Σάββατο, 15 Οκτωβρίου 2016

Ζητούνται εθελοντές για την αναζήτηση βαρυτικών κυμάτων. Citizen scientists join search for gravitational waves

A new project pairs volunteers and machine learning to sort through data from LIGO. Artwork by Sandbox Studio, Chicago with Ana Kova

Παραμορφώσεις 10.000 μικρότερες από τη διάμετρο ενός πρωτονίου έπρεπε να ανιχνεύσει το πείραμα LIGO για να εντοπίσει για πρώτη φορά βαρυτικά κύματα, αποδεικνύοντας έτσι την τελευταία πρόβλεψη της Γενικής Σχετικότητας που δεν είχε επιβεβαιωθεί μέχρι σήμερα, έναν αιώνα μετά τη διατύπωση της θεωρίας από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν.

Για να γίνει αυτό πραγματικότητα, θα έπρεπε το πείραμα να έχει ασύλληπτη ευαισθησία. Θα έπρεπε επίσης να μπορεί να αποκλεισθεί το ενδεχόμενο τα σήματα που καταγράφονται να είναι απλώς δονήσεις από διερχόμενα οχήματα, ασθενείς σεισμοί ή «λάθη» από τα ηλεκτρονικά κυκλώματα – ώστε να είναι όντως σίγουρο πως πρόκειται για «ίχνη» βαρυτικών κυμάτων.

Γι΄ αυτό τον σκοπό, το LIGO περιλαμβάνει δύο πανομοιότυπες ανιχνευτικές διατάξεις, μία στη Λουιζιάνα και μία στην Ουάσιγκτον, μία λύση που θα λειτουργούσε ως «αντίδοτο» ως τέτοιες περιπτώσεις. Κάτι που φάνηκε να λειτουργεί, όπως αποδεικνύει ο εντοπισμός βαρυτικών κυμάτων τον περασμένο Φεβρουάριο, ο οποίος επαναλήφθηκε λίγο καιρό αργότερα.

Ακόμη κι έτσι όμως, δεν αποκλείονται τα πειραματικά σφάλματα, αφού δεν λείπουν οι περιπτώσεις που σήματα… γήινης προέλευσης εμφανίζονται σχεδόν ταυτόχρονα στους δύο ανιχνευτές, δίνοντας επομένως την εντύπωση πως πρόκειται για πιθανά «αποτυπώματα» βαρυτικών κυμάτων.

Artwork by Sandbox Studio, Chicago with Ana Kova

Έτσι, για τον έλεγχό τους, μία ομάδα από τους επιστήμονες του πειράματος έχει ζητήσει τη βοήθεια εθελοντών, δηλαδή απλών πολιτών οι οποίοι αναλαμβάνουν να ελέγχουν αυτό τον «θόρυβο». Το πρότζεκτ έχει ονομασθεί Gravity Spy και «τρέχει» μέσα από την πλατφόρμα Zooniverse, ενώ σε αυτό συμμετέχουν 1.400 εθελοντές.

Για την ανάλυση, οι πληροφορίες μετατρέπονται σε ένα είδος εικόνας που ονομάζεται φασματογράφημα, με κατάλληλα σχήματα τα οποία υποδεικνύουν τον χρόνο και τη συχνότητα του «θορύβου». Έτσι, αποχρώσεις του γαλάζιου, του κίτρινου και του πράσινου αναπαριστούν την ένταση του σήματος, δηλαδή τον βαθμό στον οποίο παραμορφώθηκε ο ανιχνευτής, παράγοντας το συγκεκριμένο σήμα.

Με δεδομένο τον πολύ μεγάλο όγκο των μετρήσεων που παράγουν οι ανιχνευτές, τα σήματα που αντιστοιχούν σε «θόρυβο» δεν είναι λίγα. Αν και ορισμένα από αυτά εντοπίζονται από τους υπολογιστές, κάποια δεν αναγνωρίζονται από το λογισμικό.

