Πέμπτη, 16 Νοεμβρίου 2017

Νέα ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων. LIGO instruments detect fifth binary black hole merger

Για πέμπτη φορά τα όργανα του LIGO ανιχνεύουν βαρυτικά κύματα από τη συγχώνευση δυο μελανών οπών. Στις 8 Ιουνίου 2017 οι δυο ανιχνευτές LIGO κατέγραψαν το πέμπτο σήμα βαρυτικών κυμάτων που προέκυψε από συγχώνευση δυαδικού συστήματος μαύρων τρυπών. Το γεγονός ονομάστηκε GW170608 και συνέβη σε απόσταση περίπου ενός δισεκατομμυρίου ετών φωτός από τη Γη. This graph shows the five black hole mergers discovered using gravitational waves, according to their mass in Suns. The LIGO and Virgo teams usually include a sixth potential event, LVT151012, in this graph, but because the signal's strength was too weak to qualify as a "discovery" we have removed it from this version. The teams do include LVT151012 when calculating how common black hole mergers are in the universe, though. © LIGO/Virgo

Οι ερευνητές των δύο αμερικανικών ανιχνευτών LIGO ανακοίνωσαν ότι ανίχνευσαν και πάλι βαρυτικά κύματα από το Διάστημα. Είναι η πέμπτη ανίχνευση που έχει επιβεβαιωθεί και αυτήν τη φορά έγινε χωρίς τυμπανοκρουσίες, καθώς το φαινόμενο τείνει, πλέον, να γίνει ρουτίνα μετά την ιστορική πρώτη ανακοίνωση τον Σεπτέμβριο του 2015.

Αυτήν τη φορά τα βαρυτικά κύματα εκτιμάται ότι προέρχονται από τη συγχώνευση δύο σχετικά «ελαφριών» μαύρων τρυπών με μάζες επτά και 12 φορές μεγαλύτερες από τη μάζα του Ήλιου, σε απόσταση περίπου ενός δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη.

Black hole and Neutron Star Masses Compared. The masses of stellar remnants are measured in many different ways. This graphic shows the masses for black holes detected through electromagnetic observations (purple); the black holes measured by gravitational-wave observations (blue); neutron stars measured with electromagnetic observations (yellow); and the masses of the neutron stars that merged in an event called GW170817, which were detected in gravitational waves (orange). GW170608 is the lowest mass of the LIGO/Virgo black holes shown in blue. The vertical lines represent the error bars on the measured masses. Image credit: LIGO-Virgo/Frank Elavsky/Northwestern

Η συγχώνευση άφησε πίσω της μία νέα μαύρη τρύπα με μάζα 18 φορές μεγαλύτερη του Ήλιου, πράγμα που σημαίνει ότι ενέργεια ισοδύναμη με περίπου μία ηλιακή μάζα εκλύθηκε στο Διάστημα με τη μορφή βαρυτικών κυμάτων, δηλαδή «ρυτιδώσεων» του χωροχρόνου, φθάνοντας έως τη Γη.

Αστρονομία πολλαπλών μηνυμάτων

Οι αστρονόμοι βρίσκουν ότι το γεγονός GW170608 είναι σύμφωνο με τις προβλέψεις της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Yπολογίστηκε επίσης και το άνω όριο στην μάζα του βαρυτονίου, το οποίο βρίσκεται σε συμφωνία με τα άνω όρια που έδωσαν οι προηγούμενες παρατηρήσεις.

Το συμβάν έγινε αντιληπτό από τους δύο επίγειους ανιχνευτές στις ΗΠΑ στις 8 Ιουνίου φέτος και η ανακοίνωσή του καθυστέρησε για να υπάρξει η αναγκαία επιβεβαίωση.

Η νέα ανακάλυψη αποτελεί άλλο ένα βήμα για την ανάπτυξη της λεγόμενης «αστρονομίας πολλαπλών μηνυμάτων», στην οποία οι αστρονόμοι θα συνδυάζουν, πλέον, στοιχεία από την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και τα βαρυτικά κύματα.

Σήμερα, οι αμερικανικοί ανιχνευτές LIGO και ο ευρωπαϊκός VIRGO στην Ιταλία βρίσκονται εκτός λειτουργίας, προκειμένου να αναβαθμισθούν, ώστε να επαναλειτουργήσουν το φθινόπωρο του 2018 με αυξημένη ευαισθησία.

