Ένα μυστηριώδες φράγμα στο κέντρο του Γαλαξία μας. Astronomers discover enormous 'barrier' separating the center of the Milky Way from the cosmic ray sea

Καλλιτεχνική απεικόνιση του κέντρου του γαλαξία μας, χρησιμοποιώντας δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γάμα Fermi. Something is keeping the universe's fastest-moving particles from entering the center of our galaxy. An artist's impression of the Milky Way's center, using data from the Fermi Gamma-Ray Space Telescope. (Image credit: NASA Goddard)

Το κέντρο του Γαλαξία μας μπορεί να είναι ακόμη πιο παράξενο από ό,τι πίστευαν οι αστρονόμοι, σύμφωνα με μια νέα μελέτη. Μια ομάδα ερευνητών από την Κινεζική Ακαδημία Επιστημών στη Ναντζίνγκ, ερεύνησε έναν χάρτη ραδιενεργών ακτίνων γάμμα, τη μορφή φωτός με τη μεγαλύτερη ενέργεια στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Η μορφή αυτή μπορεί να προκύψει όταν σωματίδια εξαιρετικά υψηλής ταχύτητας που ονομάζονται κοσμικές ακτίνες, συγκρούονται με τη συνηθισμένη ύλη.

Ο χάρτης αποκάλυψε ότι κάτι κοντά στο κέντρο του γαλαξία μας φαίνεται να επιταχύνει τα σωματίδια σε εκπληκτικές ταχύτητες – παρόμοια με την ταχύτητα του φωτός – και να δημιουργεί μια αφθονία κοσμικών ακτίνων και ακτίνων γάμμα ακριβώς έξω από το γαλαξιακό κέντρο. Ωστόσο, ακόμη και όταν το γαλαξιακό κέντρο εκτοξεύει μια συνεχή καταιγίδα ακτινοβολίας υψηλής ενέργειας στο διάστημα, κάτι κοντά στον πυρήνα του Γαλαξία μας, εμποδίζει την είσοδο μεγάλου μέρους των κοσμικών ακτίνων από άλλα μέρη του σύμπαντος, ανέφερε η ομάδα σε άρθρο που δημοσίευσε στο περιοδικό «Nature Communications».

Οι ερευνητές περιέγραψαν το φαινόμενο ως ένα αόρατο «φράγμα» που τυλίγεται γύρω από το γαλαξιακό κέντρο και διατηρεί την πυκνότητα των κοσμικών ακτίνων σημαντικά χαμηλότερη από το βασικό επίπεδο που παρατηρείται σε όλο τον υπόλοιπο γαλαξία μας. Με άλλα λόγια, οι κοσμικές ακτίνες μπορούν να βγουν από το γαλαξιακό κέντρο, αλλά δυσκολεύονται να μπουν μέσα.

Πώς λειτουργεί αυτό το κοσμικό φράγμα, ή γιατί υπάρχει, παραμένει ένα μυστήριο.

Το κέντρο του γαλαξία μας βρίσκεται σε απόσταση περίπου 26.000 ετών φωτός από τη Γη, στον αστερισμό του Τοξότη. Είναι ένα πυκνό και γεμάτο σκόνη μέρος, που περιέχει πάνω από 1 εκατομμύριο φορές περισσότερα αστέρια ανά έτος φωτός από ό,τι ολόκληρο το ηλιακό σύστημα – όλα τυλιγμένα γύρω από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα με περίπου 4 εκατομμύρια φορές τη μάζα του ήλιου.

This image zooms in the supermassive black hole Sagittarius A*. It is at the center of the Milky Way galaxy. Credit: NASA

Οι επιστήμονες υποψιάζονται εδώ και καιρό ότι αυτή η μαύρη τρύπα, που ονομάζεται Τοξότης Α*, ή ίσως κάποιο άλλο αντικείμενο στο γαλαξιακό κέντρο, επιταχύνει πρωτόνια και ηλεκτρόνια σε ταχύτητα σχεδόν παρόμοια με αυτή του φωτός, δημιουργώντας κοσμικές ακτίνες που διαχέονται σε όλο τον γαλαξία μας και συνεχίζουν στο διαγαλαξιακό διάστημα. Αυτές οι ακτίνες διαδίδονται μέσα από τα μαγνητικά πεδία του γαλαξία μας, δημιουργώντας έναν ωκεανό σωματιδίων υψηλής ενέργειας που έχει περίπου την ίδια πυκνότητα σε ολόκληρο τον Γαλαξία μας και τον οποίο οι επιστήμονες ονομάζουν «θάλασσα κοσμικών ακτίνων».

Στη νέα τους μελέτη, οι ερευνητές συνέκριναν την πυκνότητα των κοσμικών ακτίνων σε αυτή τη «θάλασσα», με την πυκνότητα των κοσμικών ακτίνων εντός του γαλαξιακού κέντρου. Οι συγκεκριμένες ακτίνες δεν είναι άμεσα ορατές, αλλά οι επιστήμονες μπορούν να τις βρουν στους χάρτες ακτίνων γάμμα του διαστήματος, οι οποίοι ουσιαστικά δείχνουν τα σημεία όπου οι κοσμικές ακτίνες έχουν συγκρουστεί με άλλους τύπους ύλης.

Χρησιμοποιώντας δεδομένα από το τηλεσκόπιο Fermi Large Area Telescope, η ομάδα επιβεβαίωσε ότι κάτι στο γαλαξιακό κέντρο λειτουργεί όντως ως ένας γιγάντιος επιταχυντής σωματιδίων, εκτοξεύοντας κοσμικές ακτίνες στον γαλαξία. Θα μπορούσε να είναι ο Τοξότης Α*, καθώς οι μαύρες τρύπες θεωρητικά μπορούν να εκτοξεύσουν ορισμένα σωματίδια στο διάστημα, ακόμη και όταν καταβροχθίζουν οτιδήποτε βρίσκεται γύρω τους.

A NASA illustration of a cosmic ray path. Credit: NASA's Goddard Space Flight Center

Ο χάρτης αποκάλυψε επίσης το μυστηριώδες «φράγμα», ένα σαφές σημείο όπου η πυκνότητα των κοσμικών ακτίνων μειώνεται σημαντικά στην άκρη του γαλαξιακού κέντρου. Η πηγή αυτού του φαινομένου είναι πιο δύσκολο να εντοπιστεί, είπαν οι ερευνητές, αλλά μπορεί να αφορά το συνονθύλευμα των μαγνητικών πεδίων κοντά στον πυκνό πυρήνα του γαλαξία μας. Για παράδειγμα, πυκνά νέφη σκόνης και αερίων κοντά στο γαλαξιακό κέντρο μπορεί να συμπιέζουν τα μαγνητικά πεδία εκεί, δημιουργώντας ένα φράγμα ανθεκτικό στις κοσμικές ακτίνες, πρότεινε η ομάδα στην έρευνά της.

Αυτό που είναι σίγουρο πάντως, είναι ότι απαιτείται περαιτέρω έρευνα για να καταλάβουν οι επιστήμονες τι ακριβώς συμβαίνει στα παράξενα βάθη του γαλαξία μας.

