yksi kuuluisimpia elämän syntyä tutkivista kokeista on Stanley Millerin koe, jolla hän osoitti, että Maapallon esi-ilmakehä pystyisi synnyttämään aminohappoja, jotka ovat proteiinien rakennuspalikoita. Myöhemmin tutkijat ovat kuitenkin osoittaneet, että Maapallon esi-ilmakehän koostumus ei itseasiassa vastaa Millerin kokeessa käytettyä koostumusta. Nyt kuitenkin Nature Chemistry -lehdessä julkaistu artikkeli ehdottaa, että komeetan shokkiaalto sen törmätessä Maahan pystyisi synnyttämään elämän tarvitsemat biologiset osaset huolimatta siitä, mikä Maapallon ilmakehän koostumus oli. Komeetat sisältävät yksinkertaisia orgaanisia yhdisteitä kuten ammoniakkia (salmiakkia!) ja etanolia, mutta ei lähellekkään niin monimutkaisia yhdisteitä kuten aminohappoja. Komeetoilla näyttäisi olevan kuitenkin oma tapansa synnyttää aminohappoja. Ensinnäkin niitä on paljon ja Maapalloon törmäsi todennäköisesti valtava määrä komeettoja tuoden arviolta 1013 kilogrammaa orgaanista materiaalia vuosittain Maapallolle satojen miljoonien vuosien ajan. Toiseksi komeettojen törmäykset olivat vähintäänkin väkivaltaisia prosesseja, joissa epätavallisia kemiallisia prosesseja saattoi tapahtua, mitä ei olisi tapahtunut ’normaaleissa’ sen aikakauden olosuhteissa. Näin ollen tutkijat ajoivat molekyyliskaalan simulaatioita supertietokoneilla, joissa tutkittiin mitä tapahtuu kun shokkiaalto kulkee komeettojen tuoman orgaanisen aineen läpi. Shokkiaalto luo nopeasti olosuhteet, joissa yksinkertaiset yhdisteet hajoavat ja luovuttavat vetyioneita, muodostaen hiili-typpiyhdisteitä, jotka ovat olennaisia osasia aminohapoissa ja nukleotideissä. Shokkiaallon aiheuttaman paineen olessa suurimmillaan, jopa kymmenen atomin ketjut olivat mahdollisia. Shokkiaallon liikkuessa nopeasti eteenpäin, juuri syntyneet yhdisteet eivät hajonneet ja näin ollen jäljelle jäi runsaasti glysiiniä, yksinkertaisinta aminohappoa sekä sinihappoa ja formaldehydiä, jotka voivat synnyttää monimutkaisempia aminohappoja reagoidessaan toistensa kanssa. Nykyään tutkijat uskovat elämän syntyneen kuitenkin RNA-maailmassa, jossa proteiineja ei ollut, aminohappojen ollessa mukana vain joissain tärkeissä kemiallisissa reaktioissa. Siitä huolimatta ko. tutkimus luo valoa siihen, miten elämä on voinut alkaa käyttää aminohappoja matkalla proteiinien tuotantoon. Jos yksinkertaisia aminohappoja oli jo valmiiksi helposti tarjolla on evoluutio voinut yksinkertaisesti valita tavan käyttää niitä.

