Σάββατο, 4 Ιουλίου 2020

ESA: Εντυπωσιακές εικόνες από παγωμένο κρατήρα του Άρη. Flight over Korolev Crater on Mars

Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) έδωσε στη δημοσιότητα ένα απίστευτο οπτικό ντοκουμέντο από τον περίφημο κρατήρα Κορόλεφ στον Άρη – μια πιθανή μελλοντική πηγή νερού για τους ανθρώπους που ίσως αποικήσουν μια μέρα στον κόκκινο πλανήτη. ESA visualization over Korolev crater on Mars. © Gif: ESA/Gizmodo

Το εκπληκτικό βίντεο αποτελεί ένα κινούμενο μωσαϊκό που συνδυάζει τις σαρώσεις στην επιφάνεια του πλανήτη με τοπογραφικά δεδομένα, που καταγράφονται από μια κάμερα υψηλής ανάλυσης στο μη επανδρωμένο διαστημόπλοιο Mars Express.


This movie, based on images taken by ESA’s Mars Express, showcases the 82 km wide Korolev crater on Mars. Located in the northern lowlands of the Red Planet, south of the large Olympia Undae dune field that partly surrounds Mars’ north polar cap, this well-preserved impact crater is filled with water ice all year round. The crater’s floor lies two kilometers below its rim, enclosing a 1.8 km thick domed deposit that represents a large reservoir of non-polar ice on Mars. Animation: ESA/DLR/FU Berlin, CC BY-SA 3.0 IGO. Music: Björn Schreiner

Το βίντεο δείχνει την πλήρη έκταση του κρατήρα, πλάτους 82 χιλιομέτρων στα βόρεια πεδινά του Άρη. Ο κρατήρας είναι γεμάτος με πάγο όλο το χρόνο καθώς ο πυθμένας του είναι 2 χιλιόμετρα κάτω από το χείλος του, καθιστώντας τον ένα φυσικό παγωμένο φαράγγι.

Η αποστολή του Mars Express ξεκίνησε στις 2 Ιουνίου του 2003, φτάνοντας στον πλανήτη έξι μήνες αργότερα και έκτοτε στέλνει στη Γη απίστευτες εικόνες από τον Άρη.

Πρόκειται για το δεύτερο μακροβιότερο διαρκώς ενεργό διαστημικό σκάφος σε τροχιά γύρω από έναν εξωγήινο κόσμο, μετά το Mars Odyssey της NASA που υπάρχει από το 2001.

Overhead view of Korolev Crater on Mars, as seen by the European Space Agency’s Mars Express spacecraft. Credit: ESA/DLR/FU Berlin.

Ο κρατήρας ονομάστηκε έτσι προς τιμήν του Σοβιετικού επικεφαλής μηχανικού πυραύλων και σχεδιαστή διαστημικών σκαφών, Σεργκέι Πάβλοβιτς Κορόλεφ (1907-1966), που έμεινε γνωστός ως ο «πατέρας» της ρωσικής διαστημικής τεχνολογίας, για τη συνεισφορά του στον ρωσικό διηπειρωτικό πύραυλο R7.

Τα σχέδια του Κορόλεφ έβαλαν τον Σπούτνικ σε τροχιά το 1957 και έστειλαν τον Γιούρι Γκαγκάριν στο διάστημα το 1961, και τώρα οι μελλοντικές γενιές διαστημικών περιηγητών και εξερευνητών εκπέμπουν εικόνες του κρατήρα του Άρη που φέρει το όνομά του, με εκπληκτική λεπτομέρεια που αξίζει το μεγάλο του επίτευγμα.




Παρασκευή, 3 Ιουλίου 2020

Πρώτος εντοπισμός εκτεθειμένου πυρήνα πλανήτη, σε απόσταση 730 ετών φωτός. First exposed planetary core discovered allows glimpse inside other worlds

Τον εκτεθειμένο πυρήνα ενός πλανήτη εντόπισαν για πρώτη φορά επιστήμονες του University of Warwick. The surviving core of a gas giant has been discovered orbiting a distant star by University of Warwick astronomers, offering an unprecedented glimpse into the interior of a planet. Artist's impression showing a Neptune-sized planet in the Neptunian Desert. It is extremely rare to find an object of this size and density so close to its star. Credit: University of Warwick/Mark Garlick

Πρόκειται για έναν εξαιρετικά ασυνήθιστο πλανήτη ο οποίος εντοπίστηκε σε μια ζώνη όπου σπάνια βρίσκονται τόσο μεγάλα αντικείμενα (Neptunian Desert), και ενδεχομένως να πρόκειται για έναν «ανεπιτυχή» αέριο γίγαντα ή έναν που έχασε την ατμόσφαιρά του. Η ανακάλυψη αυτή, τονίζουν οι επιστήμονες, αποτελεί μια μοναδική ευκαιρία για να εξεταστεί το εσωτερικό ενός άλλου πλανήτη.

Ο συγκεκριμένος πυρήνας βρέθηκε σε τροχιά γύρω από ένα μακρινό άστρο και έχει περίπου ίδιο μέγεθος με τον Ποσειδώνα. Θεωρείται πως είναι ένας αέριος γίγαντας που είτε έχασε την ατμόσφαιρά του είτε δεν κατάφερε να σχηματίσει μία.

Η σχετική έρευνα παρουσιάστηκε στο Nature και, όπως τονίζουν οι επιστήμονες, εκτιμάται πως πρόκειται για την πρώτη φορά που εντοπίζεται εκτεθειμένος πυρήνας ενός πλανήτη.

