Εντοπίστηκαν δύο νεογέννητοι εξωπλανήτες. Newborn exoplanet discovered around young star

Καλλιτεχνική απεικόνιση του εξωπλανήτη K2-33b, ο οποίος είναι περίπου 50% μεγαλύτερος από τον Ποσειδώνα ή σχεδόν εξαπλάσιος της Γης. K2-33 b, shown in this illustration, is one of the youngest exoplanets detected to date and makes a complete orbit around its star in about five days. These two characteristics combined provide exciting new directions for planet-formation theories. K2-33 b could have formed on a farther out orbit and quickly migrated inward. Alternatively, it could have formed in situ, or in place. Credit: NASA/JPL-Caltech

Δύο διεθνείς ομάδες αστρονόμων ανακάλυψαν δύο νεογέννητους εξωπλανήτες, τους μικρότερους σε ηλικία από όσους έχουν ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα. Συγκεκριμένα, η μια ομάδα αστρονόμων ανακάλυψε έναν γιγάντιο εξωπλανήτη, ο οποίος εκτιμάται ότι είναι το πολύ δύο εκατομμυρίων ετών, δηλαδή ένα «βρέφος» από αστρονομική άποψη, σε σχέση με τη Γη που έχει ηλικία 4,5 δισεκατομμυρίων ετών.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Ζαν-Φρανσουά Ντονατί του Εθνικού Κέντρου Επιστημονικών Ερευνών (CNRS) της Γαλλίας, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature», χρησιμοποίησαν το Καναδο-Γαλλικό Τηλεσκόπιο της Χαβάης και το Τηλεσκόπιο Μπερνάρ Λιό στα Γαλλικά Πυρηναία.

The youngest known hot Jupiter, detected around the star in formation V830 Tau, travels through the star's magnetic web (white and blue lines), making it hard to detect such planets. © Jean-François Donati

Ο εξωπλανήτης θεωρείται ένας «καυτός Δίας», επειδή έχει μέγεθος ανάλογο του Δία και κινείται υπεβολικά κοντά (στο ένα εικοστό της απόστασης Γης- Ήλιου) στο νεαρό μητρικό άστρο του, το V830 Tau, με συνέπεια να έχει πολύ υψηλή θερμοκρασία. Βρίσκεται σε απόσταση περίπου 430 εκατομμυρίων ετών από τη Γη, στην κατεύθυνση του αστερισμού του Ταύρου.

Μια δεύτερη ομάδα αστρονόμων ανακάλυψε έναν επίσης πολύ νεαρό εξωπλανήτη ηλικίας πέντε έως 11 εκατομμυρίων ετών, ο οποίος είναι πλήρως σχηματισμένος. Ο πλανήτης K2-33b είναι περίπου 50% μεγαλύτερος από τον Ποσειδώνα ή σχεδόν εξαπλάσιος της Γης.

Κινείται γύρω από ένα νεαρό άστρο σε απόσταση 500 ετών φωτός από τη Γη, στην κατεύθυνση του αστερισμού του Σκορπιού. Η περιφορά του (το έτος του) διαρκεί μόνο 5,5 μέρες λόγω της πολύ κοντινής απόστασης από το μητρικό άστρο.

Σπάνια ανακάλυψη

The K2-33 system and its planet in comparison to our own solar system. The planet is on a five-day orbit, whereas Mercury orbits our Sun in 88 days. The planet is also nearly ten times closer to its star than Mercury is to the Sun. Credit: NASA/JPL-Caltech

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Τρέβορ Ντέιβιντ του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Καλιφόρνια (Caltech), που έκαναν δύο σχετικές δημοσιεύσεις, στο περιοδικό «Nature» και στο «Astronomical Journal», πραγματοποίησαν την ανακάλυψή τους με τα διαστημικά τηλεσκόπια «Κέπλερ» και «Σπίτσερ» και το επίγειο τηλεσκόπιο Κεκ της Χαβάης.

When a planet—such as K2-33b—passes in front of its host star, it blocks some of the star's light. Detecting this periodic dimming, called a transit, from continual monitoring of a star's brightness allows astronomers to detect planets outside of our solar system with a high degree of certainty. This Neptune-sized planet orbits a star that is between five and 10 million years old. In addition to the planet, the star hosts a disk of planetary debris, seen as a bright ring encircling the star. Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt

Οι επιστήμονες τόνισαν ότι είναι πολύ σπάνια η ανακάλυψη τόσο νεαρών εξωπλανητών, πράγμα που θα βοηθήσει τους επιστήμονες να κατανοήσουν καλύτερα πώς σχηματίζονται τα νέα συστήματα πλανητών γύρω από ένα άστρο. Μέχρι σήμερα έχει επιβεβαιωθεί η ανακάλυψη περίπου 2.000 εξωπλανητών, σχεδόν όλων μέσης ηλικίας, άνω του ενός δισεκατομμυρίων ετών ο καθένας. Γύρω από τα νεογέννητα άστρα σχηματίζονται οι λεγόμενοι πρωτοπλανητικοί δίσκοι πυκνών νεφών αερίων και σκόνης, που αποτελούν τα «μαιευτήρια» των νέων πλανητών.

Juno: Στις 4 Ιουλίου φτάνει στον πλανήτη στο Δία. NASA’s Juno Spacecraft to Risk Jupiter’s Fireworks for Science

On July 4, NASA will fly a solar-powered spacecraft the size of a basketball court within 2,900 miles (4,667 kilometers) of the cloud tops of our solar system’s largest planet. This artist's rendering shows NASA's Juno spacecraft making one of its close passes over Jupiter. Credits: NASA/JPL-Caltech

Μετά από ένα μακρύ ταξίδι σχεδόν πέντε ετών, το σκάφος Juno της  NASA πλησιάζει στο τέρμα της αποστολής του, στον μυστηριώδη αέριο γίγαντα Δία, τον μεγαλύτερο πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος.

Το «ραντεβού» προγραμματίζεται για τις 4 Ιουλίου και ήδη επικρατεί μεγάλη έξαψη μεταξύ των Αμερικανών -και όχι μόνο- επιστημόνων, καθώς ελπίζουν ότι ο Δίας θα αποκαλύψει ορισμένα από τα καλά κρυμμένα μυστικά του.

Η φιλόδοξη και πανάκριβη αποστολή, κόστους 1,1 δισεκατομμυρίων δολαρίων, θα μελετήσει εκτενώς τη δομή και σύνθεση του πλανήτη. Αντίθετα με προηγούμενες πυρηνοκίνητες αποστολές, το Juno, το οποίο κατασκευάσθηκε από την εταιρεία Lockheed Martin Space Systems, κινείται με ηλιακή ενέργεια, καθώς διαθέτει τρία τεράστια ηλιακά πάνελ, πράγμα που του προσδίδει μέγεθος όσο ένα γήπεδο μπάσκετ.

Secrets lie deep within Jupiter, shrouded in the solar system's strongest magnetic field and most lethal radiation belts. On July 4, 2016, NASA's Juno spacecraft will plunge into uncharted territory, entering orbit around the gas giant and passing closer than any spacecraft before. Juno will see Jupiter for what it really is, but first it must pass the trial of orbit insertion. Credit: NASA/JPL-Caltech

Το σκάφος, που εκτοξεύθηκε τον Αύγουστο του 2011, αναμένεται να τεθεί σε τροχιά γύρω από τον Δία την 4η Ιουλίου. Στη συνέχεια, προγραμματίζεται να κάνει 37 κοντινά «περάσματα» για να μελετήσει την ατμόσφαιρα, την μαγνητόσφαιρα και το βαρυτικό πεδίο του πλανήτη.

Οι χειριστές του σκάφους στο Εργαστήριο Αεριοπροώθησης (JPL) του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech), με επικεφαλής τον επιστήμονα Σκοτ Μπόλτον του Νοτιοδυτικού Ινστιτούτου Ερευνών του Τέξας, έχουν αγωνία για την τελική φάση προσέγγισης στον πλανήτη. Τότε, το Juno θα πρέπει να ενεργοποιήσει για 35 λεπτά τον κύριο κινητήρα του, ώστε να «φρενάρει» όσο χρειάζεται, προκειμένου να «συλληφθεί» από τη βαρύτητα του τεράστιου πλανήτη. Αν κάτι πάει στραβά, το σκάφος θα προσπεράσει τον Δία και η αποστολή θα πάει στράφι.

NASA's Juno spacecraft is scheduled to arrive at the giant planet Jupiter in July 2016 following a five-year trek. As the spacecraft nears the planet it executes a series of maneuvers to prepare for Jupiter orbit insertion. First, the spacecraft opens its main engine cover. Then Juno uses thrusters to re-orient itself so that its main engine points in the direction the spacecraft is moving. Juno's thrusters then fire to increase the spacecraft's rate of spin from 2 rotations per minute to 5 rotations per minute; the faster rate of rotation makes Juno more stable during the engine burn to come. Juno fires its main engine for about 30 minutes to slow down and allow Jupiter's gravity to capture the speeding spacecraft into orbit. Following the engine burn, Juno decreases its rate of spin and points its giant solar arrays back toward the sun and Earth (which at Jupiter's location appear close together in the sky). At this point the spacecraft will be successfully in orbit around the giant world. Secrets lie deep within Jupiter, shrouded in the solar system's strongest magnetic field and most lethal radiation belts. On July 4, 2016, NASA's Juno spacecraft will plunge into uncharted territory, entering orbit around the gas giant and passing closer than any spacecraft before. Juno will see Jupiter for what it really is, but first it must pass the trial of orbit insertion. Credit: NASA/JPL-Caltech

Αν όλα πάνε καλά, το Juno θα διαγράφει αρχικά μια πλήρη περιστροφή γύρω από τον Δία κάθε 53 μέρες και τελικά -με τις κατάλληλες προσαρμογές- κάθε 14 μέρες. Η ελλειπτική τροχιά του θα το φέρνει σε απόσταση έως 4.350 χιλιομέτρων από την κορυφή των πολύχρωμων νεφών του Δία, κοντύτερα από κάθε άλλο σκάφος μέχρι σήμερα. Το προηγούμενο ρεκόρ προσέγγισης κατείχε από το 1974 το αμερικανικό σκάφος «Πρωτοπόρος 11» (Pioneer 11), το οποίο είχε φθάσει σε απόσταση 43.000 χλιομέτρων. Κάθε κοντινό πέρασμα του Juno θα διαρκεί περίπου μια γήινη μέρα.

Το σκάφος διαθέτει μία κάμερα και εννέα επιστημονικά όργανα, τα οποία, μαζί με τον υπολογιστή πτήσης του, βρίσκονται μέσα σε μια μοναδική κρύπτη από τιτάνιο βάρους 172 κιλών, προκειμένου να προστατευθούν από την τρομερά ισχυρή ακτινοβολία του πλανήτη, την πιο απειλητική σε όλο το ηλιακό σύστημα. Στη διάρκεια της αποστολής του, το Juno θα εκτεθεί σε ακτινοβολία ισοδύναμη με τουλάχιστον 100 εκατομμύρια ακτινογραφίες-Χ δοντιών.

Η αποστολή του Juno θα ολοκληρωθεί τον Φεβρουάριο του 2018, με μια προγραμματισμένη βουτιά θανάτου μέσα στην πυκνή και ταραχώδη ατμόσφαιρα του τεράστιου πλανήτη. Οι επιστήμονες της NASA επέλεξαν αυτή τη λύση για να είναι σίγουροι ότι το Juno δεν θα πέσει πάνω στον δορυφόρο Ευρώπη, που μπορεί να φιλοξενεί ζωή, οπότε θα τον μόλυνε με γήινους μικροοργανισμούς.

Ο Δίας ήταν ο πρώτος πλανήτης που σχηματίσθηκε στο ηλιακό μας σύστημα. Αντίθετα με τη Γη, η οποία είναι βραχώδης, ο Δίας είναι κατά βάση ένας πλανήτης αερίων, κυρίως από υδρογόνο και ήλιο. Μέχρι στιγμής, οι επιστήμονες δεν έχουν καταφέρει να διαπεράσουν την «πανοπλία» της πυκνής ατμόσφαιράς του και έτσι δεν γνωρίζουν αν διαθέτει στερεό πυρήνα ή αν έχει οξυγόνο και νερό.

Από τη δεκαετία του ΄70, οι επιστήμονες είχαν πάντως την ευκαιρία να μάθουν αρκετά πράγματα γι’ αυτόν και την «μεγάλη ερυθρά κηλίδα» του, κυρίως από την αποστολή του σκάφους «Γαλιλαίος», το οποίο εξερεύνησε το σύστημα του Δία και των δορυφόρων του επί 14 χρόνια.

Πηγή: www.nasa.gov

Ανιχνεύθηκαν το πιο μακρινά ίχνη οξυγόνου στο σύμπαν. ALMA Observes Most Distant Oxygen Ever

Many young bright stars are located in the galaxy and ionise the gas inside and around the galaxy. Green colour indicates the ionised oxygen detected by ALMA, whereas purple shows the distribution of ionised hydrogen detected by the Subaru Telescope. Credit: NAOJ

Διεθνής ομάδα αστρονόμων ανίχνευσε τα πιο μακρινά μέχρι σήμερα ίχνη οξυγόνου σε ένα γαλαξία σε απόσταση 13,1 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, μόνο 700 εκατ. χρόνια μετά την Μεγάλη Έκρηξη. Η ανακάλυψη δείχνει την παρουσία οξυγόνου ήδη στο πρώιμο σύμπαν.

