CP v2

Tag: Spektroskopija

  • Astronomai rado švytintį žalią baltąją nykštukę: tokios spalvos įprastos žvaigždės neturi

    Astronomai rado švytintį žalią baltąją nykštukę: tokios spalvos įprastos žvaigždės neturi

    Žalia žvaigždė, kurios neturėtų būti

    Nors nakties danguje žvaigždės atrodo balkšvos, jų spalvos spektras platus: nuo raudonų iki melsvų atspalvių. Tačiau ryškiai žalių žvaigždžių beveik neaptinkama, nes žvaigždės skleidžia šviesą daugelyje bangų ilgių, o žmogaus akis sumą dažniausiai suvokia kaip baltą ar gelsvą.

    Mokslininkai paskelbė aptikę išimtį: baltąją nykštukę WD J1330+6435, kuri, pagal skaičiavimus, iš arti atrodytų įspūdingai žalsva. Tyrimui vadovavo Varviko universiteto astrofizikas Markas Hollandsas, o rezultatai publikuoti žurnale RAS Techniques and Instruments.

    Kodėl baltosios nykštukės gali švytėti keistai

    Baltosios nykštukės yra mirusių žvaigždžių likučiai: kai Saulės tipo žvaigždės išnaudoja branduolinį kurą, jos nusimeta išorinius sluoksnius, o šerdis lieka kaip itin tankus objektas. Tokiame kūne masė gali prilygti Saulei, bet dydis būti panašus į Žemės.

    Šių objektų gravitacija tokia didelė, kad jų atmosferos tampa neįprastai tankios, o atomai joje sąveikauja kitaip nei įprastose žvaigždėse. Dėl to elementai sugeria šviesą platesnėse spektro juostose ir gali „išryškinti“ netikėtus atspalvius.

    Ką parodė WD J1330+6435 analizė

    Mokslininkai atrinko kelias dešimtis neįprastų spektrinių savybių baltųjų nykštukių ir modeliais apskaičiavo, kaip jų šviesą suvoktų žmogaus akis. Simuliacijos parodė, kad kai kurios jų atrodytų rausvos, violetinės, žydros ar melsvos, tarsi „uždraustų“ atspalvių įprastoms žvaigždėms.

    WD J1330+6435 išsiskyrė labiausiai: jos paviršiaus temperatūra siekia apie 4 240 kelvinų, tačiau svarbiausias veiksnys yra atmosferos chemija. Natrio sugertis, pasak tyrėjų, plačiai „uždengia“ oranžinę ir gelsvą spektro dalį, o kalcis slopina violetinę, todėl regimoje šviesoje sustiprėja žalias atspalvis.

    „Šios baltosios nykštukės atmosferoje esantys natrio pėdsakai sugeria oranžinę spektro dalį, palikdami vaiduoklišką žalią švytėjimą“, – sakė Markas Hollandsas.

    Užuominos apie prarytą planetinę sistemą

    Tyrėjai atkreipė dėmesį, kad WD J1330+6435 atmosferoje fiksuojami tokie elementai kaip natris, kalcis ir litis. Tokie „metalai“ (astronomijoje taip vadinami sunkesni už helį elementai) baltųjų nykštukių atmosferose dažnai laikomi užuomina, kad žvaigždė į save „įtraukė“ uolinių kūnų liekanas.

    Tokie požymiai svarbūs tiriant mirusių planetinių sistemų istoriją, nes baltųjų nykštukių spektrai gali veikti kaip cheminė „ataskaita“ apie suirusias planetas, asteroidus ar jų nuolaužas. Tyrėjai taip pat pabrėžė, kad ne kiekviena neįprasta spalva automatiškai reiškia planetinės medžiagos „kanibalizmą“, tačiau spalviniai ir spektriniai nukrypimai tampa vis svarbesniu diagnostikos įrankiu.

