Κοσμολογία

[Δροσος Γεωργιος]

Ολη η εξέλιξη του Σύμπαντος σε... 4 λεπτά.

Την πιο ολοκληρωμένη οπτική προσομοίωση της εξελικτικής πορείας του σύμπαντος, ξεκινώντας λίγο μετά τη δημιουργία του με τη Μεγάλη Έκρηξη πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια και φθάνοντας μέχρι σήμερα, πραγματοποίησε μια ομάδα Αμερικανών και Γερμανών αστροφυσικών και κοσμολόγων, με τη βοήθεια ισχυρών υπερυπολογιστών.

Είναι η πρώτη φορά που το σύμπαν έχει «μοντελοποιηθεί» με τόσο μεγάλη ακρίβεια, πράγμα που, μεταξύ άλλων, θα βοηθήσει στον έλεγχο της αξιοπιστίας διαφόρων επιστημονικών θεωριών σχετικά με την προέλευση και τη σύστασή του.

Η νέα προσομοίωση- μαμούθ με την ονομασία «Illustris» αποτελεί ένα είδος χρονομηχανής, επιτρέπει στους επιστήμονες να δουν με οπτικοποιημένο τρόπο αυτό που περιγράφουν οι εξισώσεις τους εδώ και χρόνια, όσον αφορά τη δημιουργία των άστρων και των γαλαξιών, ιδίως σε σχέση με τον ρόλο της σκοτεινής ύλης.

Στην ουσία, πρόκειται για ένα εξελιγμένο πρόγραμμα λογισμικού, το οποίο ενσωματώνει τις βασικές κοσμολογικές θεωρίες και, στη συνέχεια, αναλαμβάνει το ίδιο να αναδημιουργήσει την «ιστορία» του σύμπαντος. Η προσομοίωση ξεκινά «μόλις» 12 εκατ. χρόνια μετά τη Μεγάλη Εκρηξη και παρακολουθεί την εξέλιξη του σύμπαντος μέχρι να δημιουργηθεί στην εποχή μας ένα κύβος με πλευρά 350 εκατ. ετών φωτός, ο οποίος περιέχει 41.416 γαλαξίες. Οι μικρότερες δομές που δείχνει η προσομοίωση, έχουν έκταση περίπου 1.000 ετών φωτός.

Η όλη εργασία που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature» και είχε επικεφαλής τον αστροφυσικό Μαρκ Βογκελσμπέργκερ του ΜΙΤ. Η προσομοίωση δίνει για πρώτη φορά ένα τελικό αποτέλεσμα που φαίνεται να επιβεβαιώνει τα βασικά αξιώματα της κοσμολογίας, καθώς συμφωνεί τόσο πολύ με τις πραγματικές παρατηρήσεις των αστρονόμων μέσω των επίγειων και διαστημικών τηλεσκοπίων- χωρίς πάντως να λείπουν και οι μεταξύ τους διαφορές, κάτι που πρέπει να εξηγηθεί στο μέλλον.

Το νέο συμπαντικό μοντέλο κατέστη εφικτό χάρη στη συνδυασμένη επεξεργαστική ισχύ αρκετών αμερικανικών και ευρωπαϊκών υπερυπολογιστών που χρησιμοποιήθηκαν.

Ένας απλός φορητός ή επιτραπέζιος υπολογιστής θα χρειαζόταν 2.000 χρόνια για να «τρέξει» μια τέτοια προσομοίωση.

Για τη δημιουργία της προσομοίωσης, η οποία είναι μία από τις πιο πολύπλοκες που έχουν ποτέ δημιουργηθεί για οποιονδήποτε λόγο και η οποία χρησιμοποιεί 12 δισεκατομμύρια τρισδιάστατα εικονοστοιχεία (πίξελ), χρειάστηκαν τρεις μήνες υπολογιστικής εργασίας, με τη βοήθεια των βελτιωμένων αλγόριθμων του «έξυπνου» λογισμικού Arepo.

Όπως είπε ο Βογκελσμπέργκερ, η προσομοίωση, μεταξύ άλλων, αναδεικνύει τον καθοριστικό ρόλο της σκοτεινής ύλης ως συνδετικού ιστού και «σκελετού» γύρω από τον οποίο συναρθρώνονται οι μεγάλες δομές των γαλαξιών. «Αν δεν την συμπεριλαμβάναμε, η προσομοίωση δεν θα έμοιαζε με το πραγματικό σύμπαν» όπως είπε. Η προσομοίωση επίσης είναι η πρώτη που δείχνει την ορατή ύλη να προκύπτει από τη σκοτεινή.