Οι επιστήμονες από την Ιαπωνία, τη Σουηδία και τη Βρετανία, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή Άκιο Ινούε του Πανεπιστημίου Σάνγκιο της Οζάκα, έκαναν την παρατήρηση με τη μεγάλη διάταξη τηλεσκοπίων ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array) του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου (ESO) στη Χιλή. Σχετική δημοσίευση έγινε στο περιοδικό «Science».

Right panel: The red galaxy at the center of the image is the very distant galaxy, SXDF-NB1006-2. Left panels: Close-ups of the distant galaxy. Credit: NAOJ

Το οξυγόνο στον αρχαίο γαλαξία SXDF-NB1006-2 είναι δέκα φορές λιγότερο σε σχέση με αυτό που υπάρχει στον γαλαξία μας σήμερα. Οι ερευνητές δεν μπόρεσαν να εντοπίσουν τη χημική «υπογραφή» του άνθρακα στον ίδιο μακρινό γαλαξία.

Το οξυγόνο που ανιχνεύθηκε ήταν ιονισμένο από την ισχυρή υπεριώδη ακτινοβολία των τεράστιων νεαρών άστρων του εν λόγω γαλαξία.

This diagram depicts the major milestones in the evolution of the Universe since the Big Bang, about 13.8 billion years ago. It is not to scale. The Universe was in a neutral state at 400 thousand years after the Big Bang and remained that way until light from the first generation of stars started to ionise the hydrogen. After several hundred million years, the gas in the Universe was completely ionised. Credit: NAOJ

Λίγο μετά τη δημιουργία του σύμπαντος, πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, υπήρχαν μόνο τα πιο ελαφρά χημικά στοιχεία υδρογόνο, ήλιο και λίθιο. Τα βαρύτερα στοιχεία, όπως άνθρακας και οξυγόνο, δημιουργήθηκαν αργότερα στο εσωτερικό των άστρων και εξαπλώθηκαν σταδιακά στο σύμπαν.

Πηγή: www.eso.org

Μικροσκοπικές μαύρες τρύπες και επιπλέον διαστάσεις. Extra dimensions, gravitons, and tiny black holes

Έχει ο χωροχρόνος πράγματι 4 διαστάσεις; Είναι η βαρύτητα ισχυρότερη απ’ ότι νομίζουμε; Does space-time really have four dimensions? Is gravity stronger than people think?

Για πολύ καιρό οι φυσικοί υπέθεταν ότι ο χωροχρόνος έχει συνολικά 4 διαστάσεις – μια χρονική συν τρεις χωρικές – σε συμφωνία με τις παρατηρήσεις μας. Ωστόσο, αρκετοί θεωρητικοί έχουν υποστηρίξει την ύπαρξη περισσότερων χωρικών διαστάσεων, τις οποίες όμως δεν αισθανόμαστε στην καθημερινή μας ζωή. Δεν τις αντιλαμβανόμαστε είτε γιατί είμαστε παγιδευμένοι σε κάποιο είδος «επιφάνειας» υπερχώρου είτε γιατί μπορεί οι επιπλέον διαστάσεις να είναι πολύ μικρές και «κλείνονται» στον εαυτό τους. Κανείς δεν ξέρει στ’ αλήθεια.

Αλλά γιατί οι θεωρητικοί φυσικοί προτείνουν κάτι τέτοιο; Η απάντηση συνδέεται με ένα άλλο ερώτημα που βασανίζει τους φυσικούς: Γιατί η βαρύτητα είναι τόσο ασθενής δύναμη;

Αυτή η σύνδεση ακούγεται κάπως περίεργη δεδομένου ότι η βαρύτητα στην καθημερινή μας ζωή μάλλον φαίνεται να είναι αρκετά ισχυρή, π.χ. όταν σηκώνουμε βαριά αντικείμενα. Όμως οι φυσικοί όταν λένε ότι η βαρύτητα είναι πολύ ασθενής δύναμη, εννοούν τη βαρυτική δύναμη σε σύγκριση με τα άλλα είδη δυνάμεων που υπάρχουν στη φύση, π.χ. τις ηλεκτρομαγνητικές δυνάμεις. Για παράδειγμα, η δύναμη αλληλεπίδρασης ενός μικρού μαγνήτη με την πόρτα του ψυγείου σας είναι πάρα πολύ ισχυρότερη από μια αντίστοιχη βαρυτική έλξη.