The red line shows the evolutionary track of a simulated planet that finally has similar properties as the actual planet TOI-849b, as found in the Bern Model of planet formation and evolution. The track is shown in the plane of semimajor axis in astronomical units (AU), that is the orbital distance from the star, on the x-axis, and the radius of the planet in units of jovian radii on the y-axis. The blue-red points show other planets predicted by the model. The Earth and Jupiter are shown at their positions for comparison. The planet starts to form at the initial time t=0 years as a small planetary embryo at about 6 AU. The protoplanet grows in mass in the following 1 million year which increases its radius. In this phase, the radius of the planet is still very large, as it is embedded in the protoplanetary disk in which it forms. The increasing mass of the protoplanet causes it to migrate inwards, towards the star. This reduces again the size of the planet. After 3.5 million years, the planet has migrated to the inner edge of the disk. There, it suffers a very energetic giant impact with another protoplanet in its planetary system. The enormous heat liberated in the collision strongly inflates the gaseous envelope of the planet. The envelope is lost via Roche-lobe overflow, and an exposed planetary core comes into existence. In the following billions of years, the exposed core slowly spirals towards its host star because of tidal interactions. The simulate planet now has properties like a mass, radius, and orbital distance which are very similar the observed properties of TOI-849b that is shown by a black-yellow symbol. In the end, after about 9.5 billion years, the planet falls into its host star. Credit: © University of Bern

Ο ΤΟΙ 849 b κινείται σε πολύ μικρή απόσταση γύρω από ένα άστρο σε απόσταση 730 ετών φωτός από τη Γη. Μία περιστροφή γύρω από αυτό - ένα «έτος» του διαρκεί μόλις 18 ώρες, και η θερμοκρασία στην επιφάνεια κινείται σε ασύλληπτα υψηλές θερμοκρασίες. Εντοπίστηκε μέσω της μελέτης δεδομένων από το TESS (Transiting Exoplanet Survey Satellite) της NASA. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η μάζα του είναι 2-3 φορές μεγαλύτερη από αυτήν του Ποσειδώνα- ωστόσο η πυκνότητά του είναι εντυπωσιακή, καθώς όλο το υλικό που αποτελεί αυτή τη μάζα περιέχεται σε ένα αντικείμενο στο μέγεθος του Ποσειδώνα. Όπως αναφέρει το National Geographic, το άστρο είναι σαν τον ήλιο μας, και ο πλανήτης έχει τη μεγαλύτερη μάζα σε βραχώδη πλανήτη που έχει παρατηρηθεί ποτέ, καθώς το υλικό αντιστοιχεί σε 40 φορές αυτό της Γης. Η διάμετρός του είναι περίπου 3,4 φορές αυτή της Γης, ή 85% του Ποσειδώνα.

Όπως τονίζουν οι ερευνητές, πρόκειται για ένα πλανήτη με ασυνήθιστα μεγάλη μάζα, και, αν και δεν κατέχει τα πρωτεία μεταξύ αυτών που έχουν εντοπιστεί, έχει τα πρωτεία σε αυτό το μέγεθος- κάτι που δείχνει ότι ο πλανήτης αυτός έχει περίεργη ιστορία.

«Θα περιμέναμε ένας πλανήτης με τόσο μεγάλη μάζα να έχει συγκεντρώσει τεράστιες ποσότητες υδρογόνου και ηλίου όταν σχηματίστηκε, αναπτυσσόμενος σε κάτι σαν τον Δία. Το ότι δεν βλέπουμε αυτά τα αέρια μας οδηγεί στο συμπέρασμα πως πρόκειται για έναν πλανητικό πυρήνα που έχει εκτεθεί. Είναι η πρώτη φορά που ανακαλύπτουμε έναν ακέραιο εκτεθειμένο πυρήνα ενός αερίου γίγαντα γύρω από ένα άστρο» είπε ο Dr. Ντέιβιντ Άρμστρονγκ, του Τμήματος Φυσικής του πανεπιστημίου, lead author της εν λόγω έρευνας.

Όσον αφορά στον λόγο που είναι ορατός ο πυρήνας του πλανήτη, υπάρχουν δύο θεωρίες: Η μία είναι πως κάποτε ήταν σαν τον Δία, μα έχασε όλα τα αέρια μέσω διαφόρων μεθόδων και η άλλη πως ίσως να είναι ένας «ανεπιτυχής» αέριος γίγαντας, που δεν κατάφερε να σχηματίσει ατμόσφαιρα.