Tieteellinen artikkeli

Hienorakennevakio ei ehkä olekaan vakio

Credit: Berengut/UNSW

Tutkiessaan maailmankaikkeutta tähtitieteilijät luottavat fysikaalisten prosessien olevan avaruuden kaukaisimmassa kolkassa samanlaiset kuin Maan päällä mitatut. Havaintojen mukaan tämä oletus näyttäisi pätevän erityisen hyvin. Mikäli fysiikan lakien vakiot vaihtelisivat suuresti paikasta toiseen ei tähtiä tai galakseja muodostuisi, mutta koska näemme niitä niin kaukana kuin havaintolaitteet antavat myöten, ainakin näkyvän maailmankaikkeuden alueella vakiot ovat tosiaan vakioita. Tästä huolimatta uusi tutkimus (tosin vasta lähetetty arvioitavaksi Physical Review Letters -lehteen) näyttäisi osoittavan, että yhden universumin vakion, hienorakennevakion, arvo vaihetelisi riippuen mihin suuntaan maailmankaikkeutta tarkastellaan. Hienorakennevakio kuvaa sähkömagneettisen vuorovaikutuksen suuruutta ja se on osa vedyn rakenteen kvanttimekaanista kuvausta määrittäen sallitut elektronien energiatasot atomissa. Ensialkuun tuntuu hieman oudolta, että tähtitieteen havaintoja käytetään atomiskaalan ilmiöiden tutkimisessa, mutta havaitsemalla tähtitieteellisten kohteiden energiaspektrejä, atomien energiatasot näkyvät niissä absorptio- ja emissioviivoina. Atomien absorboidessa sopivan aallonpituuden omaavan säteilyn fotoneja vastaten energiaa, jolla elektroni voi siirtyä energiatasolta toiselle, se jättää energiaspektriin kuopan kyseisen energian kohdalle ja päinvastoin atomin emittoidessa fotonin elektronin pudotessa ylemmältä energiatasolta alemmalle, se muodotaa piikin kyseisen energian kohdalle spektriin. Ko. tutkimuksessa tutkijat havaitsivat 300 galaksin energiaspektrejä ja havaitsivat pieniä muutoksia energiaspektrien absorptioviivojen paikoissa, jotka voivat syntyä mikäli hienorakennevakio ei olisikaan vakio. Käyttäen kahta teleskooppia sekä pohjoisella (Keck) että eteläisellä (VLT) pallonpuoliskolla tutkijat huomasivat, että hienorakennevakio on hitusen pienempi pohjoisella pallonpuoliskolla ja hitusen suurempi eteläisellä pallonpuoliskolla. Tämä hitunen on kuitenkin melko pieni, vain yksi sadastuhannesosa ja sillä ei olisi suurta merkitystä näkyvän maailmankaikkeuden rakenteen kannalta. Kuitenkin tutkijat spekuloivat, että hienorakennevakion ei-vakioisuudella on merkitys suuremman mittakaavan etäisyyksillä kuin näkyvän maailmankaikkeuden. Tutkijat ehdottavat tulosten olevan ristiriidassa Einsteinin ekvivalenssiperiaatteen kanssa ja osoittavan maailmankaikkeuden olevan hyvin suuri (jossa näkyvä maailmankaikkeus on vain pieni osa), missä hienorakennevakio voi vaihdella hyvinkin paljon muuttaen paikallisia fysiikan lakeja. Näin ollen oma maailmankaikkeuden kolkkamme olisi kuin pieni keidas, jossa elämän synty on mahdollista. Tämä lähestymistapa poistaisi myös ns. hienosäädetyn kaikkeuden ongelman ilman tukeutumista sellaisiin konsepteihin kuin multiversumi. Kaikesta huolimatta kyseinen tutkimus on vasta ensimmäinen laatuaan ja näin mullistavalle tulokselle vaaditaan lisää varmistavia havaintoja (skeptinen näkökulma löytyy esim. täältä). Joten sanoisin, että tämä tutkimus kuuluu ’stay tuned’ -kategoriaan.

Viikon kuva

Astronomy Photographer of the Year -kisan voittokuva ’Blazing Bristlecone’:

Credits: Tom Lowe

Viikon video

Lähes 400 km/h, yli 10 G:n kiihdytysvoimat ja senttien päässä maasta: muutto- ja kanahaukan uskomattomat lentotaidot (katso erityisesti loppupuolella oleva metsäosuus)

Advertisements

Trackbacks & Pingbacks

  1. Tiedeviikko 2010 Top 10 « uniVersI/O pingbacked : 6 years, 7 months ago

Kommentit



Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out / Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s

%d bloggers like this: