Τρίτη, 4 Οκτωβρίου 2016

To πιο μυστηριώδες άστρο του Γαλαξία γίνεται ακόμη πιο μυστηριώδες. Milky Way’s most-mysterious star is even stranger than astronomers thought

Καλλιτεχνική απεικόνιση ενός σμήνους κομητών γύρω από το μυστηριώδες άστρο. Τελικά όμως η θεωρία των κομητών δεν μπορεί να εξηγήσει τη συμπεριφορά του. This artist’s conception shows a star behind a shattered comet. One of the theories for KIC 8462852’s unusual dimming is the presence of debris from a collision or breakup of a planet or comet in the star’s system, creating a short-term cloud that blocks some starlight. Image credit: NASA/JPL-Caltech

Όσοι πιστεύουν ότι πρόκειται για έργο εξωγήινων έχουν λόγο να ενθουσιαστούν: καμία από τις θεωρίες που έχουν προταθεί δεν μπορεί να εξηγήσει τη συμπεριφορά του άστρου KIC 8462852 στον αστερισμό του Κύκνου, του οποίου η φωτεινότητα βρέθηκε να αυξομειώνεται με ακόμα πιο μυστηριώδη τρόπο από ό,τι είχε αποκαλυφθεί ως σήμερα.

Οι αστρονόμοι ξύνουν το κεφάλι τους από το 2015, όταν το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler της NASA έδειξε ότι το άστρο πέρασε από μια σειρά σύντομων, μη περιοδικών πτώσεων της φωτεινότητάς του.

Πώς αλλάζει η φωτεινότητα

Brightness of KIC 8462852 as a function of time. The solid line represents the authors’ best estimate of the brightness of the star during the Kepler mission, while the shaded region represents the uncertainty on the brightness at any time. The authors find the star’s brightness slowly decreased over time until early 2012, when it rapidly dimmed in brightness by 2 percent over six months. Image credit: Ben Montet

Σε γενικές γραμμές, η φωτεινότητα των άστρων μπορεί να μειωθεί απότομα όταν ένα μεγάλο αντικείμενο περάσει ανάμεσα στον παρατηρητή και το άστρο και μπλοκάρει έτσι ένα μέρος της ακτινοβολίας.

Μια από τις θεωρίες που έχουν προταθεί ως εξήγηση για την συμπεριφορά του KIC 8462852 είναι ότι περιβάλλεται από έναν ασυνήθιστα μεγάλο αριθμό κομητών, ή από τα συντρίμμια μιας κοσμικής πρόσκρουσης.

Άλλοι, πάλι, εικάζουν ότι το γιγάντιο αντικείμενο που μπλοκάρει το φως του αστέρα είναι μια εξωγήινη υπερκατασκευή.

Η νέα μελέτη, η οποία έχει γίνει δεκτή για δημοσίευση από το έγκριτο Astrophysical Journal, επιβεβαιώνει την υποψία που είχε διατυπωθεί ότι, πέρα από τα σύντομα επεισόδια αυξομείωσης της φωτεινότητας, η λαμπρότητα του KIC 8462852 πέφτει αργά αλλά σταθερά εδώ και δεκαετίες.

Δύο ερευνητές του Πανεπιστημίου Carnegie και του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καλιφόρνια εξέτασαν εικόνες που είχαν ληφθεί για το καλιμπράρισμα του Kepler και δεν είχαν υποβληθεί σε ανάλυση μέχρι σήμερα.

Πράγματι, η φωτεινότητα του περίεργου άστρου μειώθηκε κατά περίπου 1% στα πρώτα τρία χρόνια παρατήρησης. Τους επόμενους έξι μήνες όμως μειώθηκε κατά το εντυπωσιακό ποσοστό του 2% και παρέμεινε σταθερή σε αυτό το επίπεδο το τελευταίο εξάμηνο των παρατηρήσεων.

Πρωτοφανή φαινόμενα

Something massive, with roughly 1,000 times the area of Earth, is blocking the light coming from a distant star known as KIC 8462852, and nobody is quite sure what it is. As astronomer Tabetha Boyajian investigated this perplexing celestial object, a colleague suggested something unusual: Could it be an alien-built megastructure? Such an extraordinary idea would require extraordinary evidence. In this talk, Boyajian gives us a look at how scientists search for and test hypotheses when faced with the unknown.

Οι ερευνητές συνέκριναν στη συνέχεια αυτά τα δεδομένα με παρατηρήσεις 500 παρόμοιων άστρων. Ένα μικρό μέρος των άστρων αυτών βρέθηκε να γίνεται πιο αμυδρό στην πορεία του χρόνου, κανένα όμως δεν παρουσίασε τόσο απότομες μεταβολές σε διάστημα μόνο έξι μηνών, ούτε έχασε συνολικά το 3% της φωτεινότητάς του όπως το KIC 8462852.

«Είναι πρωτοφανές ένα άστρο αυτής της κατηγορίας να χάνει φωτεινότητα για χρόνια» σχολιάζει ο Τζος Σάιμον του Carnegie.

«Το άστρο αυτό ήταν ήδη μοναδικό λόγω των σποραδικών επεισοδίων εξασθένισης. Τώρα όμως βλέπουμε ότι έχει κι άλλα, εξίσου περίεργα χαρακτηριστικά, καθώς εξασθενούσε αργά για τρία χρόνια και ξαφνικά άρχισε απότομα να χάνει φωτεινότητα» εξηγεί.

Η θεωρία ότι το άστρο περιβάλλεται από κομήτες ή συντρίμμια πρόσκρουσης δεν μπορεί να εξηγήσει τις νέες παρατηρήσεις, επισημαίνουν οι δύο ερευνητές.

«Είναι δύσκολο να βρει κανείς μια καλή εξήγηση για ένα άστρο που κάνει ταυτόχρονα τρία διαφορετικά πρωτοφανή πράγματα» παραδέχεται ο Σάιμον.

Όπως φαίνεται, οι αστρονόμοι θα συνεχίσουν να ξύνουν τα κεφάλια τους. Και η θεωρία της εξωγήινης υπερκατασκευής παραμένει στο τραπέζι.

Νόμπελ Φυσικής για την ανακάλυψη παράξενων μορφών ύλης. 2016 Nobel Prize in physics awarded for revealing ‘the secrets of exotic matter’

Από αριστερά: Ντέιβιντ Θούλες, Ντάνκαν Χάλντεϊν και Μάικλ Κόστερλιτζ. David Thouless, Duncan Haldane and Michael Kosterlitz have been awarded the 2016 Nobel prize in physics. Photograph: N. Elmehed/2016 Nobel Prize

Τρεις βρετανοί ερευνητές που εργάζονται στις ΗΠΑ θα μοιραστούν το φετινό Νόμπελ Φυσικής για τη μελέτη ασυνήθιστων καταστάσεων, ή φάσεων, της ύλης όπως οι υπεραγωγοί και τα υπερρευστά, ανακοίνωσε η επιτροπή των βραβείων στο Ινστιτούτο Καρολίνσκα της Στοκχόλμης.

Το μισό βραβείο θα απονεμηθεί στον Ντέιβιντ Θούλες, 82 ετών. και το υπόλοιπο μισό θα μοιραστεί εξ ημισείας στους Φ.Ντάνκαν Χάλντεϊν (65) και Τζ.Μάικλ Κόστερλιτζ (74) «για θεωρητικές μελέτες τοπολογικών μεταβάσεων φάσης και τοπολογικές φάσεις της ύλης».

Οι φάσεις, ή καταστάσεις, της ύλης που γνωρίζουμε στην καθημερινή ζωή είναι τα στερεά, τα υγρά και τα αέρια. Όταν όμως η θερμοκρασία πέσει, ή τα υλικά παίρνουν τη μορφή λεπτών φιλμ, η ύλη μπορεί να περάσει σε εξωτικές φάσεις, στις οποίες αναδύονται και γίνονται εμφανείς οι κβαντικές ιδιότητες των ατόμων.

