Νέα σελίδα στο «κυνήγι» των βαρυτικών κυμάτων. Race to Detect Gravitational Waves Advances with New NSF-funded NANOGrav Physics Frontiers Center

Τα βαρυτικά κύματα που έχουν στο «στόχαστρο» οι επιστήμονες χαρακτηρίζονται από τόσο μεγάλα μήκη κύματος –μεγαλύτερα από τις διαστάσεις του ηλιακού μας συστήματος- που δεν θα μπορούσαν να καταγραφούν από κανέναν επίγειο ανιχνευτή. A network of pulsars being used to search for gravitational waves, or ripples in space-time predicted by general relativity. These waves cause changes in the arrival times of pulsar radio signals that are correlated between pulsars in a way that depends on their separation on the sky. They are detectable from Earth with sensitive radio timing observations. Credit: David Champion

Ένα αιώνα μετά τη διατύπωση της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, Αμερικανοί επιστήμονες ελπίζουν πως η τεχνική που έχουν στα σκαριά θα τους δώσει τη δυνατότητα να ανιχνεύσουν για πρώτη φορά βαρυτικά κύματα, κι έτσι να επιβεβαιώσουν τη μοναδική πρόβλεψη του Άλμπερτ Αϊνστάιν που δεν έχει επαληθευτεί πειραματικά μέχρι σήμερα. Γι’ αυτό τον σκοπό οι επιστήμονες, οι οποίοι ανήκουν στην κοινοπραξία North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav), εξασφάλισαν χρηματοδότηση 14,5 εκατ. δολαρίων από το Εθνικό Ίδρυµα Επιστήµης (NSF) στις ΗΠΑ, ώστε να δημιουργήσουν και να λειτουργήσουν για μία πενταετία ένα εξειδικευμένο ερευνητικό κέντρο.

Το κέντρο ονομάζεται NANOGrav Physics Frontiers Center (PFC) και στόχος του είναι να εντοπίσει βαρυτικά κύματα χαμηλής συχνότητας, δηλαδή διαταραχές στο χωροχρονικό συνεχές που, όπως προβλέπει η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, προκαλούνται από βίαια συμπαντικά φαινόμενα στα οποία παίρνουν μέρος ουράνια σώματα με εξαιρετικά μεγάλη μάζα. Οι επιστήμονες υποστηρίζουν πως θα ανιχνεύσουν τέτοιες διαταραχές από τα «αποτυπώματα» που αυτές αφήνουν σε ραδιοπαλμούς οι οποίοι φθάνουν στη Γη προερχόμενοι από πάλσαρ.

«Πλέον έχουμε όλοι συνηθίσει να βλέπουμε εντυπωσιακές εικόνες του σύμπαντος από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble», λέει ο καθηγητής αστρονομίας του πανεπιστημίου Κορνέλ Τζέιμς Κορντ στο σάιτ του ιδρύματος, το οποίο συμμετέχει στην κοινοπραξία. «Τέτοιες εικόνες είναι η αποκορύφωση τεσσάρων αιώνων αστρονομικών παρατηρήσεων, που ξεκίνησαν από τον Γαλιλαίο και το τηλεσκόπιό του, με το οποίο είδε για πρώτη φορά ουράνια αντικείμενα αόρατα στο γυμνό μάτι».

An animation demonstrating interacting supermassive black holes in merging galaxies and how this generates low frequency gravitational waves. As these waves propagate through space, they cause coordinated changes in the arrival times of radio signals from pulsars, the universe’s most stable natural clocks, as seen from Earth. These telltale variations can be detected by powerful radio telescopes, like the Arecibo Observatory in Puerto Rico and the Green Bank Telescope in West Virginia.

Τα βαρυτικά κύματα που έχουν στο «στόχαστρο» οι επιστήμονες χαρακτηρίζονται από τόσο μεγάλα μήκη κύματος –μεγαλύτερα από τις διαστάσεις του ηλιακού μας συστήματος- που δεν θα μπορούσαν να καταγραφούν από κανέναν επίγειο ανιχνευτή. Ευτυχώς για τους επιστήμονες, η φύση έχει προνοήσει, παρέχοντάς τους ως ανιχνευτικό εργαλείο τους πάλσαρ – αστέρες νετρονίων που περιστρέφονται με μεγάλη ταχύτητα και έχουν βαφτισθεί «φάροι του διαστήματος», καθώς εκπέμπουν ραδιοσήματα με τη μορφή παλμών εντυπωσιακά σταθερής συχνότητας.