Πηγές:  Nature Communications - https://www.livescience.com/milky-way-center-cosmic-ray-barrier?utm_source=notification - https://www.inverse.com/science/barrier-in-the-center-of-the-milky-way - https://www.ertnews.gr/eidiseis/epistimi/astronomoi-anakalypsan-ena-terastio-fragma-sto-kentro-toy-galaxia-mas/

 

 

 

 

Πώς η MUSE ανακάλυψε μια μαύρη τρύπα έξω από τον γαλαξία μας. How to find a black hole with MUSE

Καλλιτεχνική απεικόνιση της μαύρης τρύπας 11 ηλιακών μαζών. Η μαύρη τρύπα εντοπίστηκε στο αστρικό σμήνος NGC 1850 που απέχει περίπου 160.000 έτη φωτός από το Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου, έναν γειτονικό γαλαξία του Γαλαξία μας. Στην απεικόνιση φαίνεται και το άστρο πέντε ηλιακών μαζών που περιφέρεται γύρω από την μαύρη τρύπα. This artist’s impression shows a compact black hole 11 times as massive as the Sun and the five-solar-mass star orbiting it. The two objects are located in NGC 1850, a cluster of thousands of stars roughly 160,000 light-years away in the Large Magellanic Cloud, a Milky Way neighbor. The distortion of the star’s shape is due to the strong gravitational force exerted by the black hole. Not only does the black hole’s gravitational force distort the shape of the star, but it also influences its orbit. By looking at these subtle orbital effects, a team of astronomers was able to infer the presence of the black hole, making it the first small black hole outside of our galaxy to be found this way. For this discovery, the team used the Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) instrument at ESO’s Very Large Telescope in Chile. Credit: ESO/M. Kornmesser

This image shows NGC1850, a cluster of thousands of stars roughly 160,000 light-years away in the Large Magellanic Cloud, a Milky Way neighbor. The reddish filaments surrounding the cluster, made of vast clouds of hydrogen, are believed to be the remnants of supernova explosions. The image is an overlay of observations conducted in visible light with ESO’s Very Large Telescope (VLT) and NASA/ESA’s Hubble Space Telescope (HST). The VLT captured the wide field of the image and the filaments, while the central cluster was imaged by the HST. Among many stars, this cluster is home to a black hole 11 times as massive as the Sun and to a five-solar-mass star orbiting it. By looking at the star’s orbit, a team of astronomers was able to infer the presence of the black hole, making it the first small black hole outside of our galaxy to be found this way. For this discovery, the team used the Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) instrument at the VLT. Credit: ESO, NASA/ESA/M. Romaniello

Η μαύρη τρύπα εντοπίστηκε στο αστρικό σμήνος NGC1850 χρησιμοποιώντας το όργανο Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) στο Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο του ESO στη Χιλή, το οποίο ανέλυε ταυτόχρονα τα φάσματα χιλιάδων άστρων του σμήνους. Τα φάσματα περιέχουν πληροφορίες για την χημική σύνθεση, την θερμοκρασία και την ταχύτητα των άστρων.

Το βίντεο που ακολουθεί περιγράφει την μέθοδο που χρησιμοποίησε μια ομάδα αστρονόμων για να ανακαλύψει μια μικρή μαύρη τρύπα έξω από τον γαλαξία μας:

This animation explains the method used by a team of astronomers to discover a small black hole outside of our galaxy — the first to be found using this technique. They discovered it in the star cluster NGC1850, an image of which appears at the start of the animation. The researchers used the Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) instrument at ESO’s Very Large Telescope in Chile to analyse the spectra of thousands of stars in the cluster at the same time. Spectra (represented in the video by colourful bars) show the light emitted by the stars at different wavelengths and contain information about their chemical composition, temperature and velocity. The animation then focuses on one of the spectra, that of a star five times as massive as our Sun. The dark lines in its spectrum — due to different chemical elements — oscillate back and forth towards blue and red colours. This means that the star is periodically moving towards and away from us. This allowed the astronomers to infer the presence of the eleven-solar-mass black hole influencing the star’s orbit with its strong gravitational force. Credit: ESO/L. Calçada, NASA/ESA/M. Romaniello. Acknowledgement: J.C. Muñoz-Mateos

Το βίντεο εστιάζει στο φάσμα ενός άστρου με μάζα πέντε φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο μας. Οι σκοτεινές γραμμές του φάσματός τους – εξαιτίας της απορρόφησης συγκεκριμένων μηκών κύματος από τα χημικά στοιχεία που βρίσκονται στην επιφάνειά τους – ταλαντώνονται προς το μπλε και το κόκκινο τμήμα του φάσματος. Αυτό σημαίνει ότι το άστρο μας πλησιάζει και απομακρύνεται περιοδικά. Με λίγα λόγια το άστρο περιφέρεται γύρω από κάποιο αόρατο κέντρο με ισχυρό βαρυτικό πεδίο. Έτσι, οι αστρονόμοι συμπέραναν την ύπαρξη μιας μαύρης τρύπας έντεκα ηλιακών μαζών, που με την ισχυρή βαρυτική του δύναμη στον ρόλο της κεντρομόλου δύναμης καθορίζει την τροχιά του άστρου .

Πηγές: https://www.eso.org/public/videos/eso2116c/ - https://scitechdaily.com/black-hole-discovered-lurking-in-star-cluster-outside-our-galaxy/ - https://physicsgg.me/2021/11/12/

 

 

Πού βρίσκονται οι ~4500 εξωπλανήτες που ανακαλύψαμε; Where are the ~4000 exoplanets we discovered ?

Στην εικόνα βλέπουμε τις θέσεις των εξωπλανητών που ανακαλύφθηκαν από το 1993 μέχρι το 2021. Η κάθε μέθοδος ανίχνευσης διακρίνεται με διαφορετικό χρώμα. Although some technics can see close to the galactic centre, we have explored only our close neighborhood, a tiny part of the galaxy ! (Updated up to 2021).

Η τελική εικόνα που αναφέρεται στο έτος 2021 περιέχει 4334 εξωπλανήτες, αλλά ο αριθμός τους συνεχώς θα αυξάνεται, αφού πλέον η ανακάλυψή τους είναι θέμα ρουτίνας για τους αστρονόμους.

Υπάρχουν ενδείξεις ότι ο πρώτος εξωπλανήτης ανακαλύφθηκε το 1917(!), ενώ την πρώτη αναμφισβήτητη ανακάλυψη εξωπλανήτη πραγματοποίησηαν οι αστρονόμοι Michel Mayor και Didier Queloz, οι οποίοι βραβεύθηκαν με το Νόμπελ φυσικής το 2019.

Όλοι οι εξωπλανήτες βρίσκονται στον γαλαξία μας. Υπενθυμίζεται ότι μόλις πριν από μερικές εβδομάδες αναφέρθηκε μια πιθανή ανίχνευση εξωπλανήτη σε άλλον γαλαξία.

Πηγές: https://twitter.com/V_Parmentier/status/1458517461960175620 - https://physicsgg.me/2021/11/11/

 

 

 

Ανακαλύφθηκε εξωπλανήτης σε άλλον γαλαξία. First Evidence for a Possible Planet Outside of the Milky Way Galaxy

Οι αστρονόμοι βρήκαν ενδείξεις για έναν πιθανό υποψήφιο εξωπλανήτη στον γαλαξία M51 (ο γαλαξίας της δίνης) που βρίσκεται σε απόσταση 31 εκατομμύρια έτη φωτός από την Γη. Astronomers have found evidence for a possible planet candidate in the M51 (“Whirlpool”) galaxy, representing what could be the first planet detected outside of the Milky Way. Chandra detected the temporary dimming of X-rays from a system where a massive star is in orbit around a neutron star or black hole (shown in the artist’s illustration). This dimming is interpreted as being a planet that passed in front of an X-ray source around the neutron star or black hole. Credit: NASA/CXC/M. Weiss

Όλοι οι μέχρι τώρα ανακαλυφθέντες εξωπλανήτες βρίσκονταν στον γαλαξία μας, οπότε η εν λόγω παρατήρηση θα μπορούσε να μείνει στην ιστορία ως ο πρώτος εντοπισμός εξωπλανήτη σε άλλον γαλαξία. Η ανακάλυψη έγινε από το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων Χ Chandra. Υπενθυμίζεται ότι και παλαιότερα η ανάλυση δεδομένων του Chandra έδειξε υποψίες για εξωπλανήτες σε άλλους γαλαξίες.