Μια άλλου είδους βροχή. Another rain

Ξυλογραφία που απεικονίζει την «καταιγίδα» των Λεοντιδών στις 13 Νοεμβρίου του 1833. Woodcut depiction of 1833 meteor storm. Courtesy of Elsevier/M. Littmann

Tις πρώτες πρωινές ώρες από τις αρχές του μήνα και μέχρι τα μέσα, περίπου, του Νοεμβρίου, μπορεί κανείς να παρατηρήσει την ετήσια επίσκεψη μιας ροής σωματιδίων που σχηματίζουν την επονομαζόμενη «βροχή» των Λεοντιδών, η οποία αναμένεται να φτάσει φέτος σ’ έξαρση τα ξημερώματα της 17ης Νοεμβρίου, τρεις ημέρες μετά την πανσέληνο. Η «βροχή» αυτή ονομάζεται έτσι επειδή τα μετέωρα αυτά φαίνεται ότι προέρχονται από την κατεύθυνση του αστερισμού του Λέοντα, και από τα σωματίδια που αφήνει πίσω του ο κομήτης Tempel-Tuttle. Ο κομήτης αυτός εντοπίστηκε στις 19 Δεκεμβρίου 1865 από τον Γερμανό αστρονόμο Wilhelm Tempel, ο οποίος ανακάλυψε 21 συνολικά κομήτες. Δύο εβδομάδες αργότερα, στις 6 Ιανουαρίου 1866, ο ίδιος κομήτης εντοπίστηκε ανεξάρτητα και από τον Αμερικανό αστρονόμο Horace Tuttle, ο οποίος ανακάλυψε κι αυτός 15 κομήτες και δύο αστεροειδείς.

The famous Leonid meteor shower is peaking over the next couple of mornings, Friday, November 17 and Saturday, November 18. To see the optimum number of meteors, no matter where you live on the globe, try watching between midnight and dawn. Here’s the good news. The new moon on November 18 will provide deliciously dark skies for the 2017 Leonid meteor shower.

Τέτοιου είδους «βροχές» δημιουργούνται από τα μικρά σωματίδια σκόνης που αφήνουν πίσω τους οι κομήτες καθώς τέμνουν πολλές φορές την τροχιά της Γης. Όταν η Γη κατά την περιφορά της γύρω από τον Ήλιο συναντάει μια τέτοια ομάδα σωματιδίων συγκρούεται μαζί τους και τότε αυτά εισέρχονται στην ατμόσφαιρά μας με ρυθμό μερικών δεκάδων αντικειμένων την ώρα. Τα μικροσκοπικά αυτά σωματίδια, τα περισσότερα με βάρος ενός γραμμαρίου, χτυπάνε την ατμόσφαιρά μας σε ύψος περίπου 100 χιλιομέτρων και αναφλέγονται. Η ανάφλεξη αυτή σχηματίζει μια φωτεινή σφαίρα 2 έως 3 μέτρων που κινείται με ταχύτητα 30 έως 60 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο. Αυτή τη φωτεινή σφαίρα, λοιπόν, βλέπουμε από τη Γη, και την ονομάζουμε διάττοντα, μετέωρο ή «πεφταστέρι». Τέτοιου είδους διαστημική σκόνη, άλλωστε, φτάνει στη Γη μας με ρυθμό 100 τόνων κάθε ημέρα.

Αποτέλεσμα εικόνας για 1966 meteor storm
This image is a composition of 33 Leonids captured overnight from Nov. 18 to 19, 2001. Credit: Koen Miskotte

