gravitace | Svět2000

Spermie v mikrogravitaci ztrácí orientaci, žádná vesmírná miminka zatím nebudou

27. 3. 2026 Iveta Mauci 0 komentářů 3 min read 75 Zobrazení embryo, gravitace, mikrogravitace, orientace, osídlování, porod, spermie, těhotenství, vesmír

Evoluce Nové Osídlování vesmíru TOP 10 Vesmírné objevy Výzkum

Vědět, která strana je nahoru a která dolů pomáhá spermiím najít cestu k vajíčku. Bez gravitace se potýkají s problémy.

Rozmnožování u savců zahrnuje mnoho podmínek. Vědci jsou teprve na začátku s hledáním, které z nich budou fungovat i mimo Zemi. Dřívější studie, které naznačovaly, že spermie plavou v mikrogravitaci stejně dobře jako na Zemi, nestačí k prokázání, že reprodukce na oběžné dráze bude fungovat. A rozhodně nebude snadná v případě, pokud bude probíhat postaru.

Stejný výzkum vyvolává otázky, zda mikrogravitace může představovat problémy i pro jiné aspekty, jako je porod dítěte ve vesmíru, který může vyžadovat více pozemských podmínek.

Jak ukázal nový výzkum Adelaidské univerzity, který u spermií odhalil, že nedostatek gravitace u nich negativně ovlivňuje navigační schopnosti.

Spermie v mikrogravitaci

Vědci ve své studii zkoumali, jak by mimozemské podmínky mohly ovlivnit navigaci spermií, oplodnění a raný vývoj embryí. Pro svou studii si vybrali vzorky spermií od tří různých savců, včetně lidí. Vzorky byly podrobeny 3D klinostatu, přístroji, který simuluje podmínky nulové gravitace ve vesmíru otáčením buněk, čímž dochází k jejich dezorientaci. Spermie poté prošly bludištěm navrženým tak, aby napodobovalo ženský reprodukční trakt. *3D klinostat vyvinul Dr. Giles Kirby ze společnosti Firefly Biotech

Vědci při svém pokusu při podmínkách v mikrogravitaci pozorovali významné snížení počtu spermií, které byly schopné úspěšně najít cestu komorovým bludištěm. Poprvé byli schopni ukázat, že gravitace je důležitým faktorem pro schopnost spermií pohybovat se kanálem, jako je reprodukční trakt.

Stejně se to projevilo u všech modelů, a to i přes to, že nedošlo ke změnám ve způsobu, jakým se spermie fyzicky pohybují. To naznačuje, že jejich ztráta směru nebyla způsobena změnou motility, ale jinými faktory.

Progesteron jako navigátor

Většímu počtu lidských spermií pomohlo překonat negativní účinky simulované mikrogravitace přidání pohlavního hormonu progesteronu, který je pro nastolení těhotenství důležitý. Vědci se domnívají, že je to tím, že progesteron se uvolňuje také z vajíčka a může pomoci navést spermie k místu oplodnění. Ale toto řešení zatím není potvrzené.

Vědci také zkoumali dopad mikrogravitace během oplodnění a na následný vývoj embryí u zvířecích modelů. Po čtyřech hodinách vystavení nulové gravitaci vědci pozorovali, že úspěšně oplodněná vajíčka měla 30% snížení počtu myších vajíček.

Během čtyř až šesti hodin vystavení mikrogravitaci vědci pozorovali sníženou míru oplodnění. Dlouhodobé vystavení se zdálo být ještě škodlivější. Vedlo ke zpoždění vývoje a v některých případech i ke snížení počtu buněk.

***Popis: Studie Adelaidské univerzity zjistila, že nedostatek gravitace u spermií negativně ovlivňuje navigační schopnosti.***

***Popis: Vystavení nulové gravitaci zřejmě ovlivnilo počet fetálních buněk v embryu.***

Reprodukce a vývoj ve vesmíru je kritický

Studie ukazuje, jak složitý je reprodukční úspěch ve vesmíru a jak naléhavá je potřeba dalšího výzkumu ve všech raných fázích vývoje. Proto vědci nyní vstupují do další fáze svého výzkumu. Nově budou testovat jak různé gravitační prostředí, jako je například na Měsíci, Marsu.

Klíčovou otázkou je, zda ke změnám ve vývoji souvisejícím s gravitací dochází postupně s tím, jak klesá gravitační síla, nebo zda existuje prahový efekt, reakce „všechno nebo nic“.

Pochopení tohoto rozdílu je nezbytné pro plánování budoucí lidské reprodukce v mimozemském prostředí, včetně osídlení Měsíce a Marsu, a pro vývoj systémů umělé gravitace, které podporují zdravý vývoj.