Οι θεωρητικοί προσπαθώντας να κατανοήσουν αυτό το πρόβλημα βρήκαν μια (πιθανή) λύση η οποία απαιτεί επιπλέον διαστάσεις.

Αν υπήρχαν δυο ή περισσότερες επιπλέον χωρικές διαστάσεις, τότε η βαρύτητα θα μπορούσε να είναι το ίδιο ισχυρή με τις υπόλοιπες δυνάμεις. Tα βαρυτόνια (τα σωματίδια διαμέσου των οποίων διαδίδεται η βαρυτική δύναμη) θα μπορούσαν να διεισδύσουν μέσα σ’ αυτές. Η βαρυτική δύναμη μας φαίνεται ασθενής διότι «απλώνεται» στις επιπλέον διαστάσεις που δεν μπορούμε να αντιληφθούμε. Έτσι λοιπόν πολλοί επιστήμονες με διαφορετικούς τρόπους προσπαθούν να εντοπίσουν αυτές τις διαστάσεις.

Πείραμα ATLAS: ψάχνοντας για επιπλέον διαστάσεις

Πιστεύεται ότι αν υπάρχουν αυτές οι επιπλέον διαστάσεις, τότε στον Μεγάλο Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) θα μπορούσαν να δημιουργηθούν βραχύβιες μικροσκοπικές μαύρες τρύπες. Στις υψηλές ενέργειες που δημιουργούνται στον LHC, τα συγκρουόμενα πρωτόνια θα μπορούσαν να αλληλεπιδρούν και με βαρυτόνια στις επιπλέον διαστάσεις, κάνοντας την βαρύτητα τόσο ισχυρή, ώστε να δημιουργούνται στιγμιαία μικροσκοπικές μαύρες τρύπες. Το πείραμα ATLAS ψάχνει για τέτοια γεγονότα μικροσκοπικών μαύρων τρυπών, τα οποία συνδέονται άμεσα με την ύπαρξη των επιπλέον διαστάσεων.

Επειδή κανείς δεν είναι σίγουρος για τα προϊόντα της διάσπασης των μικροσκοπικών μαύρων τρυπών το ATLAS διαθέτει μερικές ομάδες που εξετάζουν διαφορετικούς τύπους διάσπασης των μικροσκοπικών μαύρων τρυπών.

Οι φυσικοί του ATLAS αναζήτησαν στα δεδομένα των συγκρούσεων πρωτονίων (στα 13 TeV) του 2015, γεγονότα διάσπασης μαύρων τρυπών που περιείχαν τουλάχιστον τρία προϊόντα με υψηλή ορμή, με ένα τουλάχιστον λεπτόνιο μεγάλης ορμής. Ιδού το αποτέλεσμα αυτής της αναζήτησης:

Figure 1: The ∑ pT distributions in the muon channel.

Στο παραπάνω διάγραμμα, τα πλήρη χρώματα (κόκκινο, κίτρινο, μοβ, πορτοκαλί, μπλέ) δείχνουν την κατανομή των γεγονότων (άθροισμα ορμών σωματιδίων με μεγάλες ορμές) που αναμένονται από τη φυσική χωρίς έξτρα διαστάσεις. Οι μαύρες τελείες δείχνουν την κατανομή της πραγματικής εμφάνισης τέτοιων γεγονότων στον ανιχνευτή (πραγματικά δεδομένα) και βρίσκονται σε συμφωνία με τη γνωστή φυσική των τεσσάρων διαστάσεων.

Η πράσινη και η μοβ γραμμή (από το μέσον του διαγράμματος προς τα δεξιά) δείχνει την αναμενόμενη κατανομή των γεγονότων αν υπήρχαν επιπλέον διαστάσεις. Αξίζει να σημειωθεί ότι σύμφωνα με την πρόβλεψη της πράσινης γραμμής στο δεξί άκρο της αναμένονταν περίπου 200 γεγονότα μικροσκοπικών μαύρων τρυπών, αλλά στα πραγματικά δεδομένα εμφανίζεται μόνο ένα. Μια τέτοια πρόβλεψη ξεκάθαρα απορρίπτεται.

Συνολικά τα δεδομένα αυτά δείχνουν, προς το παρόν, ότι δεν σχηματίζονται μικροσκοπικές μαύρες τρύπες – τουλάχιστον όχι αυτές που έχουν μάζα μικρότερη από 7000 φορές τη μάζα του πρωτονίου. Η ανάλυση κι άλλων δεδομένων στο άμεσο μέλλον θα δείξει αν πράγματι μπορεί να αποδειχθεί η ύπαρξη των επιπλέον διαστάσεων μ’ αυτόν τρόπο.