Επειδή ο κομήτης Τεμπλ-Τατλ συμπληρώνει μια πλήρη τροχιά κάθε περίπου 33 χρόνια, η τελευταία επίσκεψή του (περιήλιο) στην περιοχή μας έγινε τον Φεβρουάριο του 1998. Γι’ αυτό πολλοί αστρονόμοι υπολόγιζαν ότι η «βροχή» των Λεοντιδών του 1999 θα ήταν ιδιαίτερα θεαματική όπως και οι περίφημες προηγούμενες επισκέψεις του κομήτη, που δημιούργησαν μια πραγματική καταιγίδα μετεώρων. Στη διάρκεια μιας τέτοιας καταιγίδας, μέχρι και περίπου 700.000 μετέωρα εμφανίζονται κάθε ώρα. Η συμπεριφορά όμως των σωματιδίων αυτών είναι ιδιαίτερα απρόβλεπτη λόγω των διαταραχών που υφίστανται από τις βαρυτικές δυνάμεις των πλανητών, αν και το πάχος της ροής των σωματιδίων που έχει αφήσει πίσω του ο κομήτης υπολογίζεται ότι φτάνει τα 35.000 χιλιόμετρα.

Four views of the Leonid meteor shower of 1966, a peak year for this active yearly shower. The next Leonid peak is in the years 1998 to 2000. The Leonids make their appearance, and take their name, from a point in the constellation Leo. These pictures were taken on November 18th, 1966, from the Kitt Peak National Observatory near Tucson, Arizona. (The digital images were replaced in January 2001 by better scans from the original film.) Minimum credit line: NOAO/AURA/NSF

Η μεγαλύτερη παρόμοια «καταιγίδα» που παρατηρήθηκε ποτέ ήταν αυτή των Λεοντιδών στις 13 Νοεμβρίου του 1833, όταν τα μετέωρα έμοιαζαν με πυροτεχνήματα από μια ροή δεκάδων μετεώρων κάθε δευτερόλεπτο, που διήρκεσε επί ώρες. Ένας ιστορικός μάλιστα το 1878 τη θεώρησε ένα από τα εκατό πιο σημαντικά γεγονότα του αιώνα. Πολλές ξυλογραφίες έχουν απεικονίσει το γεγονός με μεγάλη επιτυχία. Αρκετοί κοινωνιολόγοι, μάλιστα, αποδίδουν στο ουράνιο αυτό φαινόμενο την εξάπλωση της θρησκομανίας που επηρέασε τα επόμενα χρόνια την όλη κοινωνική εξέλιξη και τον σύγχρονο χαρακτήρα των ΗΠΑ.

Η αρχική σύνδεση των διαφόρων ετήσιων βροχών διαττόντων με τους κομήτες βασίστηκε στην παρατήρηση της συμπεριφοράς του κομήτη Μπιέλα, που ανακαλύφτηκε το 1826. Όταν ο κομήτης αυτός επέστρεψε το 1845 διαχωρίστηκε σε δύο κομμάτια που επέστρεψαν και πάλι το 1851, αν και από τότε δεν εμφανίστηκε ποτέ ξανά. Τον Νοέμβριο του 1872, όμως, σε μια καταπληκτική εμφάνιση μιας «καταιγίδας διαττόντων» μετρήθηκαν περίπου εκατό διάττοντες κάθε λεπτό και επί μία ολόκληρη ώρα. Οι διάττοντες αυτοί εκπέμπονταν από το σημείο του ουρανού από το οποίο αναμενόταν να εμφανιστεί ο κομήτης Μπιέλα τον ίδιο εκείνο μήνα. Έτσι το φαινόμενο αυτό επιβεβαίωσε την υποψία των επιστημόνων που συνδύαζαν τις βροχές διαττόντων με τους κομήτες.

Radiant of the Leonid meteor shower near the star Algeiba in the constellation Leo.

Για μιαν ακόμη φορά, λοιπόν, σας προτρέπουμε να σηκώσετε το κεφάλι προς τον ουρανό, ο οποίος θα σας ανταμείψει με το υπέροχο θέαμα των λαμπερών του άστρων και τις αναλαμπές των διαττόντων που θα τον διασχίζουν από τη μια του άκρη στην άλλη. Και παρόλο που η σύγχρονη γνώση δεν μας το επιτρέπει, εντούτοις όταν δείτε τη λαμπερή γραμμή που αφήνει πίσω του κάποιο «πεφταστέρι», μην ξεχάσετε να ακολουθήσετε την άποψη που εκφράζει ο λαός μας, και να κάντε μιαν ευχή! Δεν έχετε άλλωστε να χάσετε τίποτε απολύτως!

Διονύσης Π. Σιμόπουλος, επίτιμος διευθυντής του Ευγενιδείου Πλανηταρίου.