Εκτιμάται ότι το σύμπαν αποτελείται κατά περίπου 4% από κοινή ύλη, 23% από τη μυστηριώδη σκοτεινή ύλη και 73% από -την ακόμη πιο μυστηριώδη- σκοτεινή ενέργεια.

Βίντεο.

http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=593742

[trex]

llustris: Προσομοίωση του Σύμπαντος

 

Πώς φτάσαμε ως εδώ;

Κάντε κλικ, καθίστε πίσω και παρακολουθήστε.

Μια νέα προσομοίωση της εξέλιξης του σύμπαντος σε υπολογιστή - η μεγαλύτερη και πιο σοφιστικέ που παράχθηκε μέχρι τώρα - προσφέρει νέα εικόνα για το πώς σχηματίζονται οι γαλαξίες και οι νέες προοπτικές θέσης της ανθρωπότητας στο σύμπαν.

Το σχέδιο Illustris - το μεγαλύτερο του είδους του μέχρι τώρα - εξάντλησε 20 εκατομμύρια ώρες CPU μετά από 12 δισεκατομμύρια στοιχεία ανάλυσης που εκτείνονται σε ένα κύβο 35 εκατομμύρια έτη φωτός στη κάθε πλευρά του, καθώς εξελίσσεται πάνω από 13 δισεκατομμύρια χρόνια.

Η προσομοίωση είναι η πρώτη που παρακολουθεί την ύλη μέσα στον σχηματισμό μιας ευρείας ποικιλίας τύπων γαλαξιών.

Καθώς το εικονικό σύμπαν εξελίσσεται, ορισμένη ύλη επεκτείνεται με το σύμπαν, σύντομα η βαρυτική συμπύκνωση σχηματίζει νήματα, γαλαξίες και σμήνη γαλαξιών.

Το παραπάνω βίντεο λαμβάνει την προοπτική μιας εικονικής κάμερας που περιβάλλει μέρος αυτού του μεταβαλλόμενου σύμπαντος, πρώτα δείχνει την εξέλιξη της σκοτεινής ύλης, τότε το αέριο υδρογόνο που "κωδικοποιείται" από τη θερμοκρασία (0:45), μετά τα βαριά στοιχεία όπως το ήλιο και ο άνθρακας (1:30) , και στη συνέχεια πίσω στην σκοτεινή ύλη (2:07).

Κάτω αριστερά αναγράφεται το χρονικό διάστημα από τη Μεγάλη Έκρηξη, ενώ κάτω δεξιά το είδος της ύλης που εμφανίζεται.

Οι εκρήξεις (0:50) απεικονίζουν το γαλαξιακό κέντρο, με υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που αποβάλουν φυσαλίδες θερμού αερίου.

Υπάρχουν ενδιαφέρουσες διαφορές μεταξύ του Illustris και του πραγματικού σύμπαντος, οι οποίες μελετούνται, συμπεριλαμβανομένων, γιατί η προσομοίωση παράγει μια υπεραφθονία των παλαιών άστρων.

 

ΔΕΙΤΕ ΤΟ ΒΙΝΤΕΟ: http://to-new-sas.blogspot.gr/2014/05/illustris.html

 

[trex]

Φανταστείτε ένα απείρως παλιό σύμπαν

 

Όλοι έχουμε δει τις φανταστικές εικόνες του Hubble· μας δείχνουν τα εκατομμύρια των γαλαξιών που περιέχουν δισεκατομμύρια δισεκατομμυρίων άστρα.

Στο γαλαξία μας, υπάρχουν περισσότερα από 100 δισεκατομμύρια άστρα.

Και το 2010, οι επιστήμονες υπολόγισαν ότι υπάρχουν πάνω από 300 εξάκις εκατομμύρια αστέρια στο σύμπαν (το οποίο φαίνεται κάτι σαν αυτό, 300,000,000,000,000,000,000,000).

 

Φυσικά, αυτά είναι απλώς εκτιμήσεις, αλλά είναι ασφαλές να πούμε ότι υπάρχουν πολλά αστέρια. Δεδομένου ότι το σύμπαν διαθέτει ένα τέτοιο αφάνταστο ποσό άστρων, γιατί το φως από όλα αυτά τα προστιθέμενα άστρα δεν κάνουν τον ουρανό της νύχτας μας να λάμπει;

Ως αστρονόμος και αστροφωτογράφος, Adam Block σημειώνει,

"Σε ένα άπειρο Σύμπαν στο χρόνο και φωτεινά αντικείμενα, όπως τα αστέρια, θα περιμέναμε να δούμε το φως από τα αστέρια σε κάθε κατεύθυνση που κοιτάμε.