    Analizėje, kurioje vertinta 152 netolimos baltosios nykštukės, tyrėjai nustatė, kad tik penkios turėjo spalvas, ryškiai nukrypstančias nuo tų, kurias būtų galima paaiškinti vien temperatūra. Tai rodo, kad ypač neįprasti atspalviai yra reti, bet moksliškai vertingi.

  • Jameso Webbo teleskopas pagavo keistą signalą iš tuščios kosmoso vietos: mokslininkai sutrikę

    Jameso Webbo teleskopas pagavo keistą signalą iš tuščios kosmoso vietos: mokslininkai sutrikę

    Keistas radinys Ultra Deep Field zonoje

    Pietiniame Fornakso žvaigždyne esanti dangaus sritis, vadinama Hubble Ultra Deep Field, astronomams pažįstama iki smulkmenų: joje užfiksuota beveik 10 000 galaktikų. Vis dėlto būtent čia Jameso Webbo kosminis teleskopas aptiko signalą, kuris neatitinka įprastų paaiškinimų.

    Tyrėjai praneša, kad labai mažoje lauko dalyje užfiksuota ryški emisijos linija, nors ankstesniuose to paties dangaus lopinėlio stebėjimuose jokio šaltinio nematyti. Signalas pasirodė ne kartą, o du kartus, stebėjimus skiriant 88 dienoms.

    Kaip aptiktas signalas, kurio neturėjo būti

    Šis aptikimas atliktas naudojant Jameso Webbo artimojo infraraudonojo spektrografo „NIRSpec“ duomenis. Skirtingai nei įprastai, kai spektroskopijai parenkami iš anksto žinomi objektai, komanda beveik visus prietaiso užtvarus paliko atvirus ir ieškojo emisijos linijų „aklai“.

    Metodas, kuriuo ieškota silpnų ir anksčiau nepastebėtų objektų, leido patikimai susieti šešis aptikimus su tolimomis galaktikomis. Tačiau septintasis atvejis išsiskyrė: užfiksuota viena ryški linija apie 1,6 mikrometro bangos ilgyje, bet nematyti jokio aiškaus objekto, kuris ją skleistų.

    Ypač svarbu tai, kad signalas užfiksuotas abiejuose stebėjimų languose ir skirtingais teleskopo orientacijos kampais. Tai sumažina tikimybę, kad rezultatas yra techninis artefaktas ar atsitiktinis duomenų apdorojimo sutrikimas.

    Kodėl tai glumina astronomus

    Spektroskopijoje viena emisijos linija paprastai neleidžia patikimai nustatyti, kas yra šaltinis, nes reikia žinoti jo raudonąjį poslinkį ir atstumą. Visatai plečiantis, šviesos bangos ilgėja, todėl tas pats infraraudonasis signalas gali reikšti skirtingus fizinius scenarijus.

    Tyrėjai pabrėžia dar vieną paradoksą: emisijos linija buvo tokia ryški, kad ji, tikėtina, būtų buvusi pastebėta ir ankstesniuose Jameso Webbo vaizdiniuose stebėjimuose, atliktuose 2022 metais. Tai kelia prielaidą, kad šaltinis galėjo būti trumpalaikis ir tiesiog tuo metu neaktyvus.

    Galimų paaiškinimų yra keli, tačiau nė vienas nėra įtikinamas: labai tolima ankstyvos Visatos galaktika, artimesnė galaktika su neįprastai „vieniša“ linija, supernova arba įvykis, kai juodoji skylė suardo žvaigždę. Pastarasis scenarijus teoriškai gali sukurti stiprų spektrinį signalą, net jei aplinkiniame diapazone objektas vos matomas.

    Ką darys toliau

    Mokslininkai teigia, kad būtini papildomi stebėjimai, kurie patvirtintų raudonąjį poslinkį ir padėtų identifikuoti fizinę emisijos kilmę. Gilesnė ir jautresnė spektroskopija galėtų atskleisti papildomas linijas, kurios leistų tiksliai nustatyti, ar tai ekstremalių sąlygų galaktika, trumpalaikis sprogimas, ar kitas retas reiškinys.