The NSF's Robert C. Byrd Green Bank Telescope, which will join in the NANOGrav hunt for gravitational waves. Credit: NRAO/AUI/NSF

Καθώς τα βαρυτικά κύματα διαδίδονται στον χωρόχρονο, επηρεάζουν τη χρονική στιγμή άφιξης των ραδιοπαλμών στη Γη. Έτσι, οι ερευνητές φιλοδοξούν να μετρήσουν αυτές τις απειροελάχιστες χρονικές μεταβολές, επιβεβαιώνοντας επομένως για πρώτη φορά την ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων. Αν και οι διακυμάνσεις δεν αναμένεται να ξεπερνούν τα λίγα δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, η αμερικανική ομάδα ελπίζει πως θα τα καταφέρει, αφού θα «επιστρατεύσει» γι’ αυτό τον σκοπό τα δύο πιο ευαίσθητα τηλεσκόπια στον κόσμο – το Παρατηρητήριο Arecibo στο Πουέρτο Ρίκο και το Τηλεσκόπιο Green Bank από το Εθνικό Παρατηρητήριο Ραδιοαστρονομίας, στη Δυτική Βιρτζίνια.

Πηγή: https://public.nrao.edu/news/pressreleases/nanograv-pfc

Τεχνολογία που θα προσφέρει στον άνθρωπο υπερδυνάμεις. The implant that could give you superpowers

Η γεωμαγνητική τεχνολογία μπορεί στο μέλλον να προσφέρει υπερδυνάμεις στον άνθρωπο. Scientists have implanted tiny digital compasses into the brains of blind rats to give them 'psychic GPS' abilities. The experiment suggests a similar kind of implant may help blind people walk freely through the world – and could someday even give humans superpowers.

Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Τόκιο για πρώτη φορά μετέτρεψαν τον εγκέφαλο τυφλών πειραματόζωων σε «ζωντανή» πυξίδα, χάρη σε ένα γεωμαγνητικό εμφύτευμα, και με αυτό τον τρόπο επέτρεψαν στους αρουραίους να προσανατολίζονται στον χώρο τους σαν να βλέπουν γύρω τους. Η νευροπροσθετική συσκευή (γεωμαγνητικός ηλεκτρονικός αισθητήρας) θα μπορούσε στο μέλλον να αξιοποιηθεί και από τυφλούς ανθρώπους, δίνοντάς τους τη δυνατότητα να βρίσκουν το δρόμο τους. Σε πρώτη φάση, τέτοιοι αισθητήρες θα μπορούσαν να τοποθετηθούν στα ειδικά μπαστούνια των τυφλών.

Γεωμαγνητικό εμφύτευμα προσέδωσε εντυπωσιακές ικανότητες σε ποντίκια. Pictured is the scientists' impression of a rat wearing the geomagnetic device. The device was made up of a geomagnetic compass – similar to the microchip found in smartphones. Alongside this were two electrodes fitted into the animals' visual cortices. These are areas of the brain that process visual data.

Σε κάθε περίπτωση, το επίτευγμα αποκαλύπτει την εκπληκτική πλαστικότητα και τις κρυμμένες δυνατότητες του εγκεφάλου των θηλαστικών, ο οποίος μπορεί να αναπληρώσει το κενό μιας χαμένης αίσθησης (εν προκειμένω της όρασης), με άλλες αισθητηριακές πληροφορίες (γεωμαγνητικές). Γι' αυτό, ορισμένοι επιστήμονες δεν αποκλείουν ότι κάποια στιγμή οι άνθρωποι θα μπορέσουν να διευρύνουν κυριολεκτικά τους ορίζοντές τους, αποκτώντας -με τη βοήθεια της τεχνολογίας- νέες αισθήσεις, όπως γεωμαγνητικές, υπέρυθρης όρασης, υπερηχητικής ακοής κ.α.