Το αριστερό τμήμα στην παραπάνω εικόνα δείχνει τον γαλαξία M51 όπως φαίνεται στο διαστημικό τηλεσκόπιο Chandra που ανιχνεύει ακτίνες Χ (μωβ και μπλε) και στο ορατό φως που βλέπει το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA (κόκκινο, πράσινο και μπλε).

A composite image of M51 with X-rays from Chandra and optical light from NASA’s Hubble Space Telescope contains a box that marks the location of the possible planet candidate. Credit: X-ray: NASA/CXC/SAO/R. DiStefano, et al.; Optical: NASA/ESA/STScI/Grendler

Το πλαίσιο επισημαίνει την θέση του πιθανού υποψήφιου πλανήτη, σε ένα δυαδικό σύστημα άστρων που εκπέμπει ακτίνες Χ, γνωστό ως M51-ULS-1. Το δεξιό τμήμα της εικόνας είναι μια καλλιτεχνική απεικόνιση του δυαδικού συστήματος και του πιθανού πλανήτη. Το υλικό από το άστρο συνοδό (λευκό και μπλε στην απεικόνιση) έλκεται προς το άστρο νετρονίων ή μαύρη τρύπα, σχηματίζοντας έναν δίσκο γύρω από το πυκνό αντικείμενο (που απεικονίζεται ως κόκκινο και πορτοκαλί). Το υλικό κοντά στο πυκνό αντικείμενο υπερθερμαίνεται, με αποτέλεσμα να εκπέμπει ακτίνες Χ (λευκό). Ο πλανήτης που ονομάστηκε M51-ULS-1b, κάνει πέρασμα περνά μπροστά από την πηγή των ακτίνων Χ. Όλα τα παραπάνω αναδεικνύονται καλύτερα στο βίντεο που ακολουθεί:

Astronomers have announced that they have found evidence for the first possible planet discovered outside of our Milky Way galaxy. To do this, they used a technique looking for the temporary dimming of X-rays from an object with NASA's Chandra X-ray Observatory. This intriguing result could open up a new window for exploring exoplanets — that is, planets outside our Solar System — at greater distances than ever before.

Το να ψάχνεις για την μείωση του φωτός ενός άστρου όταν περνάει από μπροστά του ένα αντικείμενο ονομάζεται τεχνική διέλευσης. Εδώ και αρκετά χρόνια οι αστρονόμοι ανακαλύπτουν εξωπλανήτες παρατηρώντας τέτοιου είδους διελεύσεις με τηλεσκόπια ορατού φωτός – είτε επίγεια όσο και διαστημικά τηλεσκόπια όπως η αποστολή Kepler της NASA.

 

H τροχιά του εξωπλανήτη M51-ULS-1b. Possible orbits. Credit: NASA/CXC/M. Weiss

Σε δημοσίευση που έγινε στο περιοδικό Nature Astronomy με τίτλο ‘A possible planet candidate in an external galaxy detected through X-ray transit‘ οι αστροφυσικοί Rosanne Di Stefano et al παρουσιάζουν τον πρώτο εξωπλανήτη που ανιχνεύεται με την τεχνική διέλευσης σε φως των ακτίνων Χ. O εξωπλανήτης M51-ULS-1b που κρύβει την ακτινοβολία των ακτίνων Χ κατά την διέλευσή του εκτιμάται πως έχει το μέγεθος του πλανήτη Κρόνου.

Πηγές: https://chandra.cfa.harvard.edu/photo/2021/m51/ - https://scitechdaily.com/first-evidence-for-a-possible-planet-outside-of-the-milky-way-galaxy/ - https://physicsgg.me/2021/10/26/

 

 

 

Ένας περίεργος Διαγαλαξιακός Χορός. Hubble Watches an Intergalactic Dance

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA/ESA φωτογράφισε το σύστημα Arp 86, ένα περίεργο ζευγάρι αλληλεπιδρώντων γαλαξιών που απέχει περίπου 220 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη και βρίσκεται στον αστερισμό του Πήγασου. This observation from the NASA/ESA Hubble Space Telescope showcases Arp 86, a peculiar pair of interacting galaxies which lies roughly 220 million light-years from Earth in the constellation Pegasus. Arp 86 is composed of the two galaxies NGC 7752 and NGC 7753 – NGC 7753 is the large spiral galaxy dominating this image, and NGC 7752 is its smaller companion. The diminutive companion galaxy almost appears attached to NGC 7753, and it is this peculiarity that has earned the designation “Arp 86” – signifying that the galaxy pair appears in the Atlas of Peculiar Galaxies compiled by the astronomer Halton Arp in 1966. The gravitational dance between the two galaxies will eventually result in NGC 7752 being tossed out into intergalactic space or entirely engulfed by its much larger neighbor. Image credit: ESA/Hubble & NASA, Dark Energy Survey, J. Dalcanton

Το Arp 86 αποτελείται από τους γαλαξίες NGC 7752 και NGC 7753. Ο NGC 7753 είναι ο μεγάλος σπειροειδής γαλαξίας που κυριαρχεί στην φωτογραφία και ο NGC 7752 ο μικρότερος σύντροφος του.

Ο μικροκαμωμένος συνοδός γαλαξίας φαίνεται σχεδόν συνδεδεμένος με τον NGC 7753, και αυτή η ιδιαιτερότητα είναι που έχει κερδίσει τον χαρακτηρισμό «Arp 86» – που σημαίνει ότι το ζεύγος γαλαξιών εμφανίζεται στον άτλαντα των ιδιόρρυθμων γαλαξιών που συντάχθηκε από τον αιρετικό αστρονόμο Halton Arp το 1966. Η βαρυτική πάλη μεταξύ των δύο γαλαξιών είναι καταδικασμένη να τελειώσει καταστροφικά για τον NGC 7752. Είτε θα εκτοξευθεί στο διάστημα είτε θα απορροφηθεί από τον πολύ μεγαλύτερο γείτονά του.

Πηγές: https://www.nasa.gov/image-feature/goddard/2021/hubble-watches-an-intergalactic-dance - https://physicsgg.me/2021/10/24/

 

Ένας ΚΟΣΜΟΣ χωρίς σκοτεινή ύλη. Un MONDE sans matière noire

Ένα κοσμολογικό μοντέλο που δεν χρειάζεται την έννοια της σκοτεινής ύλης ερμηνεύει τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας που παρατηρήθηκαν στο κοσμικό υπόβαθρο της μικροκυματικής ακτινοβολίας. A cosmological model that doesn’t require dark matter has overcome a major hurdle in matching observations from the cosmic microwave background. MOND models—which don’t require dark matter—have not previously been able to reproduce the temperature variations measured in the cosmic microwave background (shown here), a relic from the big bang. But now researchers have created a MOND-inspired model that matches these data just as well as dark matter models do. Credit: WMAP Science Team/NASA

Η αστρονόμος Vera Rubin, η συνεισφορά της οποίας άλλαξε τον τρόπο με τον οποίο βλέπουμε το σύμπαν, είχε δηλώσει το 2005 σε μια συνέντευξή της στο περιοδικό New Scientist: «Αν μπορούσα να διαλέξω, θα προτιμούσα να μάθω ότι πρέπει να τροποποιήσουμε τους νόμους του Νεύτωνα για να εξηγήσουμε τις διαγαλαξιακές αλληλεπιδράσεις σε μεγάλες αποστάσεις. Θα ήταν πιο συναρπαστικό από την ιδέα ενός σύμπαντος γεμάτου με ένα νέο είδος υποατομικών σωματιδίων».