Πηγή: https://atlas.cern/updates/physics-briefing/continuing-search-extra-dimensions

ΕΛΙΖΑΜΠΕΤ ΜΠΟΡΧΕΡΣ, «ΛΗΣΜΟΝΗΜΕΝΑ ΓΕΝΕΘΛΙΑ»

John Singer Sargent, The birthday party, 1887

Ποιός έχει στην καρέκλα μου καθίσει

Ποιός έχει από το πιάτο μου δειπνήσει

Ποιός έχει στο κρεβάτι μου ξαπλώσει

Ποιός πήρε δίχως πίσω να μου δώσει

Ποιός μ’ έχει εμέ στην τύχη εγκαταλείψει

Ποιόν δεν μπορεί η μνήμη μου να κρύψει

Ποιός μ’ έχει φέρει στη δική σου μέρα

Ποιός για να κάτσεις έκανε πιο πέρα

Ο χρόνος όλα ο χρόνος

Nicolas Poussin, A Dance to the Music of Time, 1634-1635

Μετάφραση: Γιώργος Κεντρωτής

Elisabeth Borchers

Δεύτερη ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων του Αϊνστάιν. LIGO detects second black-hole merger

Μαύρες τρύπες που συγκρούστηκαν σε ένα σπιράλ θανάτου προκάλεσαν ρυτιδώσεις στο χωροχρόνο που έφτασαν μέχρι τη Γη. This artist's illustration depicts the merging black hole binary systems for GW150914 (left image) and GW151226 (right image). The black hole pairs are shown together in this illustration, but were actually detected at different times, and on different parts of the sky. The images have been scaled to show the difference in black hole masses. In the GW150914 event, the black holes were 29 and 36 times that of our Sun, while in GW151226, the two black holes weighed in at 14 and 8 solar masses. Image credit: LIGO/A. Simonnet.

Πριν από περίπου 1,4 δισεκατομμύρια χρόνια, δυο μακρινές μαύρες τρύπες πλησίασαν η μία την άλλη και τελικά συγκρούστηκαν σε ένα βίαιο συμβάν που κυριολεκτικά δημιούργησε κύματα στην ίδια την υφή του χωροχρόνου, κύματα που ανιχνεύθηκαν τη στιγμή που έφτασαν στη Γη τον περασμένο Δεκέμβριο. Είναι μόλις η δεύτερη φορά που το φαινόμενο γίνεται αντιληπτό από τη Γη έπειτα από έναν αιώνα παθιασμένης αναζήτησης.

«Τα καταφέραμε ξανά» δήλωσε ενθουσιασμένος ο Σαλβατόρε Βιτάλε, ερευνητής του πειράματος LIGO στις ΗΠΑ.

Πώς γεννιούνται τα βαρυτικά κύματα

The top two panels show the gravitational-wave signal in both Hanford (left in red) and Livingston (right in blue). The black waveform in each panel is the best-match gravitational-wave template for the signals. The bottom panel shows how the frequency of the gravitational wave at Hanford increased with time. (Courtesy: LIGO/Physical Review Letters)

Η ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων είχε προβλεφθεί το 1916 από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν ως συνέπεια της Γενικής Σχετικότητας, μέχρι φέτος όμως παρέμενε ανεπιβεβαίωτη.

Ο μεγάλος φυσικός είχε υπολογίσει ότι η επιτάχυνση σωμάτων μεγάλης μάζας, όπως μαύρες τρύπες και άστρα νετρονίων που πέφτουν σπειροειδώς το ένα προς το άλλο και τελικά συγκρούονται, πρέπει να δημιουργούν ομόκεντρα κύματα στο χωροχρόνο.

Τα κύματα αυτά ονομάστηκαν βαρυτικά επειδή παραμορφώνουν το χωροχρόνο όπως η βαρύτητα (δεν έχουν καμία σχέση με τα κύματα βαρύτητας της φυσικής ρευστών).

Τα βαρυτικά κύματα ουσιαστικά τεντώνουν το χώρο σε μια διάσταση (ας πούμε κατά μήκος) και τον συμπιέζουν σε μια άλλη (ας πούμε κατά πλάτος).

LIGO: Μεζούρες ακριβείας

Engineers inspecting the optics at the LIGO Livingston detector. Credit: LIGO Scientific Collaboration

Αυτό είναι το φαινόμενο που καταγράφουν οι δύο ανιχνευτές LIGO, ένας στην Πολιτεία της Ουάσινγκτον και ένας στη Λουιζιάνα.