    Šis atvejis primena, kad net geriausiai ištirtose dangaus srityse gali slėptis netikėtų, trumpai sužybsių reiškinių. Jameso Webbo jautrumas infraraudonajame diapazone vis dažniau leidžia aptikti objektus ir procesus, kurių ankstesnės kartos teleskopai tiesiog nepajėgdavo užfiksuoti.

  • Mokslininkai aptiko netikėtą būdą įtarti Parkinsoną: svarbi užuomina slypi bamboje

    Bamba gali atrodyti kaip visiškai nereikšminga kūno vieta, tačiau mokslininkai pastebi, kad ji gali slėpti biocheminių užuominų apie sveikatos būklę. Naujas pilotinis tyrimas rodo, kad bamboje paimtuose mėginiuose aptinkamų lakiųjų organinių junginių visuma skyrėsi tarp žmonių, sergančių skirtingomis ligomis.

    Tyrimo autoriai pabrėžia, kad tai tik ankstyvas etapas, o išvados dar nėra pritaikomos praktinei diagnostikai. Vis dėlto kryptis laikoma perspektyvia, nes organizmo išskiriami junginiai kartais atspindi medžiagų apykaitos ir mikrobiomos pokyčius.

    Kaip vyko tyrimas

    Tyrime dalyvavo 24 žmonės, suskirstyti į keturias vienodo dydžio grupes. Įtraukti 6 dalyviai, sergantys Parkinsono liga, 6 turintys lengvų kognityvinių sutrikimų, 6 sirgę COVID-19 ir 6 sveiki kontrolinės grupės asmenys.

    Kiekvienam dalyviui buvo paimti tepinėliai iš bambos, nosies ir srities prie ausies. Tuomet mėginiai analizuoti vertinant lakiuosius organinius junginius, kurie sudaro savotišką cheminį mėginio profilį.

    Analizei naudota lazerinė fotoakustinė spektroskopija, leidžianti fiksuoti junginių signalus ir palyginti jų visumą tarp grupių. Ryškiausi skirtumai, pagal autorius, matėsi nosies ir bambos mėginiuose.

    Ką pastebėjo Parkinsono grupėje

    Parkinsono liga sergančių dalyvių mėginiai demonstravo panašesnį tarpusavyje cheminį „piršto atspaudą“ nei kitų grupių. Tyrėjai taip pat pakartotinai paėmė papildomus mėginius iš 3 Parkinsono liga sergančių pacientų po dviejų savaičių.

    Šie pakartotiniai mėginiai vėl pateko į tą pačią cheminio panašumo grupę, kas, autorių vertinimu, leidžia manyti, kad užfiksuotas signalas gali būti ne atsitiktinis. Vis dėlto tai dar nėra įrodymas, kad būtent bamba tinka ligai nustatyti.

    Kodėl tai dar ne diagnostika

    Mokslininkai akcentuoja, kad imtis buvo labai maža, todėl pagal šiuos duomenis negalima teigti, jog bambos kvapo ar cheminės sudėties analizė gali diagnozuoti Parkinsono ligą. Tokiems tikslams reikėtų didelių, skirtingų šalių ir centrų patvirtintų tyrimų.

    Rezultatams galėjo turėti įtakos amžius, higienos priemonės, kvepalai, odos priežiūros produktai bei kiti aplinkos veiksniai. Tyrėjai taip pat atkreipė dėmesį, kad mažoje grupėje amžius ir diagnozė galėjo būti per glaudžiai susiję, todėl jų poveikį sunku atskirti.

    Nepaisant ribojimų, darbas papildo augantį mokslinių tyrimų lauką, kuriame ieškoma neinvazinių biologinių žymenų pagal žmogaus išskiriamus lakiuosius junginius. Kitas žingsnis, pasak tyrėjų, būtų didesnės apimties tyrimai su panašaus amžiaus dalyviais ir griežtai suvienodintomis mėginių paėmimo sąlygomis.