«Με τον ένα ή με τον άλλον τρόπο, ο ΤΟΙ 849 είτε ήταν ένας αέριος γίγαντας είτε είναι ένας “ανεπιτυχής” αέριος γίγαντας. Είναι μια πρωτιά, που μας λέει ότι τέτοιοι πλανήτες υπάρχουν και μπορούν να εντοπιστούν. Έχουμε την ευκαιρία να κοιτάξουμε στον πυρήνα ενός πλανήτη με τρόπο που δεν μπορούμε να το κάνουμε στο δικό μας ηλιακό σύστημα. Υπάρχουν ακόμα μεγάλα ανοιχτά ερωτήματα για τη φύση του πυρήνα του Δία, για παράδειγμα, οπότε περίεργοι και ασυνήθιστοι εξωπλανήτες σαν αυτόν μας παρέχουν ένα παράθυρο στον σχηματισμό των πλανητών, που δεν έχουμε άλλον τρόπο να διερευνήσουμε. Αν και δεν έχουμε ακόμα πληροφορίες για τη χημική του σύνθεση, μπορούμε να συνεχίσουμε με άλλα τηλεσκόπια. Επειδή ο ΤΟΙ 849 b είναι τόσο κοντά στο άστρο του, οποιαδήποτε ατμόσφαιρα γύρω από τον πλανήτη πρέπει να αναπληρώνεται συνέχεια από τον πυρήνα. Οπότε αν μπορούμε να μετρήσουμε αυτή την ατμόσφαιρα, τότε μπορούμε να έχουμε μια ματιά στη σύνθεση του ίδιου του πυρήνα» είπε σχετικά ο Άρμστρονγκ.




Πέμπτη, 2 Ιουλίου 2020

Κοσμικό μυστήριο: Εξαφάνιση γιγαντιαίου άστρου. A Cosmic Mystery: ESO Telescope Captures the Disappearance of a Massive Star

Την απουσία εντός ασταθούς γιγαντιαίου άστρου σε έναν γαλαξία- νάνο αντιλήφθηκαν αστρονόμοι, χρησιμοποιώντας το Very Large Telescope (VLT) του European Southern Observatory. Astronomers have discovered the absence of an unstable massive star in a dwarf galaxy. Scientists think this could indicate that the star became less bright and partially obscured by dust. An alternative explanation is that the star collapsed into a black hole without producing a supernova. This illustration shows what the luminous blue variable star in the Kinman Dwarf galaxy could have looked like before its mysterious disappearance. Credit: ESO/L. Calçada

Επιστήμονες θεωρούν πως αυτό μπορεί να υποδεικνύει ότι το άστρο έγινε λιγότερο φωτεινό και εν μέρει καλυμμένο από σκόνη. Μια εναλλακτική εξήγηση είναι ότι κατέρρευσε σε μαύρη τρύπα χωρίς να παράξει σουπερνόβα. «Εάν ισχύει, θα είναι ο πρώτος απευθείας εντοπισμός ενός τέτοιο τερατώδους άστρου που “πεθαίνει” με αυτόν τον τρόπο» είπε ο επικεφαλής των ερευνητών, Άντριου Άλαν, διδακτορικός στο Trinity College Dublin στην Ιρλανδία.

Image of the Kinman Dwarf galaxy, also known as PHL 293B, taken with the NASA/ESA Hubble Space Telescope’s Wide Field Camera 3 in 2011, before the disappearance of the massive star. Located some 75 million light-years away, the galaxy is too far away for astronomers to clearly resolve its individual stars, but in observations done between 2001 and 2011, they detected the signatures of the massive star. These signatures were not present in more recent data. Credit: NASA, ESA/Hubble, J. Andrews (U. Arizona)

Μεταξύ του 2001 και του 2011, διάφορες ομάδες αστρονόμων μελέτησαν το μυστηριώδες γιγαντιαίο άστρο, στον γαλαξία Kinman Dwarf, και οι παρατηρήσεις τους υπέδειξαν πως ήταν σε ύστερο στάδιο της εξέλιξής του. Ο Άλαν και οι συνεργάτες του στην Ιρλανδία, τη Χιλή και τις ΗΠΑ ήθελαν να μάθουν περισσότερα για το πώς τα πολύ μεγάλα άστρα «πεθαίνουν», και αυτό στον Kinman Dwarf φαινόταν ιδανικό. Ωστόσο, όταν έστρεψαν προς αυτό το VLT, το 2019, δεν ήταν σε θέση να βρουν τα χαρακτηριστικά του ίχνη: «Αντ'αυτού, εκπλαγήκαμε όταν είδαμε πως το άστρο είχε εξαφανιστεί» σημείωσε ο ίδιος, που ηγήθηκε έρευνας η οποία δημοσιεύτηκε στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

This wide-field view shows the region of the sky, in the constellation of Aquarius, where the Kinman Dwarf galaxy can be found. This view was created from images forming part of the Digitized Sky Survey 2. Credit: ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

Σε απόσταση περίπου 75 εκατομμυρίων ετών φωτός μακριά, στον αστερισμό του Υδροχόου, ο γαλαξίας Kinman Dwarf είναι πολύ μακριά για να μπορούν οι αστρονόμοι να βλέπουν τα μεμονωμένα του άστρα, μα μπορούν να εντοπίζουν τις «υπογραφές» κάποιων από αυτά. Από το 2001 ως το 2011, το φως από τον γαλαξία έδειχνε στοιχεία πως «φιλοξενούσε» ένα «luminous blue variable» (λαμπερό μπλε μεταβλητό) άστρο περίπου 2,5 εκατομμύρια φορές πιο φωτεινό από τον ήλιο μας. Τα άστρα αυτού του τύπου είναι ασταθή, δείχνοντας δραματικές μεταβολές στα φάσματα και τη φωτεινότητά τους. Ακόμα και με αυτές τις αλλαγές, τα άστρα αυτά αφήνουν πίσω τους ίχνη που μπορούν να εντοπιστούν, μα ήταν απόντα από τα δεδομένα που η ομάδα συνέλεξε το 2019, προκαλώντας ερωτηματικά σχετικά με το τι συνέβη στο άστρο. «Θα ήταν πολύ ασυνήθιστο για ένα τόσο μεγάλο άστρο να εξαφανιστεί χωρίς να παράξει μια φωτεινή έκρηξη σουπερνόβα» είπε ο Άλαν.«Μπορεί να βρήκαμε ένα από τα πιο μεγάλα άστρα του τοπικού σύμπαντος να χάνεται αθόρυβα μέσα στη νύχτα» είπε ο Χοσέ Γκροχ, άλλος ένας εκ των ερευνητών.