The spatial distribution of more than 4 million galaxies as measured by the Sloan Digital Sky Survey, which can't be easily explained by modifying gravity. SDSS (CC-BY)

Θα αρκούσε οι μάζες να ασκούν μια βαρυτική έλξη λίγο μεγαλύτερη από εκείνη που προβλέπει ο Νεύτωνας για να εξηγηθούν οι ταχύτητες των άστρων και των γαλαξιών χωρίς να επικαλούμαστε την σκοτεινή ύλη. Στις 15 Ιουλίου 1983, ο φυσικός Mordehai Milgrom υποστήριξε ότι το αίνιγμα της σκοτεινής ύλης θα μπορούσε να λυθεί με «μια τροποποίηση της νευτώνειας δυναμικής ως μιας πιθανής εναλλακτικής λύσης στην υπόθεση της κρυμμένης μάζας». Ο Milgrom ονόμασε τη θεωρία του MOND (Modified Newtonian Dynamics-Tροποποιημένη Νευτώνεια Δυναμική). Η απλότητα της θεωρίας MOND εξακολουθεί να προβληματίζει τους αστροφυσικούς. Μια μικρή παραλλαγή του νόμου του Νεύτωνα σε γαλαξιακές κλίμακες είναι αρκετή ώστε να μην χρειάζεται να επικαλούμαστε την σκοτεινή ύλη. Η επιτάχυνση ενός αντικειμένου που έλκεται από από μια μάζα Μ και απέχει από αυτή απόσταση r είναι: g=GM/r². Ο Milgrom υπέθεσε ότι η επιτάχυνση δεν μπορεί να μειωθεί κάτω από μια τιμή όριο (10^-10 m/s²), ακόμα και όταν η απόσταση r αυξάνεται πολύ. Aν και συνήθως εξηγούμε αυτή την ιδιότητα επικαλούμενοι την παρουσία μιας αόρατης μάζας – δηλαδή, της σκοτεινής ύλης – η οποία έχει την μορφή μιας σφαιρικής άλω που περιβάλλει έναν γαλαξία, μπορούμε επίσης να την εξηγήσουμε με μία μόνο μαθηματική παράμετρο μέσα στο πλαίσιο της θεωρίας MOND. Η κομψότητα της εν λόγω θεωρίας είναι ότι σε όλους τους γαλαξίες ισχύει η ίδια τιμή αυτής της παραμέτρου! 

Galaxies, like M101 shown here, have rotation profiles that can’t be explained by the visible matter. The popular solution is to assume the existence of dark matter, but another solution, called MOND, can account for galaxy data by modifying Newtonian gravity. Credit: NASA/CXC/SAO/D. Hartmann/JPL-Caltech

Το ίδιο κατώφλι επιτάχυνσης λειτουργεί για σχεδόν όλους τους γαλαξίες – μικρούς και μεγάλους, νέους και ηλικιωμένους. Παρότι η θεωρία MOND εξηγεί την περιστροφή των γαλαξιακών δίσκων, παρουσιάζει προβλήματα π.χ. όταν επεκτείνεται στα σμήνη γαλαξιών. Παλαιότερα μοντέλα που βασίζονται στη MOND δεν μπορούσαν να αναπαράγουν την κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία.

Lucy Reading-Ikkanda/Quanta Magazine; source: doi: 1303.5076v3

Οι Constantinos Skordis και Tom Złósnik στην εργασία τους με τίτλο ‘A new relativistic theory for Modified Newtonian Dynamics‘, ανέπτυξαν ένα μοντέλο της MOND που συμφωνεί με τις παρατηρήσεις της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου. Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι το μοντέλο τους μπορεί να εφαρμοστεί περαιτέρω στις παρατηρήσεις σμηνών γαλαξιών και βαρυτικών κυμάτων.

Ο κύριος λόγος που οι αστρονόμοι προτιμούν την σκοτεινή ύλη έναντι της MOND είναι ότι η σκοτεινή ύλη είναι συμβατή με ένα πολύ μεγαλύτερο εύρος αστροφυσικών παρατηρήσεων. Για παράδειγμα, η σκοτεινή ύλη μπορεί να εξηγήσει το φαινόμενο του βαρυτικού φακού – την κάμψη του φωτός μακρινών πηγών που βρίσκονται πίσω από γαλαξίες-, ενώ η αρχική μορφή της θεωρίας MOND δεν μπορεί.

Constantinos Skordis.

Οι ερευνητές έχουν επινοήσει τα λεγόμενα σχετικιστικά μοντέλα MOND που μπορούν να εξηγήσουν τις παρατηρήσεις των βαρυτικών φακών, αλλά μέχρι τώρα, καμία από αυτές τις αναθεωρημένες εκδοχές της θεωρίας δεν μπορούσε να αναπαράγει τα δεδομένα της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας. «Αν η θεωρία δεν μπορεί να το κάνει αυτό, τότε δεν αξίζει να εξεταστεί περαιτέρω», δήλωσε ο Κωνσταντίνος Σκορδής της Τσεχικής Ακαδημίας Επιστημών στην Πράγα.

Το βασισμένο στην MOND μοντέλο που δημιούργησαν οι Skordis και Złósnik συμφωνεί με τις παρατηρήσεις της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας, ενώ είναι επίσης συνεπές με τις παρατηρήσεις βαρυτικών φακών και τις μετρήσεις διάδοσης των βαρυτικών κυμάτων. Το μοντέλο ακολουθεί υποθέτει την ύπαρξη δύο πεδίων που λειτουργούν σαν μια επιπλέον βαρυτική δύναμη. Ένα από αυτά τα πεδία είναι ένα βαθμωτό πεδίο – παρόμοιο με το πεδίο Higgs. Το άλλο είναι ένα διανυσματικό πεδίο, το οποίο μοιάζει με το μαγνητικό πεδίο.

A view of the center of the Milky Way galaxy. Theories of modified gravity have had a hard time describing the universe from relatively small scales like this all the way up to the scale of the universe as a whole. Credit: NASA/JPL-Caltech/ESA/CXC/STScI

Οι Skordis και Złósnik έθεσαν τις παραμέτρους του μοντέλου έτσι ώστε στο αρχέγονο σύμπαν, τα πεδία που τροποποιούν τη βαρύτητα να παράγουν ένα βαρυτικό αποτέλεσμα που μοιάζει με αυτό της σκοτεινής ύλης. Η μίμηση της σκοτεινής ύλης με τον τρόπο αυτό διασφαλίζει ότι αναπαράγονται τα παρατηρούμενα μοτίβα της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου. Τα πεδία εξελίσσονται με την πάροδο του κοσμικού χρόνου, έτσι ώστε η βαρυτική δύναμη να ταυτίζεται τελικά με την αρχική θεωρία MOND. Σε αντίθεση με τα μοντέλα σκοτεινής ύλης που συχνά βασίζονται σε θεμελιώδεις αρχές συμμετρίας – το νέο μοντέλο δεν διατυπώθηκε με βάση μια υποκείμενη θεωρία. Ωστόσο, μια τέτοια θεωρητική βάση θα μπορούσε να αποκαλυφθεί χρησιμοποιώντας το νέο μοντέλο MOND.