  • Mįslė išspręsta: mokslininkai perskaičiavo Saulę ir rado net 55 proc. daugiau sidabro

    Mįslė išspręsta: mokslininkai perskaičiavo Saulę ir rado net 55 proc. daugiau sidabro

    Mokslininkai skelbia, kad Saulėje gali būti gerokai daugiau sidabro, nei manyta iki šiol – nauji skaičiavimai rodo apie 55 proc. didesnę šio elemento gausą. Taip priartėjama prie atsakymo į seną klausimą, kodėl kai kuriuose senoviniuose meteorituose sidabro aptinkama daugiau nei Saulės sudėtyje.

    Problema ilgą laiką atrodė paradoksali: meteoritai ir Saulė susiformavo iš tos pačios dujų bei dulkių sankaupos maždaug prieš 4,6 milijardo metų. Jei pradinė medžiaga buvo panaši, logiška tikėtis artimų cheminių „parašų“, tačiau sidabro skaičiai ilgai nesutapo.

    Komanda, kurios rezultatai publikuoti žurnale „Astronomy & Astrophysics“, sidabro kiekį įvertino iš naujo, analizuodama Saulės šviesos spektrą. Būtent pagal tai, kaip tam tikro ilgio bangas sugeria atomai Saulės atmosferoje, astronomai sprendžia, kokių elementų ir kiek jų yra žvaigždėje.

    Esminis pokytis – gerokai tikslesnis Saulės atmosferos modeliavimas, paremtas detalesniu, trimatį vaizdą atkuriančiu skaičiavimu ir didelės skaičiavimo galios resursais. Tokie modeliai leidžia tiksliau aprašyti, kaip sidabro atomai sukuria spektrines linijas ir kaip jos kinta priklausomai nuo temperatūros, slėgio bei judėjimo Saulės sluoksniuose.

    „Naudodami naują modelį galėjome tiksliau interpretuoti spektrines linijas, pagal kurias nustatoma sidabro gausa Saulėje“, – sakė Upsalos universiteto astrofizikė Sema Caliskan.

    Padidintas įvertis beveik sulygina Saulės sidabro kiekį su to paties amžiaus meteoritų duomenimis, kuriuos galima patikrinti tiesiogiai laboratorijose. Tai svarbu ne tik dėl vieno elemento: Saulės cheminė sudėtis astronomijoje veikia kaip atskaitos taškas, pagal kurį lyginamos kitos žvaigždės, planetų sistemų formavimosi aplinkos ir Paukščių Tako cheminė raida.

    Sidabras priklauso sunkesniems elementams, kurių kilmė siejama su sudėtingais branduolinės sintezės ir neutronų gaudymo procesais žvaigždžių evoliucijos pabaigoje. Todėl tiksliau žinant jo gausą, lengviau tikrinti, kaip per kosminį laiką buvo kuriami ir pasiskirstė sunkieji elementai, o kartu – geriau suprasti, kokiomis sąlygomis formavosi įvairaus amžiaus žvaigždės.

    Tyrėjai pabrėžia, kad modelyje dar išlieka neapibrėžtumų: rezultatai jautriausi duomenims apie sidabro sąveiką su vandeniliu, kurio Saulėje daugiausia. Dėl to ateities stebėjimai ir tikslesni laboratoriniai bei teoriniai skaičiavimai turėtų dar labiau sumažinti paklaidą ir patikslinti sidabro „balansą“ Saulėje.

    „Naujos žinios apie Saulės sudėtį svarbios norint suprasti kitas žvaigždes, planetas ir kosminę medžiagą, nes Saulė yra vienas pagrindinių astronomijos atskaitos taškų“, – sakė S. Caliskan.