Zdroj: vědecká studie byla publikovaná v časopise Communications Biology 10.1038/s42003-026-09734-4; https://www.eurekalert.org/news-releases/1121275

Vědci UTA testují kvantovou povahu gravitace v Antarktidě

6. 5. 2024 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 0 komentářů 2 min read 856 Zobrazení gravitace, kvantová mechanika, neutrina, teorie relativity, vesmír

Fyzika Tiskové zprávy TOP 10 Vesmír Země

*Laboratoř IceCube pod hvězdami v Antarktidě.*

Einsteinova teorie obecné relativity vysvětluje, že gravitace je způsobena zakřivením směrů prostoru a času. Nejznámějším projevem je zemská gravitace, která nás drží na zemi a vysvětluje, proč jablka padají na podlahu.

Podle Eureka Alert, se vědci po několika letech pokusili sjednotit tyto dvě oblasti studia, aby dosáhli kvantového popisu gravitace. To by mělo spojit fyziku zakřivení spojenou s obecnou relativitou se záhadnými náhodnými fluktuacemi spojenými s kvantovou mechanikou.

Na druhou stranu v oblasti fyziky vysokých energií vědci studují drobné neviditelné objekty, které se řídí zákony kvantové mechaniky, vyznačující se náhodnými fluktuacemi, které vytvářejí nejistotu v pozicích a energiích částic, jako jsou elektrony, protony a neutrony. Pochopení náhodnosti kvantové mechaniky je nutné k vysvětlení chování hmoty a světla v subatomárním měřítku.

Nová studie v Nature Physics, publikovaná fyziky z Texaské univerzity v Arlingtonu, uvádí novou sondu do hlubokého rozhraní mezi těmito dvěma teoriemi využívající ultravysokoenergetické neutrinové částice detekované částicovým detektorem umístěným hluboko v antarktickém ledovci na jižním pólu.

"Výzva sjednocení kvantové mechaniky s teorií gravitace zůstává jedním z nejnaléhavějších nevyřešených problémů ve fyzice," řekl spoluautor Benjamin Jones, docent fyziky. "Pokud se gravitační pole chová podobně jako ostatní pole v přírodě, jeho zakřivení by mělo vykazovat náhodné kvantové fluktuace."

Aby tým hledal známky kvantové gravitace, umístil tisíce senzorů po celém kilometru čtverečním poblíž jižního pólu v Antarktidě, které monitorovaly neutrina, neobvyklé, ale hojné subatomární částice, které mají neutrální náboj a nemají žádnou hmotnost. Tým byl schopen studovat více než 300 000 neutrin. Hledali, zda těmto ultravysokoenergetickým částicím vadí náhodné kvantové fluktuace v časoprostoru, které by se daly očekávat, pokud by gravitace byla kvantově mechanická, protože cestují na velké vzdálenosti.

„Hledali jsme tyto výkyvy studiem chutí neutrin detekovaných observatoří IceCube,“ řekl Negi. „Naše práce vyústila v měření, které bylo mnohem citlivější než předchozí (více než milionkrát více, u některých modelů), ale nenašli jsme důkazy o očekávaných kvantových gravitačních efektech.“

Benjamin Jones, docent fyziky na Texaské univerzitě v Arlingtonu.

Toto nepozorování kvantové geometrie časoprostoru je silným prohlášením o dosud neznámé fyzice, která funguje na rozhraní kvantové fyziky a obecné teorie relativity.

„Tato analýza představuje poslední kapitolu téměř desetiletého příspěvku společnosti UTA k observatoři IceCube,“ řekl Jones. „Moje skupina nyní provádí nové experimenty, jejichž cílem je pochopit původ a hodnotu hmoty neutrin pomocí technik atomové, molekulární a optické fyziky.“

Článek byl upraven z tiskové zprávy AAAS, vědecká studie byla publikována v Naturephysic.

Gravitace Marsu každých 2,4 milionu let zatáhne za Zemi tak silně, že změní dno oceánu

13. 3. 2024 Iveta Mauci, šéfredaktorka a licencovaná autorka vědeckých zpráv NASA, ESO, ESA, AAAS a EurekAlert 0 komentářů 2 min read 2858 Zobrazení gravitace, Mars, Rudá planeta

TOP 10 Věda Vesmír

Nová geologická studie naznačuje, že gravitační pole Marsu přitahuje Zemi blíže ke Slunci v cyklech trvajících miliony let a otepluje naše klima. Geologické důkazy staré více než 65 miliónů let a získané ze stovek míst po celém světě naznačují, že hlubokomořské proudy opakovaně procházely obdobími, kdy byly buď silnější, nebo slabší. K tomu dochází každých 2,4 milionu let a je známý jako „astronomický velký cyklus„.

Silnější proudy, známé jako „obří víry“ nebo víry, mohou dosáhnout mořského dna v nejhlubších částech oceánu, známé jako propast. Podle výzkumu publikovaného 12. března v časopise Nature Communications, tyto silné proudy následně erodují na velkých kusech sedimentu, které se hromadí během klidnějších období cyklu.

Studie zjistila, že tyto cykly se shodují s načasováním známých gravitačních interakcí mezi Zemí a Marsem, když obě planety obíhají kolem Slunce.