Πάντως η πλειονότητα της επιστημονικής κοινότητας, παρά την εν λόγω επιτυχία της εναλλακτικής θεωρίας MOND, συνεχίζει να προτιμά την σκοτεινή ύλη. Αν όμως οι ανιχνευτές της σκοτεινής ύλης συνεχίσουν να καταγράφουν το αδιάφορο υπόβαθρο, τότε ίσως δούμε αυξημένο ενδιαφέρον για αυτά τα τροποποιημένα μοντέλα βαρύτητας.

Πηγές:  Un MONDE sans matière noire – από το βιβλίο του David Elbaz ‘Αναζητώντας το αόρατο σύμπαν’ - Michael Schirber ‘Dark Matter Alternative Passes Big Test’ - C. Skordis and T. Złośnik, “New relativistic theory for modified Newtonian dynamics,” Phys. Rev. Lett. 127, 161302 (2021). - https://www.science.org/content/article/explain-away-dark-matter-gravity-would-have-be-really-weird-cosmologists-say - https://www.quantamagazine.org/modified-gravity-theory-passes-a-critical-test-20200728/ - https://physicsgg.me/2021/10/18/

 

 

 

 

Παράξενα ραδιοκύματα φθάνουν στη Γη από το κέντρο του Γαλαξία. Strange radio waves emerge from direction of the galactic centre

Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων ανακάλυψε ασυνήθιστα σήματα που έρχονται από την κατεύθυνση του κέντρου γαλαξία μας. Τα εν λόγω ραδιοκύματα δεν ταιριάζουν με καμία γνωστή ραδιοπηγή, γι’ αυτό πιθανώς προέρχονται από κάποιο άγνωστο έως τώρα αντικείμενο του διαστήματος. Κανένας επιστήμονας, προς το παρόν, δεν έχει σαφή απάντηση ποια είναι η προέλευση τους. International student Ziteng Wang detected unusual signals from deep in the heart of the Milky Way using CSIRO's ASKAP radio telescope. Now astronomers are on the search for more evidence of what type object could be emitting them. Artist's impression of radio signal ASKAP J173608.2-321635 arriving at Earth. Credit: Sebastian Zentilomo/University of Sydney

Οι ερευνητές από διάφορες χώρες (Αυστραλία, ΗΠΑ, Καναδά, Ισπανία, Γαλλία, Ν. Αφρική) οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό αστροφυσικής «Astrophysical Journal», ανέφεραν ότι «η πιο παράξενη ιδιότητα του νέου σήματος είναι ότι έχει πολύ υψηλή πόλωση, πράγμα που σημαίνει ότι το φως του ταλαντώνεται μόνο προς μια κατεύθυνση, αλλά αυτή η κατεύθυνση περιστρέφεται με το πέρασμα του χρόνου».

Lead author and PhD student ZIteng Wang from the School of Physics.

Επίσης τόνισαν ότι «η φωτεινότητα του αντικειμένου αυξομειώνεται δραματικά, κατά 100 φορές, και το σήμα φαίνεται να «αναβοσβήνει» με τυχαίο τρόπο. Ποτέ δεν έχουμε δει κάτι παρόμοιο», δήλωσε ο ερευνητής Ζιτένγκ Γουάνγκ του Ινστιτούτου Αστρονομίας και της Σχολής Φυσικής του Πανεπιστημίου του Σίδνεϊ.

Professor Tara Murphy from the School of Physics and Sydney Institute for Astronomy.

«Κοιτάζοντας προς το κέντρο του γαλαξία μας, βρήκαμε αυτό το αντικείμενο που είναι μοναδικό, καθώς στην αρχή ήταν αόρατο, μετά έγινε φωτεινό, μετά ξεθώριασε και μετά εμφανίστηκε ξανά. Η συμπεριφορά ήταν τελείως ασυνήθιστη», ανέφερε η καθηγήτρια Τάρα Μέρφι επίσης του Πανεπιστημίου του Σίδνεϊ.

Πολλά είδη άστρων εκπέμπουν μεταβλητό φως στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα. Οι αστέρες νετρονίων (πάλσαρ), οι υπερκαινοφανείς αστέρες (σούπερ-νόβα), τα άστρα που στέλνουν εκλάμψεις στο διάστημα και οι γρήγορες εκρήξεις ραδιοκυμάτων (FRB) είναι τέτοια αστρονομικά αντικείμενα των οποίων η φωτεινότητα αυξομειώνεται.

Όμως η νέα πηγή, που ανακαλύφθηκε αρχικά με το αυστραλιανό ραδιοτηλεσκόπιο ASKAP και η ύπαρξη της επιβεβαιώθηκε από το νοτιοαφρικανικό ραδιοτηλεσκόπιο MeerKAT, δεν φαίνεται να ταιριάζει με κανένα από αυτά τα φαινόμενα. Έχοντας ανιχνεύσει έξι ραδιοσήματα με το ASKAP στη διάρκεια εννέα μηνών το 2020, οι αστρονόμοι προσπάθησαν στη συνέχεια να το παρατηρήσουν με οπτικό τηλεσκόπιο, αλλά απέτυχαν. Το ίδιο αποτυχημένη ήταν η προσπάθεια και του ραδιοτηλεσκοπίου Parkes, αλλά τελικά το πιο ευαίσθητο MeerKAT ανίχνευσε φέτος ξανά το μυστηριώδες αντικείμενο, το οποίο βαφτίστηκε «το αντικείμενο του Άντι» (από το παρατσούκλι του αστρονόμου που πρώτος το ανακάλυψε).

Όπως είπε η Μέρφι, «ήμασταν τυχεροί που το σήμα επέστρεψε, αλλά βρήκαμε ότι η συμπεριφορά του ήταν δραματικά διαφορετική. Η πηγή εξαφανίστηκε μέσα σε μια μόνο μέρα, μολονότι είχε διαρκέσει επί εβδομάδες, όταν το είχαμε παρατηρήσει με το ραδιοτηλεσκόπιο ASKAP».

Artist's impression of the oscillating, variable radio signal ASKAP J173608.2-321635 arriving at Earth from towards the centre of the Milky Way. Credit: Sebastian Zentilomo/University of Sydney

Η νέα άγνωστη πηγή, που πιθανώς είναι μικρή σε μέγεθος και διαθέτει ισχυρό μαγνητικό πεδίο, έρχεται να προστεθεί σε άλλα μυστηριώδη ραδιο-αντικείμενα που έχουν ανακαλυφθεί σχετικά πρόσφατα κοντά στο γαλαξιακό κέντρο και έχουν επίσης μεταβαλλόμενη φωτεινότητα (γι’ αυτό ονομάστηκαν «Galactic Centre Radio Transients»). Μέσα στην επόμενη δεκαετία θα τεθεί σε λειτουργία το μεγάλο διασυνδεμένο μέσω διαδικτύου διηπειρωτικό ραδιοτηλεσκόπιο SKA (Square Kilometer Array), το οποίο ελπίζεται να ρίξει περισσότερο φως σε αυτά τα μυστηριώδη αντικείμενα.