    Komanda planuoja taikyti patobulintą metodiką ir kitoms žvaigždėms, kad sidabras taptų papildomu „forensiniu“ rodikliu, padedančiu atsekti Paukščių Tako cheminės evoliucijos istoriją. Kuo tiksliau nustatomi elementų kiekiai, tuo patikimesnį vaizdą astronomai susidaro apie Saulės sistemą ir platesnį kosminį kontekstą.

  • Sukūrė aštriausią pasaulyje elektroninį mikroskopą: matys tai, ko iki šiol nepavyko

    Sukūrė aštriausią pasaulyje elektroninį mikroskopą: matys tai, ko iki šiol nepavyko

    Naujas etapas medžiagų tyrimuose

    Brookhaven National Laboratory pristatė naują elektroninį mikroskopą, sukurtą specialiai jų Center for Functional Nanomaterials poreikiams. Įrenginys leis itin detaliai tirti medžiagų atomų išsidėstymą, cheminę sudėtį ir elektronų elgseną.

    Mokslininkų teigimu, šis mikroskopas užpildo spragą tarp įprastos elektroninės mikroskopijos ir didelių rentgeno įrenginių, kuriems reikia sinchrotrono. Kitaip tariant, dalį itin sudėtingų tyrimų bus galima atlikti greičiau ir lanksčiau, neperkeliant darbo į didžiules infrastruktūras.

    Keturi sprendimai, keičiantys ribas

    Laboratorija pabrėžia keturias technologines naujoves, kurios išskiria instrumentą iš ankstesnių kartų. Viena jų yra antrinių elektronų detektorius, galintis tuo pačiu metu vaizdinti ir viršutinį, ir apatinį mėginio paviršių iki atomų lygio.

    Toks tikslumas ypač svarbus katalizatorių tyrimuose, nes būtent katalizatoriai lemia daugelio reakcijų, naudojamų energijos konversijai ir kaupimui, efektyvumą. Kuo aiškiau matoma paviršiaus struktūra, tuo greičiau galima suprasti, kodėl viena medžiaga veikia geriau už kitą ir kaip ją patobulinti.

    Kita naujovė yra perprojektuota optinė sistema, kuri, pasak kūrėjų, daugiau nei penkis kartus išplečia išmatuojamos energijos diapazoną. Šie matavimai leidžia tiksliau vertinti oksidacijos laipsnį ir cheminių ryšių pokyčius, pavyzdžiui, kaip kinta baterijų medžiagos įkrovimo ir iškrovimo metu.

    200 kartų geresnė energinė skiriamoji geba

    Didžiausiu proveržiu vadinama energijos filtravimo sistema, kuri turėtų užtikrinti iki 200 kartų geresnę energinę skiriamąją gebą nei dabartiniai elektroniniai mikroskopai. Tai ypač svarbu tada, kai tyrėjams reikia ne tik pamatyti struktūrą, bet ir tiksliai suprasti, kas vyksta su elektronais medžiagos viduje.

    Ši pažanga atveria kelią pilnam EELS metodo, elektronų energijos nuostolių spektroskopijos, potencialui. Tokia analizė padeda įvertinti kvazidaleles, pavyzdžiui, fononus, magnons ar plazmonus, ir suprasti, kaip medžiagos perduoda šilumą, reaguoja į magnetinius laukus bei sąveikauja su elektra ir šviesa.

    Dar viena kryptis susijusi su įrangos valdymu: mikroskopo programinė įranga palaiko nuotolinę prieigą. Tai gali paspartinti eksperimentus, o ateityje sudaryti prielaidas autonominei mikroskopijai, kai dalį darbo optimizuoja DI metodai.

    „Šis instrumentas atveria duris visiškai naujiems eksperimentams ir leis atsakyti į klausimus, kurie anksčiau mums buvo nepasiekiami“, – sakė dr. Sooyeon Hwang, Dongguk universiteto Pietų Korėjoje docentė, prisidėjusi prie mikroskopo įsigijimo.