„Gravitační pole planet ve sluneční soustavě se vzájemně ruší a tato interakce, nazývaná rezonance, mění planetární excentricitu, měřítko toho, jak blízko kruhové dráhy jsou jejich oběžné dráhy,“ uvedl spoluautor studie Dietmar Müller, profesor geofyziky na univerzitě v Sydney v prohlášení.

Kvůli této rezonanci je Země gravitační přitažlivostí Marsu přitažena o něco blíže ke Slunci, což znamená, že naše planeta je vystavena většímu množství slunečního záření a má tedy teplejší klima, než se opět posune zpět, to vše po dobu 2,4 milionů let.

Autoři nové studie použili satelitní data ke zmapování hromadění sedimentu na dně oceánu v průběhu desítek milionů let. Zjistili, že v geologických záznamech byly mezery, kde se v těchto astronomických cyklech přestaly hromadit sedimenty. Domnívají se, že by to mohlo souviset se silnějšími oceánskými proudy v důsledku teplejšího počasí způsobeného gravitačním vlivem Marsu na Zemi.

Tato zjištění podporují myšlenku, že Rudá planeta ovlivňuje klima na Zemi, stejně jako se teoretizovalo kolem míjejících hvězd a jiných astronomických objektů. Pozorovaný efekt oteplování však není spojen s globálním oteplováním, které je způsobeno lidskými emisemi skleníkových plynů, zdůraznili autoři v prohlášení.

Nicméně, i když jsou v této fázi spekulativní, zjištění naznačují, že tento cyklus může pravidelně pomáhat udržovat některé hluboké oceánské proudy v případě, že je globální oteplování sníží, říkají autoři.

„Víme, že existují nejméně dva samostatné mechanismy, které přispívají k energickému promíchávání hlubokých vod v oceánech,“ řekl Müller. Jeden z těchto mechanismů je známý jako Atlantická meridionální cirkulace (AMOC), řekl Müller. Působí jako oceánský „dopravní pás“, přivádějící teplou vodu z tropů na severní polokouli a přitahující teplo hluboko do oceánu.

Někteří vědci předpovídají, že AMOC se může v příštích několika desetiletích zhroutit, takže je možné, že ventilace vyvolaná hlubokými oceánskými víry by mohla být prospěšná.

„Naše hlubinná data za 65 milionů let naznačují, že teplejší oceány mají intenzivnější hlubokou cirkulaci,“ uvedla Adriana Dutkiewiczová, hlavní autorka studie a sedimentoložka na univerzitě v Sydney. „To potenciálně zabrání stagnaci oceánu, i když se převrácená cirkulace poledníku v Atlantiku zpomalí nebo úplně zastaví.“

Plyne čas v horní části budovy rychleji než ve spodní?

18. 1. 2024 Iveta Mauci 1 komentář 2 min read 254 Zobrazení čas, časoprostor, cestování časem, dilatace času, gravitace, gravitační dilatace čas, obecná teorie relativity, relativita

Fyzika-matematika TOP 10

Ano, čas plyne tím rychleji, čím dále jste od zemského povrchu ve srovnání s časem na zemském povrchu. Podle Science Question je tento efekt známý jako „gravitační dilatace času“. Je předpovězena Einsteinovou teorií obecné relativity a byla několikrát ověřena experimenty. Gravitační dilatace času nastává, protože objekty s velkou hmotností vytvářejí silné gravitační pole. Gravitační pole je skutečně zakřivením prostoru a času.

Čím silnější je gravitace, tím více časoprostorových křivek a tím pomaleji postupuje samotný čas. Zde bychom však měli poznamenat, že pozorovatel v silné gravitaci prožívá svůj čas jako normální běh. Jeho čas běží pomalu pouze ve vztahu k referenční soustavě se slabší gravitací. Osoba se silnou gravitací proto vidí, že jeho hodiny běží normálně a hodiny ve slabé gravitaci běží rychle, zatímco osoba ve slabé gravitaci vidí, že jeho hodiny běží normálně a druhé hodiny běží pomalu. Na hodinách není nic špatného. Čas samotný se zpomaluje a zrychluje kvůli relativistickému způsobu, jakým hmota deformuje prostor a čas.

Gravitační dilatace času nastává vždy, když existuje rozdíl v síle gravitace, bez ohledu na to, jak malý je tento rozdíl. Země má velkou hmotnost, a tedy i gravitaci, takže ohýbá prostor a čas natolik, aby ji bylo možné změřit. Jak se člověk vzdaluje od zemského povrchu – byť jen na několik metrů – gravitační síla na něj slábne. Jako lidé to moc nevnímáme, ale i když přejdete z prvního patra budovy do druhého patra budovy, vzdálíte se od země, a proto mírně oslabíte gravitační sílu, kterou cítíte. Rozdíl v gravitaci mezi tím, co jsme pociťovali ve třech metrech nad zemským povrchem a který byl pociťován ve čtyřech metrech, je příliš malý, abychom jej zaznamenali našimi lidskými smysly, ale rozdíl je dostatečně velký na to, aby jej zachytily citlivé stroje.