Παράδειγμα είναι τα υπεραγώγιμα υλικά, τα οποία αφήνουν το ηλεκτρικό ρεύμα να περνά χωρίς καθόλου αντίσταση όταν ψυχθούν κοντά στο απόλυτο μηδέν.

Οι υπεραγωγοί βρίσκουν σήμερα ευρεία χρήση, όπως για παράδειγμα στους μαγνητικούς τομογράφους και τον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) του CERN.

Το φαινόμενο της υπεραγωγιμότητας ήταν μεν γνωστό, ωστόσο το έργο των τριών βραβευθέντων τις δεκαετίες του 1970 και '80 προσέφερε νέες γνώσεις τόσο για τη συμπεριφορά των υπεραγώγιμων υλικών όσο και για άλλες εξωτικές καταστάσεις της ύλης όπως τα υπερρευστά -υγρά που χάνουν το ιξώδες τους σε χαμηλή θερμοκρασία και μπορούν έτσι να σκαρφαλώνουν τα τοιχώματα των δοχείων μέσα στα οποία βρίσκονται.

What is topology? Member of the Nobel committee for physics explains topology using a cinnamon bun, a bagel and a pretzel.

Και οι τρεις ερευνητές αξιοποίησαν τα εργαλεία της τοπολογίας, ενός κλάδου των μαθηματικών που περιγράφει τις γεωμετρικές ιδιότητες αντικειμένων όταν τεντώνονται ή παραμορφώνονται χωρίς να σπάνε.

Οι Κόστερλιτζ και Θούλες μελέτησαν φαινόμενα που εκδηλώνονται σε υλικά που παίρνουν τη μορφή λεπτών φιλμ, με πάχος ενός μόλις ατόμου, τα οποία θεωρείται ότι έχουν μόνο δύο διαστάσεις (μήκος και πλάτος) αντί για τρεις (αφού δεν έχουν βάθος).

Ο Χάλντεϊν μελέτησε επιπλέον υλικά σε ίνες, τόσο λεπτές ώστε θεωρούνται ουσιαστικά μονοδιάστατες (έχουν μόνο μήκος).

Στα υλικά αυτά, όπως και σε υλικά που ψύχονται κοντά στο απόλυτο μηδέν, εκδηλώνονται κβαντικά φαινόμενα που μένουν πάντα κρυμμένα στις φάσεις της ύλης που γνωρίζουμε από την καθημερινότητα -για παράδειγμα, ορισμένα υλικά γίνονται ξαφνικά μαγνητικά.

Οι τοπολογικές μεταμορφώσεις που περιέγραψαν οι τρεις νικητές του Νόμπελ εκτιμάται ότι θα οδηγήσουν σχετικά σύντομα σε υλικά για ηλεκτρονικά κυκλώματα και υπεραγωγούς. Τέτοια υλικά θα μπορούσαν επίσης να επιτρέψουν την ανάπτυξη κβαντικών υπολογιστών.

Ο Ντέιβιντ Θούλες γεννήθηκε το 1934 στη Βρετανία και είναι σήμερα επίτιμος καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Ουάσινγκτον στο Σιάτλ.

Ο Φ.Ντάνκαν Χάλντεϊν γεννήθηκε το 1951 στη Βρετανία και σήμερα είναι καθηγητής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον στην Καλιφόρνια.

Ο Τζ.Μάικλ Κόστερλιτζ γεννήθηκε το 1942 στη Βρετανία και εργάζεται σήμερα στο Πανεπιστήμιο Μπράουν στο Ρόουντ Άιλαντ των ΗΠΑ.

Το Νόμπελ Φυσικής είναι το δεύτερο που ανακοινώνεται μετά το Νόμπελ Ιατρικής - Φυσιολογίας τη Δευτέρα. Ακολουθούν το Νόμπελ Χημείας αύριο, Ειρήνης την Παρασκευή και Οικονομικών Επιστημών τη Δευτέρα. Η ημερομηνία για το Νόμπελ Λογοτεχνίας δεν έχει ακόμα καθοριστεί.

Κάθε βραβείο συνοδεύεται από χρηματικό έπαθλο 8 εκατομμυρίων σουηδικών κορωνών, περίπου 833.000 ευρώ.