Πηγές: Discovery of ASKAP J173608.2-321635 as a Highly-Polarized Transient Point Source with the Australian SKA Pathfinder, Astrophysical Journal (2021). DOI: 10.3847/1538-4357/ac2360 - https://www.sydney.edu.au/news-opinion/news/2021/10/12/strange-radiowaves-galactic-centre-askap-j173608-2-321635.html - https://www.amna.gr/home/article/592443/Paraxena-radiokumata-fthanoun-sti-Gi-apo-agnosti-pigi-

 

Το Hubble παρατηρεί τους στροβιλισμούς της μεγάλης ερυθράς κηλίδας του Δία. Hubble Shows Winds in Jupiter's Great Red Spot Are Speeding Up

Αναλύοντας τις εικόνες που έλαβε το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble από το 2009 έως το 2020, οι αστρονόμοι διαπίστωσαν ότι η μέση ταχύτητα της θύελλας ακριβώς εντός των ορίων της μεγάλης κόκκινης κηλίδας, που ξεκινά από το εξωτερικό του πράσινου κύκλου (βλέπε παραπάνω εικόνα), αυξήθηκε έως και 8% από το 2009 έως το 2020 και ξεπερνά τα 400 μίλια την ώρα. Αντίθετα, οι άνεμοι κοντά στην εσωτερική περιοχή της καταιγίδας, που ξεκινούν από τον μικρότερο πράσινο δακτύλιο, κινούνται πολύ πιο αργά. Και οι δύο κινούνται αριστερόστροφα. By analyzing images taken by NASA's Hubble Space Telescope from 2009 to 2020, researchers found that the average wind speed just within the boundaries of the Great Red Spot, set off by the outer green circle, have increased by up to 8 percent from 2009 to 2020 and exceed 400 miles per hour. In contrast, the winds near the storm's innermost region, set off by a smaller green ring, are moving significantly more slowly. Both move counterclockwise. Credits: NASA, ESA, Michael H. Wong (UC Berkeley)

Υπενθυμίζεται ότι η μεγάλη ερυθρά κηλίδα είναι μια επίμονη περιοχή υψηλών πιέσεων («βαρομετρικό υψηλό σύστημα») στην ατμόσφαιρα του πλανήτη Δία, που συντηρεί μια αντικυκλωνική θύελλα, την μεγαλύτερη σε ολόκληρο το ηλιακό σύστημα, 22ο νοτίως του ισημερινού του Δία. Δείτε το σχετικό βίντεο της ΝΑSA:

Like the speed of an advancing race car driver, the winds in the outermost “lane” of Jupiter’s Great Red Spot are accelerating – a discovery only made possible by NASA’s Hubble Space Telescope, which has monitored the planet for more than a decade. Researchers analyzing Hubble’s regular “storm reports” found that the average wind speed just within the boundaries of the storm, known as a high-speed ring, has increased by up to 8% from 2009 to 2020. In contrast, the winds near the red spot’s innermost region are moving significantly more slowly, like someone cruising lazily on a sunny Sunday afternoon. Credits: NASA's Goddard Space Flight Center/Paul Morris - Lead Producer

Παρατηρείται συνεχώς από το έτος 1830 και μετά. Υπάρχουν ιστορικές αναφορές για μία «μόνιμη κηλίδα» στην επιφάνεια του Δία, οι οποίες ξεκινούν ήδη από το 1665 έως το 1713, αν και οι σημερινοί αστρονόμοι διαφωνούν κατά πόσο όντως επρόκειτο από τότε για την ίδια «μεγάλη ερυθρά κηλίδα». Αν αυτό αληθεύει, τότε η κηλίδα υπάρχει εδώ και τουλάχιστον 360 έτη.

Πηγές: Michael H. Wong et al: Evolution of the Horizontal Winds in Jupiter’s Great Red Spot From One Jovian Year of HST/WFC3 Maps -https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/hubble-shows-winds-in-jupiters-great-red-spot-are-speeding-up - https://physicsgg.me/2021/09/28/

 

 

Η γιγαντιαία κοιλότητα στο διάστημα από έκρηξη σουπερνόβα και ο σχηματισμός των άστρων. Gigantic Cavity in Space Sheds New Light on How Stars Form

Αστρονόμοι που χαρτογράφησαν για πρώτη φορά νέφη αερίου και σκόνης στον Γαλαξία ανακάλυψαν μια πελώρια κοιλότητα στο Διάστημα. Η θέση της κοιλότητας στον Γαλαξία. Τα νέφη του Περσέα και του Ταύρου εμφανίζονται με κόκκινο και μπλε αντίστοιχα. Astronomers have discovered a giant, spherical cavity within the Milky Way galaxy; its location is depicted on the right. A zoomed in view of the cavity (left) shows the Perseus and Taurus molecular clouds in blue and red, respectively. Though they appear to sit within the cavity and touch, new 3D images of the clouds show they border the cavity and are quite a distance apart. This image was produced in glue using the WorldWide Telescope. Credit: Alyssa Goodman/Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian.

Το σφαιρικό κενό, στο οποίο η πυκνότητα ύλης είναι ασυνήθιστα χαμηλή, έχει πλάτος 500 έτη φωτός και βρίσκεται ανάμεσα στους αστερισμούς του Ταύρου και του Περσέα στον ουρανό του βόρειου ημισφαιρίου.

Όπως αναφέρει η ερευνητική ομάδα στο Astrophysical Journal Letters, η ασυνήθιστη κοιλότητα μάλλον σχηματίστηκε από εκρήξεις υπερκαινοφανών αστέρων (σουπερνόβα) πριν από περίπου δέκα εκατομμύρια χρόνια.

«Έχουμε δύο υποψήφιες θεωρίες: είτε εξερράγη ένα σουπερνόβα στο κέντρο αυτής της φούσκας και έσπρωξε προς τα έξω το αέριο, σχηματίζοντας αυτό που ονομάσαμε ‘Υπερκέλυφος Ταύρου – Περσέα’, είτε επρόκειτο για μια σειρά εκρήξεων που δημιούργησε το κενό στην πάροδο εκατομμυρίων ετών» λέει ο Σμιούελ Μπάιαλι του Κέντρου Αστροφυσικής Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν, επικεφαλής της μελέτης.

Τα αέρια που εκτοπίστηκαν από την έκρηξη ή τις εκρήξεις δημιούργησαν τελικά τα νέφη αερίου του Ταύρου και του Περσέα, τα οποία χαρτογραφήθηκαν για πρώτη φορά από τους ερευνητές σε τρεις διαστάσεις.

Σε αυτές τις περιοχές όπου η πυκνότητα της ύλης είναι μεγάλη, μεγάλες μάζες αερίου καταρρέουν κάτω από το ίδιο τους το βάρος και σχηματίζουν νέα άστρα.

«Εκατοντάδες άστρα σχηματίζονται ή υπάρχουν ήδη στην επιφάνεια αυτής της γιγάντιας φούσκας» λέει ο δρ Μπάιαλι. «Όταν ένα άστρο πεθαίνει, το σουπερνόβα του προκαλεί μια αλυσίδα γεγονότων που μπορεί τελικά να οδηγήσει στη γέννηση νέων άστρων».

Astronomers mapping interstellar dust have discovered a huge, spherical-shaped cavity in space. The discovery shows that supernovae led to the creation of the Perseus and Taurus molecular clouds. Video Credit: Jasen Chambers/Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian.

Ο τρισδιάστατος χάρτης της σφαιρικής κοιλότητας και των νεφών αερίου που τις περιβάλλουν βασίστηκε σε δεδομένα του ευρωπαϊκού διαστημικού τηλεσκοπίου Gaia.

Μάλιστα οι χάρτες των νεφών παρουσιάζονται για πρώτη φορά και σε εφαρμογή επαυξημένης πραγματικότητας, επιτρέποντας σε άλλους αστρονόμους να τα περιεργαστούν σαν να τα είχαν μπροστά τους.