Protože síla gravitace slábne s každým krokem, který uděláte po schodech, rychlost, kterou čas postupuje, se s každým krokem také zrychluje. Lidé, kteří pracují ve spodním patře mrakodrapu, doslova cestují časem do budoucnosti ve srovnání s lidmi, kteří pracují v horním patře. Ale účinek je velmi malý. Ve skutečnosti tak malý, že si v každodenním životě nikdy nevšimnete časového rozdílu. Lidé, kteří žijí a pracují dále od povrchu Země, jsou jen o zlomky nanosekundy ročně napřed ve srovnání s lidmi blízko povrchu. I když je malý, časový rozdíl mezi různými nadmořskými výškami je skutečný a byl měřen experimentálně pomocí velmi přesných atomových hodin. Americký Národní institut pro standardy a technologie (NIST) změřil tak malé časové rozdíly a zveřejnil svá zjištění. NIST byl schopen změřit malý časový rozdíl mezi bodem na Zemi a bodem o půl metru výše pouhým zvednutím svého experimentálního stolu o půl metru. Jejich zjištění dobře odpovídala dilataci času, kterou předpověděla Einsteinova teorie relativity. Dilatace času v důsledku zemské gravitace je natolik významná, že satelity GPS, které obíhají vysoko nad zemí, musí upravit své vnitřní hodiny, aby zohlednily jejich rychlejší čas, a proto přesně určily polohu přijímačů GPS na zemi.

Zdroj: https://www.science.org/doi/10.1126/science.1192720

Kdybyste spadli z mrakodrapu na Měsíci, zranili byste se?

9. 1. 2024 Adam Walko 0 komentářů 3 min read 268 Zobrazení fyzika, gravitace, Měsíc, mrakodrap, odpor vzduchu, pád, zranení

Fyzika-matematika Vesmír Zajímavosti

Gravitace je zde mnohem nižší, ale znamená to, že budete přistávat na nohy jako Superman?

Na vědeckém webu je, podle IFL Science, snadné zabřednout do otázek, jako: „Existuje život na Enceladu?“ a „Kde jsou všichni mimozemšťané?“ a „Mohou lidé dýchat vzduch na Marsu?“. Jedna taková zábavná otázka, na kterou jsme tento týden narazili, je: Kdybyste spadli z velké výšky na Měsíci, zemřeli byste nebo se jinak těžce zranili?

V reálném životě by samozřejmě každý malý pád na Měsíci mohl být smrtelný. Během jedné procházky po Měsíci se astronaut John Young při pokusu zapojit se do „měsíční olympiády“ převrátil..

„Rozhodl jsem se, že se přidám, a pořádně jsem se od Měsíce odrazil a dostal jsem se do výšky asi 1,2 metrů,“ vysvětlil Young po letech v knize Moonwalker od Charlieho a Dotty Dukeových. „Ale když jsem se narovnal, váha mého batohu mě přetáhla dozadu. Teď jsem se snášel na záda. Snažil jsem se to korigovat, ale nešlo to, a jak se mi srdce plnilo strachem, spadl jsem z 1,2 metru a tvrdě dopadl, přímo na batoh.“

„Panika!“ pokračoval. „Hlavou se mi honila myšlenka, že zemřu. Byl to jediný okamžik za celý náš měsíční pobyt, kdy jsem prožil skutečnou chvíli paniky a myslel jsem si, že jsem se zabil. Skafandr a batoh nebyly navrženy tak, aby vydržely pád z takové výšky.“

Ale řekněme, že obleky nebyly problém a že máte vyřešené dýchací zařízení. Umožnila by vám snížená gravitace Měsíce jemný pád na měsíční povrch a neškodné přistání jako Superman? „Stručně řečeno, NE.“

Nižší gravitace vám sice pomůže měkčeji přistát v menších výškách, ale při pádu z velké výšky vám příliš nepomůže. Na Zemi při volném pádu dosáhnete konečné rychlosti, kdy se odporová síla vzduchu, kterým se pohybujete, rovná gravitační síle působící směrem dolů. V tomto okamžiku již nedochází k dalšímu zrychlení.

Pro parašutistu rozprostřeného v prostoru je to přibližně 200 kilometrů za hodinu, ačkoli může padat rychleji, když se ponoří nohama nebo hlavou napřed, čímž sníží odpor vzduchu. Ve větších výškách, kde je vzduch řidší, takže se tímto způsobem snižuje odpor, je možné padat ještě rychleji. Felix Baumgartner se v roce 2012 proslavil skokem z výšky 39 kilometrů, při kterém dosáhl rychlosti zvuku.

Na Zemi je gravitační zrychlení kolem 9,8 m/s², zatímco na Měsíci je to 1,6 m/ ^s2. Ale zásadní je, že na Měsíci je velmi řídká atmosféra, což znamená, že malá brzdná síla zpomalí vaše zrychlení, když sklouznete a padáte z vašeho 40patrového hotelu na Měsíci.