Astronomers have discovered the absence of an unstable massive star in a dwarf galaxy with ESO’s Very Large Telescope. This video offers a summary of the research. Credit: ESO

Παλιά δεδομένα υπέδειξαν πως το άστρο θα μπορούσε να περνά μια περίοδο ισχυρών εκλάμψεων που τελείωσε κάποια στιγμή μετά το 2011. Αυτά τα άστρα βιώνουν τέτοιες εκλάμψεις κατά τη διάρκεια της «ζωής» τους, προκαλώντας έξαρση της απώλειας μάζας τους και δραματική αύξηση της φωτεινότητάς τους.

This video starts by showing a wide-field view of a region of the sky in the constellation of Aquarius. It then zooms in to show the Kinman Dwarf galaxy, where a mysterious luminous blue variable star disappeared. The end of the video shows an artistic animation of what the star could have looked like before it disappeared. Credit: ESO/L. Calçada, Digitized Sky Survey 2, N. Risinger (skysurvey.org), NASA, ESA/Hubble, J. Andrews (U. Arizona). Music: Konstantino Polizois

Με βάση τις παρατηρήσεις και τα μοντέλα τους, οι αστρονόμοι έχουν υποδείξει δύο εξηγήσεις για την εξαφάνιση του άστρου και την έλλειψη ενός σουπερνόβα, σε σχέση με αυτή την πιθανή έκλαμψη. Η έκλαμψη μπορεί να οδήγησε στη μετατροπή του σε ένα λιγότερο φωτεινό άστρο, εν μέρει κρυμμένο από τη σκόνη. Εναλλακτικά, μπορεί να κατέρρευσε σε μαύρη τρύπα χωρίς να παράξει έκρηξη σουπερνόβα. Αυτό θα ήταν σπάνιο, καθώς αυτά που γνωρίζουμε σχετικά με το πώς «πεθαίνουν» τα μεγάλα άστρα είναι πως τα περισσότερα καταλήγουν σε σουπερνόβα.

Πηγές: Jennifer E Andrews, Eoin J Farrell, Ioana Boian, Nathan Smith, Andrea Mehner, Jose H Groh, Andrew P Allan. The possible disappearance of a massive star in the low-metallicity galaxy PHL 293BMonthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2020; 496 (2): 1902 DOI: 10.1093/mnras/staa1629 - https://www.eso.org/public/news/eso2010/ - https://www.naftemporiki.gr/story/1614873/kosmiko-mustirio-eksafanisi-gigantiaiou-astrou




Τετάρτη, 1 Ιουλίου 2020

Ανακαλύφθηκε ένας νέος τύπος τετρακουάρκ. LHCb discovers a new type of tetraquark at CERN

To LHCb παρατήρησε για πρώτη φορά ένα εξωτικό σωματίδιο που αποτελείται από 4 γοητευτικά κουάρκ. The LHCb collaboration has observed an exotic particle made up of four charm quarks for the first time. Illustration of a tetraquark composed of two charm quarks and two charm antiquarks, detected for the first time by the LHCb collaboration at CERN. (Image: CERN)

Σύμφωνα με την δημοσίευση της ομάδας LHCb μάλλον πρόκειται για το πρώτο ανακαλυφθέν σωματίδιο μιας νέας κατηγορίας σωματιδίων. Η ανακάλυψη αυτή θα βοηθήσει τους φυσικούς να κατανοήσουν καλύτερα τους πολύπλοκους τρόπους με τους οποίους συνδέονται τα κουάρκ μεταξύ τους, σχηματίζοντας σωματίδια όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια που περιέχονται στους ατομικούς πυρήνες.

Όταν δυο ή τρία κουάρκ συνδέονται μεταξύ τους σχηματίζουν τα σωματίδια που ονομάζονται αδρόνια. Εδώ και δεκαετίες οι θεωρητικοί φυσικοί έχουν προβλέψει την ύπαρξη τετρα-κουάρκ και πεντα-κουάρκ. Τα τελευταία χρόνια επιβεβαιώθηκε πειραματικά η ύπαρξη πολλών τέτοιων εξωτικών αδρονίων. Τα σωματίδια από ασυνήθιστους συνδυασμούς κουάρκ αποτελούν ένα ιδανικό «εργαστήριο» για την μελέτη της ισχυρής αλληλεπίδρασης, μιας από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης.

Για πρώτη φορά ανακαλύφθηκε τετρακουάρκ που αποτελείται από τέσσερα βαριά κουάρκ ίδιου τύπου, συγκεκριμένα από δύο γοητευτικά κουάρκ και δύο γοητευτικά αντικουάρκ.

Όπως και στις προηγούμενες ανακαλύψεις τετρακουάρκ, δεν είναι απόλυτα σαφές αν το νέο σωματίδιο είναι ένα «αληθινό τετρακουάρκ», δηλαδή ένα σύστημα τεσσάρων κουάρκ στενά συνδεδεμένων μεταξύ τους ή ένα ζεύγος σωματιδίων από δυο κουάρκ το καθένα, ασθενώς συνδεδεμένα μεταξύ τους, κάτι σαν την δομή των μορίων.