Γιατί όμως έχει σημασία η χαρτογράφηση των νεφών αερίου και σκόνης στον Γαλαξία;

Using new 3D maps of gas and dust in interstellar space, astronomers have discovered a huge cavity created by a giant supernova explosion 10 million years ago. The same 3D maps, made possible by new statistical techniques applied to data from the Gaia observatory, are revealing the internal structure of dozens of star-forming regions near the Sun, and unveiling the 3D nature of star formation in our galaxy, previously hidden in 2D views. Video Credit: Alyssa Goodman, Jasen Chambers and the Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian.

«Υπάρχουν πολλές θεωρίες για το πώς το αέριο αναδιατάσσει τον εαυτό του για να σχηματίσει άστρα» εξηγεί η Κάθριν Ζούκερ, επίσης μέλος της ερευνητικής ομάδας. «Στο παρελθόν οι αστρονόμοι δοκιμάζουν αυτές τις θεωρίες με προσομοιώσεις, αυτή όμως είναι η πρώτη φορά που μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε πραγματικές 3D απεικονίσεις για να συγκρίνουμε τη θεωρία με τις παρατηρήσεις και να εκτιμήσουμε ποιες θεωρίες λειτουργούν καλύτερα.

«Μπορούσαμε εδώ και δεκαετίες να βλέπουμε αυτά τα σύννεφα, δεν γνωρίζαμε όμως το πραγματικό σχήμα, το πάχος ή το βάθος τους. Δεν ήμασταν καν βέβαιοι για το πόσο μακριά βρίσκονται».

«Τώρα γνωρίζουμε πού βρίσκονται με αβεβαιότητα μόλις 1%, κάτι που μας επέτρεψε να διακρίνουμε το κενό ανάμεσά τους».

Οι τεχνικές λεπτομέρειες της δημιουργίας των χαρτών για τα νέφη του Ταύρου και του Περσέα παρουσιάζονται σε ξεχωριστή δημοσίευση στο Astrophysical Journal.

Πηγές: Astrophysical Journal Letters (2021). iopscience.iop.org/article/10. … 847/2041-8213/ac1f95 - Astrophysical Journal (2021). iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-435 - https://www.cfa.harvard.edu/news/gigantic-cavity-space-sheds-new-light-how-stars-form - https://phys.org/news/2021-09-gigantic-cavity-space-stars.html - https://physicsgg.me/2021/09/22/

 

 

Επιστροφή στο μέλλον με ένα σουπερνόβα. Back to the future with a supernova

Το βλέπεις και δεν το βλέπεις. Τρεις όψεις του ιδίου σουπερνόβα εμφανίζονται στην φωτογραφία του 2016 (αριστερά), τραβηγμένη από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Όμως έχουν εξαφανιστεί στην φωτογραφία του 2019. Το μακρινό σουπερνόβα, με το όνομα Ρέκβιεμ, ‘εμπλέκεται’ στο γιγαντιαίο γαλαξιακό σμήνος MACS J0138. Το σμήνος έχει τεράστια μάζα της οποίας το βαρυτικό πεδίο κάμπτει και μεγεθύνει το φως του σουπερνόβα, το οποίο βρίσκεται σε έναν γαλαξία αρκετά πίσω από το σμήνος. Το φαινόμενο που ονομάζεται βαρυτικός φακός, δημιουργεί πολλαπλές εικόνες του σουπερνόβα που επισημαίνονται με τους λευκούς κύκλους στην φωτογραφία του 2016. Η πολλαπλή εμφάνιση του σουπερνόβα εξαφανίζεται στην φωτογραφία του 2019 του ίδιου συμπλέγματος (δεξιά). Το στιγμιότυπο του 2019, βοήθησε τους αστρονόμους να επιβεβαιώσουν την προέλευση του αντικειμένου. Τα σουπερνόβα εκρήγνυνται και εξαφανίζονται με την πάροδο του χρόνου. Οι ερευνητές προβλέπουν ότι ένα είδωλο του ίδιου σουπερνόβα θα εμφανιστεί το 2037. Η προβλεπόμενη θέση αυτού του τέταρτου ειδώλου επισημαίνεται από τον κίτρινο κύκλο πάνω αριστερά στην φωτογραφία του 2019. Το φως από το σουπερνόβα Ρέκβιεμ ταξίδεψε περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια σύμφωνα με την απόσταση του γαλαξία που το φιλοξενεί. Το φως που συνέλαβε το Hubble από το σμήνος MACS J0138.0-2155, χρειάστηκε περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει στη Γη. Now you see them, now you don't. Three views of the same supernova appear in the 2016 image on the left, taken by the Hubble Space Telescope. But they're gone in the 2019 image. The distant supernova, named Requiem, is embedded in the giant galaxy cluster MACS J0138. The cluster is so massive that its powerful gravity bends and magnifies the light from the supernova, located in a galaxy far behind it. Called gravitational lensing, this phenomenon also splits the supernova's light into multiple mirror images, highlighted by the white circles in the 2016 image. The multiply imaged supernova disappears in the 2019 image of the same cluster, at right. The snapshot, taken in 2019, helped astronomers confirm the object's pedigree. Supernovae explode and fade away over time. Researchers predict that a rerun of the same supernova will make an appearance in 2037. The predicted location of that fourth image is highlighted by the yellow circle at top left. The light from Supernova Requiem needed an estimated 10 billion years for its journey, based on the distance of its host galaxy. The light that Hubble captured from the cluster, MACS J0138.0-2155, took about four billion years to reach Earth. The images were taken in near-infrared light by Hubble's Wide Field Camera 3. Credits: IMAGE PROCESSING: Joseph DePasquale (STScI)

Είναι δύσκολο να κάνεις προβλέψεις, ειδικά στην αστρονομία. Ωστόσο, υπάρχουν κάποιες προβλέψεις της αστρονομίας οι οποίες επαληθεύονται με εκπληκτική ακρίβεια, όπως οι εκλείψεις Σελήνης και Ήλιου ή οι εμφανίσεις ορισμένων κομητών.

Προσφάτως, οι αστρονόμοι πρόσθεσαν άλλη μια ‘σίγουρη’ πρόβλεψη για ένα γεγονός που συμβαίνει σε πολύ μεγάλη απόσταση από τον γαλαξία μας: την εικόνα ενός σουπερνόβα που θα εμφανιστεί μετά από 16 χρόνια, το 2037. Το σουπερνόβα ονομάστηκε Ρέκβιεμ. Αν και η έκρηξη αυτή δεν θα είναι ορατή με γυμνό μάτι, τα τηλεσκόπια θα είναι σε θέση να την παρατηρήσουν.

Αποδεικνύεται ότι αυτή η μελλοντική εμφάνιση θα είναι η τέταρτη γνωστή εικόνα του ιδίου σουπερνόβα, ένα από τα τέσσερα ξεχωριστά είδωλα που προκαλεί το τεράστιας μάζας σμήνος γαλαξιών MACS J0138.0-2155, το οποίο λειτουργεί σαν ένας κοσμικός μεγεθυντικός φακός. Οι τρεις εικόνες του σουπερνόβα βρέθηκαν για πρώτη φορά στα αρχεία φωτογραφιών που λήφθηκαν το 2016 από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA.

Οι πολλαπλές εικόνες του σουπερνόβα που βρίσκεται πολύ πίσω από το σμήνος γαλαξιών, παράγονται από την ισχυρή βαρύτητα του σμήνους. Το φαινόμενο ονομάζεται βαρυτικός φακός και προβλέπεται από την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν. Το βαρυτικό πεδίο κάμπτει το φως, μπορεί να δημιουργήσει πολλαπλά είδωλα, ή να μεγεθύνει την εικόνα ενός μακρινού αντικειμένου όπως και ένας γυάλινος φακός.