Řekněme, že jste spadli ze 100 metrů. V době, kdy narazíte na měsíční povrch, byste dosáhli rychlosti 17,89 metrů za sekundu, neboli 64,4 kilometrů za hodinu. V té rychlosti se velmi pravděpodobně zraníte. Pokud byste skočili z vrcholu nejvyššího mrakodrapu na světě (poté, co jste jej z nějakého důvodu přenesli na Měsíc), dosáhli byste rychlosti 51,53 metru za sekundu, neboli 185,5 kilometrů za hodinu. Více než dost na to, aby vám způsobilo vážné poškození nebo smrt.

Všechny „vysvětlující“ články jsou potvrzeny ověřovateli faktů jako správné v době publikování. Text, obrázky a odkazy lze později upravit, odstranit nebo přidat, aby byly informace aktuální.

„Upravená gravitace“ by mohla vyloučit temnou hmotu i devátou planetu

7. 1. 2024 Adam Walko 0 komentářů 2 min read 2021 Zobrazení černá hmota, devátá planeta, gravitace, upravená gravitace

Nové TOP 10 Vesmír

Naše sluneční soustava oficiálně obsahuje osm planet, ale někteří vědci tvrdí, že by mohla existovat i devátá, píše NEW ATLAS. A to nejsou jen milovníci Pluta. Důkazy naznačují, že na temných okrajích tam venku se skrývá obrovský neobjevený svět. Nyní nová studie zjistila, že podivnosti vnější sluneční soustavy lze vysvětlit modifikovanými teoriemi gravitace, alternativní myšlenkou k temné hmotě.

V 19. století si astronomové měřící oběžnou dráhu Uranu všimli některých nesrovnalostí mezi pozorováními a předpověďmi a došli k závěru, že je ovlivňována gravitací velkého neviditelného tělesa. V důsledku toho byla samozřejmě brzy objevena planeta Neptun.

V roce 2016 astronomové učinili podobnou předpověď: na základě bizarních orbitálních vzorů šesti ledových objektů v Kuiperově pásu je mohla ze stínu táhnout neznámá planeta o hmotnosti asi 10 Zemí. Zdálo se, že další důkazy z jiných objektů a dokonce i sklon Slunce tento případ posílily.

Jiní vědci však předložili alternativní vysvětlení, včetně interakcí gravitačních „nárazníků“ mezi planetami, vzdáleného disku skály a ledu a dokonce i malé černé díry. A nyní tým navrhl ještě divočejší nápad, úpravu samotné teorie gravitace.

Není to tak pobuřující tvrzení, jak by se mohlo zdát. I když Newtonův zákon univerzální gravitace obstojí docela dobře pro vysvětlení rozsáhlé struktury a pohybu vesmíru, v některých situacích zaostává. Po větší část století byla temná hmota oblíbenou zátkou, která vyplnila díry, které Newtonův zákon zanechává v našich kosmologických modelech. Předpokládá se, že tato tajemná látka prostupuje vesmír, neodráží ani nevyzařuje žádné světlo a pouze interaguje s běžnou hmotou prostřednictvím své silné gravitace.

Jakkoli je temná hmota široce přijímána, nebyla nikdy přímo detekována, přestože po ní pátralo mnoho experimentů. Někteří vědci navrhují, že místo toho možná budeme muset upravit Newtonův gravitační zákon. Například účinky gravitace mohou být silnější při nízkých zrychleních, než popsal Newton, což by zrušilo potřebu temné hmoty. Tento model je známý jako Modified Newtonian Dynamics (MOND) a důkazy, které jej podporují, byly nedávno objeveny ve hvězdokupách a více než 150 galaxiích.

V nové studii teoretičtí fyzici aplikovali MOND na datový soubor použitý při hledání planety Devět. Podle jejich modelu, pokud MOND funguje, pak by se oběžné dráhy některých objektů ve vnější sluneční soustavě měly během milionů let přesunout do zákrytu s gravitačním polem galaxie Mléčná dráha. A k překvapení týmu zjistili, že seskupení drah těchto objektů přesně odpovídá pozorování v naší sluneční soustavě.

„Zarovnání bylo nápadné,“ řekl Harsh Mathur, spoluautor studie. „MOND je opravdu dobrý ve vysvětlování pozorování v galaktickém měřítku, ale nečekal jsem, že to bude mít znatelné účinky na vnější sluneční soustavu.“

Jakkoli je studie zajímavá, tým uznává, že soubor dat je poměrně malý a že stále existuje spousta dalších možných vysvětlení. Mezitím bude pravděpodobně pokračovat lov temné hmoty i planety Devět.

„Bez ohledu na výsledek tato práce zdůrazňuje potenciál vnější sluneční soustavy sloužit jako laboratoř pro testování gravitace a studium základních problémů fyziky,“ řekla Katherine Brown, spoluautorka studie.