Σε κάθε περίπτωση, το νέο τετρακουάρκ θα βοηθήσει τους θεωρητικούς να διερευνήσουν μοντέλα κβαντικής χρωμοδυναμικής, την θεωρία της ισχυρής αλληλεπίδρασης.



Δευτέρα, 29 Ιουνίου 2020

Μοναδικό άστρο μοιάζει να έχει… φτερά νυχτερίδας. Hubble Sees Cosmic Flapping ‘Bat Shadow’

Το τηλεσκόπιο Hubble εντόπισε μια «διαστημική νυχτερίδα να κουνάει τα φτερά της». Astronomers using Hubble previously captured a remarkable image of a young star's unseen, planet-forming disk casting a huge shadow across a more distant cloud in a star-forming region. The star is called HBC 672, and the shadow feature was nicknamed the "Bat Shadow" because it resembles a pair of wings. The nickname turned out to be unexpectedly appropriate, because now those "wings" appear to be flapping! Credits: NASA, ESA, and STScI

Ένα μοναδικό άστρο αποτύπωσε το θρυλικό διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Πρόκειται για ένα άστρο που περιτριγυρίζεται από ένα δίσκο σκόνης και αερίων δημιουργώντας έτσι την εικόνα ότι το άστρο έχει… φτερά νυχτερίδας.

Το νεαρό αυτό αστέρι, ηλικίας μόλις… δύο εκατομμυρίων ετών ονομάζεται HBC 672 και απέχει από τη Γη 1.400 έτη φωτός.

In 2017, NASA’s Hubble Space Telescope captured an image of a huge wing-shaped shadow cast by a fledgling star’s unseen, planet-forming disk. The young star, called HBC 672, is casting the shadow across a more distant cloud in a star-forming region—like a fly wandering into the beam of a flashlight shining on a wall. Now, after observing the shadow again, astronomers report that they see the giant shadow flapping its "wings"! Video credit: NASA's Goddard Space Flight Center

Το Hubble «φωτογράφισε» το HBC 672 το 2018, αλλά μόλις πριν από λίγες μέρες ολοκληρώθηκε η έρευνα για το εύρημά του.

This illustration shows a fledgling star surrounded by a warped, saddle-shaped disk with two peaks and two dips. A planet embedded in the disk, inclined to the disk's plane, may be causing the warping. As the disk rotates around the young star, it is thought to block the light from that star and cast a varying, flapping shadow on a distant cloud. Credits: NASA, ESA, and A. James and G. Bacon (STScI)

Οι επιστήμονες πιστεύουν πως η κίνηση, που μοιάζει με τίναγμα φτερών, προκαλείται από έναν πλανήτη, ο οποίος «τραβάει» τον δίσκο των αερίων και σκόνης και τον χτυπάει.

This animation depicts how the “flapping” motion of the shadow of the star HBC 672 has been observed by the NASA/ESA Hubble Space Telescope. The star is believed to be surrounded by a warped, saddle-shaped disc with two peaks and two dips. A planet embedded in the disc, inclined to the disc’s plane, may be causing this warping. As the disc rotates around the young star, it blocks the light from that star and casts a varying, “flapping” shadow on a distant cloud. Credit: ESA/Hubble, L. Calçada. Music: Konstantino Polizois

«Η σκιά κινείται. Χτυπάει, σαν τα φτερά ενός πουλιού», δήλωσε ο αστρονόμος Κλάους Ποντοπίνταν του Ινστιτούτου Επιστημών Διαστημικών Τηλεσκοπίων.




Σάββατο, 27 Ιουνίου 2020

GW190814: Το μυστήριο ενός αστρονομικού αντικειμένου 2,6 ηλιακών μαζών. GW190814—The mystery of a 2.6 solar mass compact object

Ανακάλυψη αγνώστου ως τώρα κοσμικού αντικειμένου: Τι μπορεί να είναι και τι σημαίνει για την επιστήμη. The population of compact objects (black holes and neutron stars) observed with gravitational waves and with electromagnetic astronomy, including a few which are uncertain. GW170814 is highlighted. It is not clear if its lighter component is a black hole or neutron star.

Όταν ένα πραγματικά γιγαντιαίο άστρο «πεθαίνει», καταρρέει κάτω από την ίδια του τη βαρύτητα και αφήνει πίσω του μαύρη τρύπα. Όταν λιγότερο μεγάλα άστρα καταρρέουν, εκρήγνυνται σε σουπερνόβα και αφήνουν πίσω εξαιρετικά πυκνά, «νεκρά» απομεινάρια, τους αστέρες νετρονίων. Ωστόσο, επί δεκαετίες επιστήμονες αναρωτιούνταν τι συμβαίνει στο «κενό» ανάμεσα στα άστρα νετρονίων και τις μαύρες τρύπες: Ο βαρύτερος γνωστός αστέρας νετρονίων δεν έχει πάνω από 2,5 φορές τη μάζα του ήλιου μας, και η ελαφρύτερη γνωστή μαύρη τρύπα έχει περίπου 5 ηλιακές μάζες. Οπότε προκύπτει το ερώτημα: Υπάρχει κάτι ενδιάμεσα;

Time–frequency plots for GW190814 as measured by LIGO Hanford, LIGO Livingston and Virgo. The chirp of a binary coalescence is clearest in Livingston. For long signals, like GW190814, it is usually hard to pick out the chirp by eye. Figure 1 of the GW190814 Discovery Paper.