Τα τρία είδωλα φαίνονται σαν μικρές κουκκίδες σε φωτογραφία που λήφθηκε από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble το 2016 και αντιπροσωπεύουν το φως από τον εκρηκτικό απόηχο της έκρηξης του συπερνόβα Ρέκβιεμ. Οι κουκκίδες διαφέρουν ως προς τη φωτεινότητα και το χρώμα, που σημαίνει ότι εκπροσωπούν τρεις διαφορετικές φάσεις της έκρηξης του άστρου που ψυχορραγεί.

«Αυτή η νέα ανακάλυψη είναι το τρίτο παράδειγμα ενός σουπερνόβα με πολλαπλά είδωλα για το οποίο μπορούμε πραγματικά να μετρήσουμε την καθυστέρηση στους χρόνους άφιξης», εξήγησε ο επικεφαλής ερευνητής Steve Rodney. «Είναι το πιο μακρινό από τα τρία προηγούμενα, και η προβλεπόμενη καθυστέρηση είναι εξαιρετικά μεγάλη. Θα μπορέσουμε να δούμε την τελική εμφάνιση, οποία προβλέπεται ότι θα συμβεί 2037, συν ή πλην μερικά χρόνια».

Το φως που συνέλαβε το Hubble από το σμήνος, MACS J0138.0-2155, χρειάστηκε περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσει στη Γη. Το φως από το σουπερνόβα Ρέκβιεμ χρειάστηκε περίπου 10 δισεκατομμύρια χρόνια για το ταξίδι του, με βάση την απόσταση του γαλαξία-ξενιστή του.

Η πρόβλεψη της ομάδας για τη νέα εμφάνιση του Ρέκβιεμ βασίζεται σε μοντέλα υπολογιστών για το παρεμβαλλόμενο σμήνος, τα οποία περιγράφουν τα διάφορα μονοπάτια που ακολουθεί το φως του σουπερνόβα μέσα από την συσσωρευμένη σκοτεινή ύλη στο γαλαξιακό σμήνος.

Το φως κάθε ειδώλου του σουπερνόβα ακολουθεί μια διαφορετικού μήκους διαδρομή εξαιτίας του ισχυρού βαρυτικού πεδίου του σμήνους και έτσι το φως της κάθε εικόνας φτάνει στη Γη σε διαφορετικό χρόνο.

Η εικόνα του Ρέκβιεμ που προβλέπεται να εμφανιστεί το 2037 καθυστερεί σε σχέση με τις άλλες εικόνες του ίδιου σουπερνόβα, διότι η διαδρομή του φωτός της επηρεάζεται από την περιοχή του σμήνους που περιέχει την πυκνότερη ποσότητα σκοτεινής ύλης. Η τεράστια μάζα του σμήνους καμπυλώνει την διαδρομή του φωτός, προκαλώντας έτσι την μεγαλύτερη χρονική καθυστέρηση.

Πηγές: https://www.nature.com/articles/s41550-021-01446-5 - https://www.nasa.gov/feature/goddard/2021/rerun-of-supernova-blast-expected-to-appear-in-2037 - https://physicsgg.me/2021/09/14/

 

 

Ένα εικονικό σύμπαν που μπορείτε να κατεβάσετε στον υπολογιστή σας. Researchers generated an entire virtual universe

Το «Ουτσούου» προσομοιώνει την εξέλιξη της ύλης σχεδόν καθ’ όλη την ιστορία των 13,8 δισεκατομμυρίων ετών του σύμπαντος, από τη «Μεγάλη Έκρηξη» (Μπιγκ Μπανγκ) μέχρι σήμερα. The simulation is like a time machine. The distribution of dark matter in a snapshot from Uchuu. The images show the dark matter halo of the largest galaxy cluster formed in the simulation at different magnifications. Credit: Tomoaki Ishiyama

Ξεχάστε τα διαδικτυακά παιγνίδια που υπόσχονται έναν «ολόκληρο κόσμο» για εξερεύνηση. Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων δημιούργησε -με τη βοήθεια ενός ιαπωνικού υπερυπολογιστή- ένα τεράστιο εικονικό σύμπαν, το οποίο «ανέβασε» στο υπολογιστικό νέφος, έτσι ώστε ο καθένας οπουδήποτε να είναι σε θέση να «ταξιδέψει» σε αυτό.

skiesanduniverses.org

Πρόκειται για τη μεγαλύτερη και πιο ρεαλιστική προσομοίωση του σύμπαντος που έχει υπάρξει μέχρι σήμερα. Ονομάστηκε «Ουτσούου» (Uchuu) που σημαίνει «Εξωτερικό Διάστημα» στα ιαπωνικά και αποτελείται από 2,1 τρισεκατομμύρια σωματίδια σε έναν υπολογιστικό κύβο με πλευρά 9,63 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, περίπου τα τρίτα τέταρτα της απόστασης μεταξύ της Γης και των πιο μακρινών γνωστών γαλαξιών.

Time evolution of the number of halos in each mass range as predicted by this simulation. The bar extending horizontally from each circle and triangle represents the range of the halo masses. The vertical axis is the number of haloes found in a cube about 9.6 billion light-years on each side. The gradient bars at the top of the figure represent the categories of objects found in haloes of that mass. The Uchuu simulation predicts that numerous haloes with masses comparable to the halo of our own galaxy were already formed about 13 billion years ago. Credit: Tomoaki Ishiyama

Το «Ουτσούου» προσομοιώνει την εξέλιξη της ύλης σχεδόν καθ’ όλη την ιστορία των 13,8 δισεκατομμυρίων ετών του σύμπαντος, από τη «Μεγάλη Έκρηξη» (Μπιγκ Μπανγκ) μέχρι σήμερα. Σύμφωνα με τους ερευνητές, «είναι σαν μια χρονομηχανή: μπορούμε να πάμε προς τα εμπρός, προς τα πίσω ή να σταματήσουμε τον χρόνο, μπορούμε να κάνουμε “ζουμ” σε ένα μόνο γαλαξία ή να δούμε ένα ολόκληρο σμήνος γαλαξιών, μπορούμε να δούμε τι συμβαίνει πραγματικά κάθε λεπτό σε κάθε μέρος του σύμπαντος, από τις πρώτες μέρες του μέχρι σήμερα, κάτι που αποτελεί ουσιώδες εργαλείο για τη μελέτη του Κόσμου».

Το «Ουτσούου» δημιουργήθηκε με τη βοήθεια του ATERUI II (Cray XC50), του ισχυρότερου στον κόσμο υπερυπολογιστή που είναι αφιερωμένος στην αστρονομία και βρίσκεται στο Εθνικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο της Ιαπωνίας. Παρ’ όλη την τεράστια υπολογιστική ισχύ του, χρειάστηκε ένας χρόνος για να δημιουργηθεί η μεγάλη προσομοίωση του σύμπαντος. Σχετική δημοσίευση, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή Τομοάκι Ισιγιάμα του ιαπωνικού Πανεπιστημίου Τσίμπα, έγινε στο βρετανικό περιοδικό Monthly Notices της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.

Πηγές: Ishiyama, Tomoaki, et al. “The Uchuu simulations: Data Release 1 and dark matter halo concentrations.” Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 506.3 (2021): 4210-4231. - https://www.universetoday.com/152515/researchers-generate-an-entire-virtual-universe-and-make-it-available-for-download-if-you-have-100-terabytes-of-free-hard-drive-space/ - https://www.techexplorist.com/entire-virtual-universe/41189/ - https://www.in.gr/2021/09/13/b-science/space/diastima-pio-realistiki-prosomoiosi-tou-sympantos-anevike-sto-cloud/