Καθένας από τους δύο ανιχνευτές αποτελείται από δύο σωλήνες τοποθετημένους κάθετα ο ένας στον άλλο, μέσα στους οποίους υπάρχουν δέσμες λέιζερ που μετρούν το μήκος των σωλήνων με εξαιρετικά μεγάλη ακρίβεια.

Τα βαρυτικά κύματα γίνονται αντιληπτά από μικρές μεταβολές στο μήκος των δύο σωλήνων λόγω της παραμόρφωσης του χώρου. Οι σωλήνες έχουν μήκος 4 χιλιόμετρα, όμως η πειραματική διάταξη μπορεί να μετρά μεταβολές τουλάχιστον 1.000 φορές μικρότερες από τη διάμετρο ενός ατόμου.

Σε μια ιστορική ανακάλυψη, η οποία πιστεύεται ευρέως ότι θα βραβευθεί με Νόμπελ, ερευνητές του LIGO ανακοίνωσαν τον περασμένο Φεβρουάριο ότι ανίχνευσαν για πρώτη φορά βαρυτικά κύματα από τη σύγκρουση δυο μελανών οπών με μάζα 29 φορές και 36 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου.

Οι ανακοινώσεις

The gravitational wave event GW151226 as observed by the twin Advanced LIGO instruments: LIGO Hanford (left) and LIGO Livingston (right). The images show the data recorded by the detectors during the last second before merger as the signal varies as a function of time (in seconds) and frequency (in Hertz or the number of wave cycles per second). To be certain that a real gravitational wave has been observed, we compare the data from the detectors against a pre-defined set of models for merging binaries. This allows us to find gravitational wave signals which are buried deep in the noise from the instruments and nearly impossible to find by eye. The animation shows the detector data with and without removing the best-matching model gravitational-wave signal, making it much easier to identify. The signal can be seen sweeping up in frequency as the two black holes spiral together. This signal is much more difficult to spot by eye than the first detection GW150914!

Στην περίπτωση εκείνη οι δίδυμοι ανιχνευτές κατέγραψαν ένα ξεκάθαρο σήμα. Αυτή τη φορά, το σήμα ήταν σχεδόν «θαμμένο» στον θόρυβο των καταγραφών και αποκαλύφθηκε μόνο με προηγμένες τεχνικές ανάλυσης.

Το σήμα αυτό αντιστοιχεί χονδρικά στο τελευταίο δευτερόλεπτο πριν από τη σύγκρουση δύο μελανών οπών, με μάζες 14,2 φορές και 7,5 φορές μεγαλύτερες από τη μάζα του Ήλιου.

Στις τελευταίες 27 περιφορές που πραγματοποίησαν οι μαύρες τρύπες καθώς κινούνταν η μία γύρω από την άλλη, η ταχύτητά τους έφτασε σχεδόν το μισό της ταχύτητας του φωτός.

Η κατακλυσμιαία σύγκρουσή τους δημιούργησε μια νέα μαύρη τρύπα με μάζα 20,8 φορές τη μάζα του Ήλιου.

Αυτό σημαίνει ότι περίπου μία ηλιακή μάζα εξαφανίστηκε κατά την σύγκρουση. Ολόκληρη αυτή η μάζα μετατράπηκε σε ενέργεια, η οποία εξαπλώθηκε στο χώρο με τη μορφή βαρυτικών κυμάτων. Η νέα ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Physical Review Letters.

Παράθυρο στο Σύμπαν

The "chirps" heard in this animation were created by converting the best-fit models of LIGO’s gravitational-wave signals into sounds. The first sound is from modelled gravitational waves detected by LIGO's detectors at Hanford, on Dec. 26, 2015, when two black holes merged. This is then compared to the first-ever gravitational waves detected by LIGO on Sept. 14, 2015, when two higher mass black holes merged. The pitch of both signals is then increased, allowing them to be heard more easily. Video and animations courtesy the LIGO Virgo Collaboration.

Εκτός του ότι επιβεβαιώνουν τον Αϊνστάιν, οι ανακαλύψεις στο LIGO αναμένεται να προσφέρουν έναν νέο, επαναστατικό τρόπο παρατήρησης του Σύμπαντος.

Τα περισσότερα από όσα γνωρίζουμε για τον Κόσμο προέρχεται από παρατηρήσεις της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας –το ορατό και αόρατο φως που φτάνει σε τηλεσκόπια και ραδιοτηλεσκόπια.