Αντίθετα, ο άνθρωπος είναι πολύ καλύτερος στο να εντοπίζει νέα μοτίβα στις εικόνες. Επομένως, στους εθελοντές προωθούνται τα πιο δύσκολα αναγνωρίσιμα σήματα. Στη συνέχεια, οι αναλύσεις τους διαβιβάζονται στο λογισμικό, ώστε να «εκπαιδεύεται» και να βελτιώνεται η ικανότητά του στον εντοπισμό του «θορύβου».

Το Gravity Spy βρίσκεται αυτή τη στιγμή σε πιλοτικό στάδιο. Όταν αυτό ολοκληρωθεί, τότε οι εθελοντές θα κληθούν να αναλύσουν νέες εικόνες, οι οποίες θα προκύψουν από τη δεύτερη φάση λειτουργίας του πειράματος. Το πρότζεκτ χρηματοδοτείται από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ, ενώ οργανώθηκε από το Νοτιοδυτικό πανεπιστήμιο, το πανεπιστήμιο Σίρακιουζ και το πανεπιστήμιο της Αλαμπάμα.

Το Σύμπαν είναι πιο... πυκνοκατοικημένο από ό,τι νομίζαμε. The Universe Has 10 Times More Galaxies Than Scientists Thought

Οι αστρονόμοι υπολόγισαν ότι στο ορατό Σύμπαν υπάρχουν δέκα φορές περισσότεροι γαλαξίες από όσους πιστεύαμε. This Hubble Space Telescope view reveals thousands of galaxies stretching back into time across billions of light-years of space. The image covers a portion of a large galaxy census called the Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS). Besides the myriad of galaxies visible in this image, only 10 percent of the total number of galaxies in the universe are observable for the current generation of telescopes, according to a new analysis of the GOODS and other Hubble deep-field surveys. The study's researchers concluded that at least 10 times more galaxies exist in the observable universe than previously thought. According to the research, about 90 percent of galaxies in the observable universe are too faint and too far away to be seen with present-day telescopes. Credit: NASA, ESA, the GOODS Team, and M. Giavialisco (University of Massachusetts, Amherst)

Το Σύμπαν είναι τελικά πολύ πιο πυκνοκατοικημένο από όσο πιστεύαμε! Οι αστρονόμοι έκαναν τον αναπάντεχο υπολογισμό ότι στο ορατό Σύμπαν υπάρχουν τουλάχιστον δέκα φορές περισσότεροι γαλαξίες από ό,τι νομίζαμε.

Μπορεί να φθάνουν τα δύο τρισεκατομμύρια!

Ο συνολικός αριθμός τους στο Σύμπαν (στο ορατό και μη ορατό από τη Γη) μπορεί να φθάνει τα δύο τρισεκατομμύρια, δηλαδή είναι 20πλάσιος έναντι της προηγούμενης εκτίμησης, που ήταν περίπου 100 δισεκατομμύρια γαλαξίες.

Οι «φουσκωμένες» εκτιμήσεις βασίζονται σε μια νέα ανάλυση των δεδομένων από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble και άλλα τηλεσκόπια. Η σχετική διεθνής δημοσίευση, με επικεφαλής τον καθηγητή Κρίστοφερ Κονσελάις, του βρετανικού πανεπιστημίου του Νότιγχαμ, έγινε στο περιοδικό The Astrophysical Journal.

Εξέλιξη του Σύμπαντος, συγχώνευση γαλαξιών

Η νέα μελέτη δείχνει ότι όσο το Σύμπαν εξελισσόταν στην πορεία των 13,7 δισεκατομμυρίων ετών που υπάρχει, τόσο μειωνόταν ο αριθμός των γαλαξιών μέσω συγχωνεύσεων.

Όμως οι αστρονόμοι συνειδητοποιούν πλέον, ότι μόνο στο ορατό Σύμπαν -δηλαδή στο τμήμα εκείνο που είναι παρατηρήσιμο από τη Γη- ένα 90% των γαλαξιών είναι υπερβολικά αχνοί και πολύ μακρινοί για να γίνουν αντιληπτοί από τα υπάρχοντα τηλεσκόπια.

Το υπό κατασκευή ισχυρότερο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, ο διάδοχος του Hubble, θα μπορεί να δει περισσότερους γαλαξίες από ό,τι τώρα βλέπει το Hubble.

Πηγή: hubblesite.org