Στο πλαίσιο νέας μελέτης από το LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory) του NSF (National Science Foundation) στις ΗΠΑ και το Virgo στην Ευρώπη, επιστήμονες ανακοίνωσαν την ανακάλυψη ενός κοσμικού αντικειμένου 2,6 ηλιακών μαζών, που βρίσκεται απόλυτα στο αποκαλούμενο «mass gap» (κενό μάζας) που προαναφέρθηκε. Το αντικείμενο αυτό βρέθηκε στις 14 Αυγούστου 2019, καθώς συγχωνευόταν με μια μαύρη τρύπα 23 ηλιακών μαζών, παράγοντας μια έκλυση βαρυτικών κυμάτων που ανιχνεύθηκε στη Γη από τα LIGO και Virgo. Σχετικό επιστημονικό άρθρο δημοσιεύτηκε την Τρίτη στο The Astrophysican Journal Letters.

«Τέτοιες ανακαλύψεις είναι αινίγματα, και μας αναγκάζουν να ξύσουμε λίγο το κεφάλι μας» είπε ο Ντέιβιντ Ράιτζε, εκτελεστικός διευθυντής του LIGO Laboratory στο Caltech. «Έχουμε παρατηρήσει τον μεγαλύτερο αστέρα νετρονίων ή την ελαφρύτερη μαύρη τρύπα; Η διαπίστωση της πραγματικής φύσης αυτού του αντικειμένου θα απαιτεί περισσότερες παρατηρήσεις, μα αυτές οι παρατηρήσεις αδιαμφισβήτητα θα ρίξουν νέο φως σε ένα μέρος του σύμπαντος που ως τώρα δεν μας ήταν προσβάσιμο».

«Αυτό θα αλλάξει το πώς οι επιστήμονες μιλούν για αστέρες νετρονίων και μαύρες τρύπες» είπε ο Πάτρικ Μπρέιντι, καθηγητής στο University of Wisconsin, Milwaukee, και εκπρόσωπος του LIGO Scientific Collaboration. «Το mass gap μπορεί να μην υπάρχει καν, μα μπορεί και να οφειλόταν και σε περιορισμούς στις δυνατότητες παρατήρησης. Ο χρόνος και περισσότερες παρατηρήσεις θα δείξουν».

Sky localizations for GW190814’s source. The blue dashed contour shows the preliminary localization using only LIGO Livingston and Virgo data, and the solid orange shows the preliminary localization adding in Hanford data. The dashed green contour shows and updated localization used by many for their follow-up studies. The solid purple contour shows our final result, which has an area of just  . All contours are for 90% probabilities. Figure 2 of the GW190814 Discovery Paper.

Η κοσμική συγχώνευση που περιγράφεται στη μελέτη, ένα γεγονός ονόματι GW190814, κατέληξε σε μια τελική μαύρη τρύπα περίπου 25 φορές η μάζα του ήλιου (μέρος της μάζας μετετράπη σε μια έκλυση ενέργειας υπό τη μορφή βαρυτικών κυμάτων). Η νεοσχηματιθείσα μαύρη τρύπα βρίσκεται σε απόσταση περίπου 800 εκατ. ετών φωτός από τη Γη.

Estimated masses for the two components in the binary m_i \geq m_2. We show results several different waveform models (which include spin precession and higher order multiple moments). The two-dimensional shows the 90% probability contour. The one-dimensional plot shows individual masses; the dotted lines mark 90% bounds away from equal mass. Estimates for the maximum neutron star mass are shown for comparison with the mass of the lighter component m_2. Figure 3 of the GW190814 Discovery Paper.

Πριν τη συγχώνευση των δύο αντικειμένων, οι μάζες τους διέφεραν κατά πολύ- 9 φορές, τη μεγαλύτερη αναλογία που είναι γνωστή για γεγονός βαρυτικών κυμάτων. Ένα άλλο πρόσφατο γεγονός, το GW190412, έλαβε χώρα μεταξύ δύο μαύρων τρυπών με αναλογία μάζας 4:1.

Η εν λόγω έρευνα έχει και ελληνική συμμετοχή: Πρόκειται για την Ελληνίδα αστροφυσικό Βίκυ Καλογερά, καθηγήτρια στο Northwestern University. Όπως είπε η κα Καλογερά, «είναι πρόκληση για τα σημερινά θεωρητικά μοντέλα να σχηματίζουν συγχωνευόμενα ζεύγη συμπαγών αντικειμένων με τόσο μεγάλες αναλογίες μάζας, όπου το χαμηλής μάζας μέλος του ζευγαριού βρίσκεται στο “mass gap”. Αυτή η ανακάλυψη υποδεικνύει πως αυτά τα γεγονότα λαμβάνουν χώρα πολύ πιο συχνά από ό,τι προβλέπαμε, καθιστώντας το ένα πραγματικά ενδιαφέρον αντικείμενο χαμηλής μάζας».

Constraints on the neutron star equation of state, showing how density changes with pressure $p$. The blue curve just uses GW170817, implicitly assuming that GW190814 is from a binary black hole, while the orange shows what happens if we include GW190814, assuming it is from a neutron star–black hole binary. The 90% and 50% credible contours are shown as the dark and lighter bands, and the dashed lines indicate the 90% region of the prior. Figure 8 of the GW190814 Discovery Paper.