Výzkum byl publikován v The Astronomical Journal

Zápletka v honbě za devátou planetou houstne

11. 10. 2023 Iveta Mauci 0 komentářů 2 min read 6183 Zobrazení devátá planeta, důkazy, gravitace, honba, Sluneční soustava

Nové Věda Vesmír

Vnější části sluneční soustavy by mohly ukrývat další planetu nebo důkazy, které mění zákony gravitace

Dvojice teoretických fyziků hlásí, že stejná pozorování, která inspirovala honbu za devátou planetou, by mohla být ve sluneční soustavě důkazem modifikovaného gravitačního zákona původně vyvinutého k pochopení rotace galaxií. Jejich práce byla nedávno publikována v The Astronomical Journal.

Výzkumníci Harsh Mathur, profesor fyziky na Univerzitě Case Western Reserve a Katherine Brownová, docentka fyziky na Hamilton College, učinili toto tvrzení poté, co studovali účinek, který by měla galaxie Mléčná dráha na objekty ve vnější sluneční soustavě – pokud by zákony gravitace byly řízeny teorií známou jako Modified Newtonian Dynamics (nebo MOND).

MOND navrhuje, že slavný gravitační zákon Isaaca Newtona platí do určité míry. To znamená, že když se gravitační zrychlení předpovězené Newtonovým zákonem dostatečně sníží, MOND umožní, aby převzalo jiné gravitační chování.

Pozorovací úspěch MOND na galaktických měřítcích je důvodem, proč jej někteří vědci považují za alternativu k „temné hmotě“, což je termín, který fyzici používají k popisu předpokládané formy hmoty, která by měla gravitační účinky, ale nevyzařovala žádné světlo.

„MOND je opravdu dobrý ve vysvětlování pozorování v galaktickém měřítku,“ řekl Mathur, „ale nečekal jsem, že to bude mít znatelné účinky na vnější sluneční soustavu.“

Jejich práce byla nedávno publikována v The Astronomical Journal.

„Nápadné“ zarovnání

Mathur a Brown studovali vliv MOND na galaktickou dynamiku již dříve. Ale začali se zajímat o lokálnější efekty MOND poté, co astronomové v roce 2016 oznámili, že hrstka objektů ve vnější sluneční soustavě vykazuje orbitální anomálie, které lze vysvětlit devátou planetou.

Orbitální zvláštnosti vedly k historickým objevům již dříve: Neptun byl objeven prostřednictvím svého gravitačního tahu na oběžných drahách blízkého objektu, nepatrná precese Merkuru poskytla první důkazy na podporu Einsteinovy teorie obecné relativity a astronomové nedávno použili orbitální dynamiku k odvození přítomnost supermasivní černé díry ve středu naší Galaxie.

Brown si uvědomil, že MONDovy předpovědi mohou být v rozporu s pozorováními, která motivovala hledání deváté planety. „Chtěli jsme zjistit, zda data, která podporují hypotézu Planet Nine, účinně vyloučí MOND,“ řekla.

Místo toho Mathur a Brown zjistili, že MOND předpovídá přesné shlukování, které astronomové pozorovali. Během milionů let by podle nich byly oběžné dráhy některých objektů ve vnější sluneční soustavě zataženy do zarovnání s vlastním gravitačním polem galaxie.

Když zakreslili oběžné dráhy objektů z datového souboru planety devět proti vlastnímu gravitačnímu poli galaxie, „zarovnání bylo nápadné,“ řekl Mathur.

Autoři upozorňují, že současný soubor dat je malý a že jakýkoli počet dalších možností se může ukázat jako správný; jiní astronomové tvrdili, že orbitální zvláštnosti jsou například výsledkem zkreslení pozorování.

„Bez ohledu na výsledek,“ řekl Brown, „tato práce zdůrazňuje potenciál vnější sluneční soustavy sloužit jako laboratoř pro testování gravitace a studium základních problémů fyziky.“

Gravitace: Důvod, proč stojíme nohama na Zemi, je pro vědce stále záhadou

17. 9. 2022 Iveta Mauci 4 min read 577 Zobrazení gravitace, vědecké důkazy, velká neznámá, záhady, Země

Nové TOP 10 Zajímavosti

Gravitace je jednou ze čtyř základních sil ve vesmíru, vedle elektromagnetismu a silných a slabých jaderných sil. Navzdory tomu, že je všudypřítomná a důležitá pro to, aby naše nohy neodletěly ze Země, gravitace zůstává pro vědce z velké části záhadou, napsal server Livescience.

Starověcí učenci, kteří se snažili popsat svět, přišli s vlastními vysvětleními, proč věci padají k zemi. Řecký filozof Aristoteles tvrdil, že předměty mají přirozenou tendenci pohybovat se směrem ke středu vesmíru, o kterém věřil, že je středem Země, podle fyzika Richarda Fitzpatricka z Texaské univerzity.

Ale pozdější zjištění vytlačily naši planetu z její primární pozice ve vesmíru. Polský polyhistor Nicolas Copernicus si uvědomil, že dráhy planet na obloze dávají mnohem větší smysl, pokud je slunce středem sluneční soustavy. Britský matematik a fyzik Isaac Newton rozšířil Koperníkovy poznatky a usoudil, že jak slunce přitahuje planety, všechny objekty na sebe působí přitažlivou silou.