Το πρόβλημα είναι ότι η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία μπλοκάρεται από σύννεφα σκόνης ή άλλα αντικείμενα που βρίσκονται ανάμεσα στην πηγή της ακτινοβολίας και τον παρατηρητή.

Αυτό δεν ισχύει για τα βαρυτικά κύματα, τα οποία διαδίδονται στην ίδια την υφή του Σύμπαντος, διαπερνώντας ανενόχλητα ολόκληρους γαλαξίες.

Οι υφιστάμενοι και οι μελλοντικοί ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων θα μπορούσαν λοιπόν να καταγράψουν βίαια φαινόμενα που θα ήταν αδύνατο να δουν τα τηλεσκόπια.

Οι ανιχνευτές LIGO έχουν πλέον τεθεί εκτός λειτουργίας για έναν νέο γύρο αναβάθμισης και προγραμματίζεται να ενεργοποιηθούν εκ νέου το φθινόπωρο. Στην Ευρώπη λειτουργούν στο μεταξύ οι ανιχνευτές GEO600 και Virgo.

Θα αργήσουν οι εξωγήινοι να μας ακούσουν. It may take 1,500 years before extraterrestrials make contact, say astronomers

Η επαφή μας με τους εξωγήινους φαίνεται ότι θα καθυστερήσει αφού τα ραδιοσήματά μας θέλουν πολύ χρόνο για να καλύψουν μεγάλες περιοχές του γαλαξία μας. We could expect to start hearing from alien civilisations once their signals had spread across half the Milky Way - which could take another 1,500 years. Getty

Επιστήμονες του αμερικανικού πανεπιστημίου Cornell πραγματοποίησαν μια ενδιαφέρουσα μελέτη για τα ραδιοσήματα που στέλνει ο άνθρωπος τις τελευταίες δεκαετίες στο Διάστημα. 

In the film Contact, starring Jodie Foster (pictured) scientists detect a signal from extraterrestrial beings. The new research, however, suggests the prospect of this happening in our life time is incredibly small. 

Όπως αναφέρουν αν υπάρχουν προηγμένοι εξωγήινοι στον γαλαξία μας θα χρειαστεί αρκετός χρόνος ακόμη για να φτάσουν σε αυτούς τα σήματα μας και να μάθουν την ύπαρξη μας.

Οι υπολογισμοί

Σύμφωνα με νέα μελέτη τα ραδιοσήματα μας έχουν ταξιδέψει μόλις στο 1% του Γαλαξία. Astronomers have been listening intently for radio signals (Parks radio telescope pictured) from deep space that might indicate a message from an intelligent alien civilisation, but new research suggests it could take up to 1,500 years before we get this first contact due to the time it takes signals to cross the vastness of space.

Οι ερευνητές υπολόγισαν ότι τα ραδιοσήματα που έχουμε στείλει έχουν ταξιδέψει περίπου 80 έτη φωτός μακριά από τη Γη και έχουν φτάσει σε περίπου 8.5 χιλιάδες άστρα 3.5 χιλιάδες πλανήτες με μέγεθος παρόμοιο με αυτό της Γης. Με απλά λόγια τα σήματα μας έχουν ταξιδέψει μόλις στο 1% του γαλαξία μας. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι για να υπάρχουν πιθανότητες τα σήματα μας να εντοπισθούν από κάποιον εξωγήινο πολιτισμό θα πρέπει να ταξιδέψουν τουλάχιστον στο 50% του Γαλαξία.

While alien contact is a popular theme in science fiction, we may be waiting a long time before we hear from any intelligent beings from beyond our own world. This may be a relief to some who believe it will give our technology the chance to advance sufficiently to counter any threat they may pose.

Οι ερευνητές υπολόγισαν τον χρόνο που χρειάζεται αυτό το ταξίδι αλλά και τον χρόνο που θα χρειαστεί να κάνει ένα σήμα που θα στείλουν σε εμάς κάποιοι εξωγήινοι για να μας πουν ότι μας άκουσαν.

Despite the diminished odds of detecting alien life, scientists insist we should still keep looking for signals from beyond our own planet. Organisations like SETI are leading the hunt for intelligent alien life.

Όπως υποστηρίζουν θα χρειαστούν περίπου 1.500 χρόνια ακόμη για να έρθουμε σε επαφή με τον… Ε.Τ. Η μελέτη αυτή από τη μια πλευρά απογοητεύει όσους θα ήθελαν να μάθουμε αν υπάρχουν εξωγήινοι και γιατί όχι να τους γνωρίσουμε αλλά από την άλλη ανακουφίζει όσους φοβίζει ένα τέτοιο ενδεχόμενο.