Όπως πρόσθεσε η κα Καλογερά, το μυστηριώδες αυτό αντικείμενο μπορεί να είναι αστέρας νετρονίων που συγχωνεύεται με μια μαύρη τρύπα- «ένα συναρπαστικό ενδεχόμενο που αναμένεται θεωρητικά, αλλά δεν έχει ακόμα επιβεβαιωθεί παρατηρησιακά. Ωστόσο, με μάζα 2,6 φορές αυτήν του ήλιου μας, υπερβαίνει τις σύγχρονες προβλέψεις για τη μέγιστη μάζα των αστέρων νετρονίων, και ίσως αντ’αυτού να είναι η ελαφρύτερη μαύρη τρύπα που έχει εντοπιστεί ποτέ».

Όταν οι επιστήμονες των LIGO και Virgo εντόπισαν τη συγχώνευση αυτή, ενημέρωσαν άμεσα την αστρονομική κοινότητα. Δεκάδες τηλεσκόπια άρχισαν έρευνες για κύματα φωτός από το γεγονός, ωστόσο μέχρι τώρα δεν έχουν εντοπιστεί σήματα. Μέχρι τώρα, τέτοια φωτεινά αντίστοιχα στα σήματα βαρυτικών κυμάτων έχουν θεαθεί μόνο μία φορά, στο γεγονός GW170817. Tο γεγονός εκείνο περιελάμβανε μια σύγκρουση μεταξύ δύο αστέρων νετρονίων η οποία εθεάθη από δεκάδες τηλεσκόπια στη Γη και στο διάστημα. Οι συγκρούσεις μεταξύ αστέρων νετρονίων έχουν αποτέλεσμα την εκτόξευση μάζας προς πάσα κατεύθυνση, και ως εκ τούτου εκπέμπουν φως. Αντίστοιχα, οι συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών, στις περισσότερες περιπτώσεις, θεωρείται πως δεν παράγουν φως.

Visualisation of the coalescence of two black holes that inspiral and merge, emitting gravitational waves. One black hole is 9.2 times more massive than the other and both objects are non-spinning. The high mass-ratio amplifies gravitational-wave overtones in the emitted signal. The gravitational-wave signal produced is consistent with the observation made by the LIGO and Virgo gravitational-wave detectors on August 14th, 2019 (GW190814). Credit: N. Fischer, S. Ossokine, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration

Σύμφωνα με τους επιστήμονες των LIGO και Virgo υπάρχουν μερικοί πιθανοί λόγοι που το συμβάν της 19ης Αυγούστου δεν εθεάθη από τηλεσκόπια που λειτουργούν με το φως. Πρώτον, το γεγονός αυτό ήταν έξι φορές πιο μακριά από αυτό που παρατηρήθηκε το 2017. Δεύτερον, εάν η σύγκρουση περιελάμβανε δύο μαύρες τρύπες, τότε δεν θα έβγαζε φως. Τρίτον, εάν το ένα αντικείμενο ήταν αστέρας νετρονίων, ο εννεαπλάσιας μάζας «σύντροφός» του μπορεί να το «κατάπιε» ολόκληρο: Ένας αστέρας νετρονίων που «καταβροχθίζεται» από μια μαύρη τρύπα δεν θα εξέπεμπε φως.

«Σκέφτομαι τον Pac-Man να τρώει μια μικρή κουκκίδα» είπε η κα. Καλογερά. «Όταν οι μάζες είναι πολύ ασύμμετρες, ο μικρότερος αστέρας νετρονίων μπορεί να “φαγωθεί” με μια δαγκωματιά».

Estimated orientation and magnitude of the two component spins. The distribution for the more massive component is on the left, and for the lighter component on the right. The probability is binned into areas which have uniform prior probabilities, so if we had learnt nothing, the plot would be uniform. The maximum spin magnitude of 1 is appropriate for black holes. On account of the mass ratio, we get a good measurement of the spin of the more massive component, but not the lighter one. Figure 6 of the GW190814 Discovery Paper.

Όσον αφορά στο πώς θα διαπιστωθεί εάν το μυστηριώδες αντικείμενο ήταν αστέρας νετρονίων ή μαύρη τρύπα, θα ακολουθήσουν περισσότερες παρατηρήσεις με τα LIGO και Virgo, καθώς και άλλα τηλεσκόπια, προκειμένου να βρεθεί εάν υπάρχουν επιπλέον αντικείμενα στο «κενό μάζας».

«Είναι η πρώτη ματιά σε αυτό που θα μπορούσε να είναι ένας ολόκληρος νέος πληθυσμός συμπαγών δυαδικών αντικειμένων» είπε ο Τσάρλι Χόι, του LIGO Scientific Collaboration και τελειόφοιρος του Cardiff University. «Αυτό που είναι συναρπαστικό είναι πως είναι μόνο η αρχή. Καθώς τα μέσα γίνονται όλο και πιο ευαίσθητα, θα παρατηρούμε όλο και περισσότερα τέτοια σήματα, και θα είμαστε σε θέση να εξακριβώνουμε τους πληθυσμούς αστέρων νετρονίων και μαύρων τρυπών στο σύμπαν».