Ve svém slavném pojednání z roku 1687 „Philosophiae naturalis principia mathematica“ (Matematické principy přírodní filozofie), popsal Newton to, co se nyní nazývá jako jeho zákon univerzální gravitace. Obvykle se píše takto:

Fg = G ( _m1^∙_m2 ) _/ r2

Kde F je gravitační síla, m1 a m2 jsou hmotnosti dvou objektů a r je vzdálenost mezi nimi. G, gravitační konstanta, je základní konstanta, jejíž hodnotu je třeba zjistit experimentem.

Gravitace je mocná, ale ne tak mocná

Gravitace je nejslabší ze základních sil. Tyčový magnet elektromagneticky vytáhne kancelářskou sponku nahoru a překoná gravitační sílu celé Země. Fyzici vypočítali, že gravitace je 10^40 (to je číslo 1 následované 40 nulami) krát slabší než elektromagnetismus, podle Nova PBS.

Zatímco účinky gravitace lze jasně vidět na škále věcí, jako jsou planety, hvězdy a galaxie, gravitační síla mezi každodenními předměty je extrémně obtížné změřit. V roce 1798 provedl britský fyzik Henry Cavendish jeden z prvních vysoce přesných experimentů na světě, aby se pokusil přesně určit hodnotu G, gravitační konstanty, jak uvádí Sborník z Národní vědecké akademie.

Cavendish postavil to, čemu se říká torzní váha, a připevnil dvě malé olověné kuličky na konce trámu zavěšeného vodorovně tenkým drátem. Poblíž každé z malých kuliček umístil velké kulové olověné závaží. Malé olověné kuličky byly gravitačně přitahovány k těžkým olověným závažím, což způsobilo, že se drát zkroutil jen o malý kousek a umožnilo mu vypočítat G.

Je pozoruhodné, že Cavendishův odhad pro G byl pouze o 1 % nižší od jeho moderní akceptované hodnoty 6,674 × 10^−11 m^3/kg^1 * s^2. Většina ostatních univerzálních konstant je známa s mnohem vyšší přesností, ale protože je gravitace tak slabá, vědci musí navrhnout neuvěřitelně citlivé zařízení, aby se pokusili změřit její účinky. Přesnější hodnota G dosud jejich přístrojovému vybavení unikala.

Německo-americký fyzik Albert Einstein způsobil další revoluci v našem chápání gravitace. Jeho teorie obecné relativity ukázala, že gravitace vzniká ze zakřivení časoprostoru, což znamená, že i paprsky světla, které musí toto zakřivení následovat, jsou ohýbány extrémně masivními objekty.

Einsteinovy teorie byly použity ke spekulacím o existenci černých děr – nebeských entit s takovou hmotností, že z jejich povrchů nemůže uniknout ani světlo. V blízkosti černé díry Newtonův zákon univerzální gravitace již přesně nepopisuje pohyb objektů, ale přednost mají Einsteinovy rovnice tenzorového pole.

Astronomové od té doby objevili ve vesmíru skutečné černé díry a dokonce se jim podařilo zachytit detailní fotografii té nejvíc kolosální, která žije ve středu naší galaxie. Jiné dalekohledy viděly efekty černých děr po celém vesmíru.

Aplikace Newtonova gravitačního zákona na extrémně lehké objekty, jako jsou lidé, buňky a atomy, zůstává podle „Minute Physics“ trochu neprobádanou hranicí. Výzkumníci předpokládají, že takové entity se navzájem přitahují pomocí stejných gravitačních pravidel jako planety a hvězdy, ale protože je gravitace tak slabá, je těžké to vědět s jistotou.

Atomy se možná navzájem gravitačně přitahují rychlostí jedna na svou krychlovou vzdálenost místo na druhou – naše současné přístroje to nedokážou říct. Nové skryté aspekty reality by mohly být dostupné, kdybychom mohli měřit tak nepatrné gravitační síly.

Věčná síla tajemství

Gravitace mate vědce i jinak. Standardní model částicové fyziky, který popisuje působení téměř všech známých částic a sil, vynechává gravitaci. Zatímco světlo je neseno částicí zvanou foton, fyzici netuší, zda existuje ekvivalentní částice pro gravitaci, která by se nazývala graviton.

Spojení gravitace v teoretickém rámci s kvantovou mechanikou, další velký objev fyzikální komunity 20. století, zůstává nedokončeným úkolem. Taková teorie všeho, jak je známo, se možná nikdy neuskuteční.

Ale gravitace byla stále používána k odhalování monumentálních nálezů. V 60. a 70. letech astronomové Vera Rubin a Kent Ford ukázali, že hvězdy na okrajích galaxií obíhají rychleji, než by bylo možné. Bylo to skoro, jako by za ně gravitačně tahala nějaká neviditelná hmota a vynášela na světlo materiál, který dnes nazýváme temnou hmotou.

V posledních letech se vědcům také podařilo zachytit další důsledek Einsteinovy relativity – gravitační vlny emitované při rotaci hmotných objektů jako neutronové hvězdy a černé díry kolem sebe. Od roku 2017 otevřela Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) nové okno do vesmíru detekcí mimořádně slabého signálu takových událostí.