Όπως είπε ο Πέδρο Μαρονέτι, του NSF, το κενό μάζας αποτελούσε ένα ενδιαφέρον αίνιγμα για δεκαετίες, και τώρα έχει βρεθεί ένα αντικείμενο που βρίσκεται ακριβώς εκεί. «Αυτό δεν μπορεί να εξηγηθεί χωρίς να αψηφήσουμε την κατανόησή μας ως προς την εξαιρετικά πυκνή ύλη ή αυτά που γνωρίζουμε για την εξέλιξη των άστρων. Αυτή η παρατήρηση είναι άλλο ένα παράδειγμα των δυνατοτήτων του πεδίου της αστρονομίας βαρυτικών κυμάτων» είπε χαρακτηριστικά.





Παρασκευή, 26 Ιουνίου 2020

Ανακαλύφθηκε το κοντινότερο στη Γη ηλιακό σύστημα με εξωπλανήτες. Super-Earths discovered orbiting nearby red dwarf star

Ένα αρκετά κοντινό ηλιακό σύστημα, σε απόσταση περίπου 11 ετών φωτός από τη Γη, το οποίο διαθέτει τουλάχιστον δύο, ίσως και τρεις εξωπλανήτες, ανακάλυψε μια διεθνής ομάδα αστρονόμων. A team of astronomers from the RedDots project has discovered two super-Earths and a candidate planet orbiting the nearby 4.57-billion-year-old red dwarf star Lacaille 9352. An artist’s impression of the multiplanetary system of super-Earths orbiting the nearby red dwarf star Lacaille 9352. Image credit: Mark Garlick.

Οι εξωπλανήτες του συστήματος, οι οποίοι κινούνται γύρω από ένα ήσυχο και πολύ πιο αχνό από τον Ήλιο άστρο, τον ερυθρό νάνο GJ 887, ανήκουν στην κατηγορία της υπερ-Γαίας, καθώς έχουν κάποιες ομοιότητες με τη Γη, αλλά μεγαλύτερο μέγεθος.

Illustration of the ‘Goldilocks Zone’ relative to the type of star (y-axis) vs. the amount of starlight the planet will receive (analogous to its distance). Red dwarf stars are at the bottom. Credit: C. Harman.

Οι εξωπλανήτες βρίσκονται στην φιλόξενη για ζωή ζώνη του εν λόγω άστρου, ενός από τα κοντινότερα στον Ήλιο και είναι πολύ πιθανό να είναι βραχώδεις.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τη δρα Σάντρα Τζέφερς του γερμανικού Πανεπιστημίου του Γκέτιγκεν, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό “Science”, πραγματοποίησαν την ανακάλυψη από το Ευρωπαϊκό Νότιο Αστεροσκοπείο (ESO) στη Χιλή.

Artist illustration of the Gliese 887 system. Credit: Getty

Οι δύο σίγουροι εξωπλανήτες Gliese 887b και Gliese 887c είναι πολύ γρήγοροι -περισσότερο και από τον Ερμή- καθώς ολοκληρώνουν μια περιστροφή γύρω από το μητρικό τους άστρο κάθε 9,3 και 21,8 μέρες αντίστοιχα (αυτή είναι η διάρκεια του έτους τους). Οι επιστήμονες βρήκαν ενδείξεις και για ένα τρίτο εξωπλανήτη με διάρκεια έτους περίπου 50 γήινων ημερών.

Artist impression of a triple-planet system orbiting a Red Dwarf star. Credit: ESO/M. Kornmesser.

Σύμφωνα με τις πρώτες ενδείξεις, οι δύο επιβεβαιωμένοι εξωπλανήτες φαίνονται υπερβολικά καυτοί για να διαθέτουν υγρό νερό στην επιφάνεια τους, χωρίς πάντως αυτό να αποκλείεται. Όμως ο τρίτος μη επιβεβαιωμένος, που είναι πιο μακρινός, πιθανώς βρίσκεται μέσα στη φιλόξενη για ζωή ζώνη του άστρου του, το οποίο έχει τη μισή περίπου μάζα του Ήλιου μας και είναι λιγότερο δραστήριο από άλλους ερυθρούς νάνους, συνεπώς μάλλον δεν βομβαρδίζει τους πλανήτες του με ισχυρή ακτινοβολία. Η θερμοκρασία του Gliese 887c εκτιμάται σε περίπου 70 βαθμούς Κελσίου. Είναι άγνωστο αν οι δύο εξωπλανήτες διαθέτουν ατμόσφαιρα.

Ειδικά αν μελλοντικές παρατηρήσεις επιβεβαιώσουν την ύπαρξη και τρίτου εξωπλανήτη, τότε το σύστημα του GJ 887 αναμένεται να γίνει στο μέλλον ένα από τα πιο μελετημένα στη «γειτονιά» μας. Η εγγύτητα του καθιστά πιθανή ακόμη και τη μελέτη της πιθανής ατμόσφαιρας των πλανητών του.

Το 2016 ανακαλύφθηκε ο κοντινότερος στη Γη εξωπλανήτης, ο οποίος έχει περίπου τη μάζα της Γης και κινείται πέριξ του κοντινότερου στον πλανήτη μας άστρου, του Εγγύτατου του Κενταύρου. Το 2018 ανακαλύφθηκε μια υπερ-Γη γύρω από το δεύτερο κοντινότερο στη Γη αστέρι, το άστρο Μπάρναρντ. Το 2019 βρέθηκε ένα σύστημα τριών πλανητών γύρω από τον ερυθρό νάνο GJ 1061, ο οποίος βρίσκεται λίγο μακρύτερα από τον GJ 887.