Zdroj: Livescience

Foto: Pixabay
Malí zelení mužíčci jsou minulostí, přichází nová teorie bytostí s umělou inteligencí
Foto: TheDigitalArtist / Pixabay / Ilustrační
Tři světla pozorovaná u západního pobřeží USA ve vojenském prostoru, byla asi komerční letadla (video)
Foto: Joa70/Pixabay_Ilustrační
Kniha vázaná v lidské kůži uložená v Houghtonské knihovně, vyvolává etické a historické otázky

USA plánuje hotel ve vesmíru, jak bude fungovat?

8. 8. 2022 Adam Walko 3 min read 359 Zobrazení gravitace, hotel, USA, vesmír

Technologie TOP 10

Netrénované lidské bytosti mají extrémní potíže s adaptací na nulovou gravitaci po dlouhou dobu. Americký startup, který také plánuje spuštění prvního hotelu ve vesmíru, říká, že budou také duplikovat zemskou gravitaci. Zde je návod, napsal server firstpost.com.

Jednou z největších výzev, které čelí většina startupů v oblasti cestovního ruchu do vesmíru, zejména těch, kteří se zabývají ubytováním, je zpřístupnit ho široké veřejnosti. Replikace gravitace v těchto vlastnostech je největší výzvou, které tyto startupy čelí, protože většina lidí nebude schopna zvládnout delší období v nulové gravitaci. Americký startup plánuje na tento problém použít poněkud zvláštní řešení.

Kalifornský startup Orbital Assembly Corporation nedávno oznámil, že plánují zprovoznit svou první vesmírnou stanici třídy Pioneer do roku 2025. Orbital Assembly plánuje vytvořit první komerční, hybridní a modulární vesmírnou stanici, kterou lze použít jak pro výzkum, tak pro volný čas.

V podstatě plánují otevřít první hotel a obchodní park na nižší oběžné dráze Země. Stanice Pioneer má být luxusním hotelem, který bude schopen pojmout až 400 lidí. V případě úspěšného nasazení může ubytovat 28 hostů po dobu až dvou týdnů.

Ilustrace vesmírné stanice třídy Pioneer společnosti Orbital Assembly Corporation. Vesmírná stanice bude sloužit výzkumníkům i „volným cestovatelům“.

V e-mailovém prohlášení Orbital Assembly uvedli, že plánují nasadit svůj design Pioneer bezpečným způsobem, což by jim umožnilo generovat příjmy a být ziskoví z turistického i komerčního sektoru dříve než kterýkoli z prodejců NASA.

NASA udělila smlouvy soukromým americkým společnostem, jako je Blue Origins Jeffa Bezose a výrobce letectví a obrany Northrop Grumman. Do roku 2030 mají spustit své vesmírné stanice LEO (dolní oběžná dráha Země). Tyto soukromě vlastněné a udržované vesmírné stanice mají nahradit Mezinárodní vesmírnou stanici, než bude ISS vyřazena z provozu.

Mezinárodní vesmírná stanice, známá také jako ISS, je funkční od konce 90. let. Jeho vyřazení z provozu je naplánováno na rok 2030.

Vesmírný modul Pioneer bude orbitální základnou, která je navržena tak, aby simulovala jednu šestinu zemské gravitace. Plánují to udělat rotací kolem gravitačního prstence. Beztížné prostředí na vesmírné stanici by lidem umožnilo stále se pohybovat „při normálním jídle nebo pití z hrníčku, ale i při spánku, aniž by museli být připoutáni k posteli,“ podle prohlášení společnosti. Vytvoření umělé gravitace je také způsob, jak zmírnit škodlivé zdravotní účinky mikrogravitace na lidské tělo.

Systém funguje tak, že celá jednotka bude obklopena prstencovitou vnější strukturou, která by modul otáčela nebo otáčela. Odstředivá síla, která by byla vyvinuta, by simulovala gravitační sílu, a tedy část zemské gravitace. Toto se nazývá rotační simulovaná gravitace.

Bez adekvátního tréninku budou mít lidé extrémní potíže s fungováním v nulové gravitaci. Většina lidí by také nebyla schopna fyzicky zvládnout nedostatek gravitace po delší dobu.

Vzhledem k tomu, že se o to nikdy ve vesmíru v tak velkém měřítku nepokusilo, zdá se, že jde o poměrně velký skok, o který se Orbitální shromáždění chystá. Pokud se jim to však podaří, byl by to posun ve vesmíru a ubytování, který by změnil hru.

Jediná věc, která na celém tomto snažení chybí, musí být časová osa. Zdá se, že rok 2025 je velmi blízko k tomu, aby bylo možné něco takového dosáhnout, i když Orbitální shromáždění dokáže získat finanční prostředky, které potřebují. Jak již bylo řečeno, i když budou zpožděny o 5 let nebo tak, budou moci ovlivnit, jak lidé přemýšlejí o životě ve vesmíru po delší časová období.

Zdroj: firstpost.com