Αυτό θα σήμαινε ότι ο νυχτερινός ουρανός δεν θα είναι σκοτεινός και αντίθετα θα λάμπει άπειρα." Ωστόσο, κοιτάζοντας έξω στον νυχτερινό ουρανό, αυτό που κοιτάμε, δεν είναι αυτό που βλέπουμε.

 

Η νύχτα δεν λάμπει με το φως·

Αντίθετα, είναι ως επί το πλείστον μαύρη και μόνο διάστικτη με αστέρια.

Έτσι, φαίνεται ότι το σύμπαν είναι *όχι * απείρως παλιό.

Αντίθετα, οι επιστήμονες εκτιμούν ότι το σύμπαν είναι μόνο περίπου 13.77 δισεκατομμύρια χρόνια παλιό.

Ωστόσο, αν ζούμε σε ένα απείρως παλιό σύμπαν, αυτή η θέα προς το κέντρο του γαλαξία μας, μας βοηθά να καταλάβουμε το πως μπορεί να μοιάζει ο νυχτερινός ουρανός.

 

http://to-new-sas.blogspot.gr/2014/05/blog-post_8521.html

 

Αυτό το αστρικό πεδίο δείχνει το NGC 6522 (πάνω δεξιά), το οποίο είναι πιθανώς το αρχαιότερο σφαιρωτό σμήνος στον Γαλαξία μας, και το NGC 6528 (κάτω αριστερά).

Αυτή η εικόνα περιέχει πολλά εκατομμύρια αστέρια, και αυτό μας δίνει κάποια ιδέα για το πως μ

[trex]

Μαύρη τρύπα ή σκουληκότρυπα;

 

Ένα από τα πιο εκπληκτικά αντικείμενα στον γαλαξία μας είναι ο Τοξότης Α *.

Αυτό το μικρό αντικείμενο, που ανακαλύφθηκε το 1974 , είναι μια ισχυρή πηγή των ραδιοκυμάτων στον αστερισμό του Τοξότη. Έκτοτε οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει πολλές φορές τον Τοξότη Α * και τα άστρα που βρίσκονται στην γειτονιά του, εκ των οποίων μερικά βρίσκονται σε τροχιά με πολύ μεγάλες ταχύτητες.

 

Αυτό σημαίνει ότι η μάζα του Τοξότη Α * είναι εξαιρετικά μεγάλη και δεδομένου ότι είναι πολύ μικρός θα πρέπει να έχει τεράστια πυκνότητα. Γι αυτό οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι αυτό το αντικείμενο είναι μια υπερμεγέθης μαύρη τρύπα που βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία.

 

Στην πραγματικότητα, ο Τοξότης Α * έχει περίπου 4 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη μάζα από τον Ήλιο και το μέγεθός του δεν είναι πολύ μεγαλύτερο από το ηλιακό μας σύστημα.

 

Αλλά υπάρχει και μια άλλη ερμηνεία για το παράξενο αυτό αστρικό αντικείμενο:

Ότι πρόκειται για μια σκουληκότρυπα που συνδέεται με κάποια άλλη περιοχή του σύμπαντος ή ακόμα και με ένα άλλο μέρος του πολυσύμπαντος (σύμφωνα με τη θεωρία οι σκουληκότρυπες θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί πολύ νωρίς μετά την Μεγάλη Έκρηξη).

 

Και αυτό εγείρει ένα ενδιαφέρον ερώτημα. Αν Τοξότης Α * είναι μια σκουληκότρυπα, πως θα μπορούσαν οι αστρονόμοι να τον ξεχωρίσουν από μια μαύρη τρύπα;

 

Το ερώτημα αυτό επιχειρούν να ξεδιαλύνουν οι Ζilong Li και Cosimo Bambi από το πανεπιστήμιο της Σαγκάης με την εργασία τους «Distinguishing black holes and wormholes with orbiting hot spots».

 

Οι Li και Bambi κάνοντας προσομοιώσεις συμπέραναν ότι το πλάσμα που βρίσκεται σε τροχιά γύρω από μια μαύρη τρύπα θα έχει διαφορετική εμφάνιση με το αντίστοιχο πλάσμα σε τροχιά γύρω από μια σκουληκότρυπα.

 

Ενώ προς το παρόν αυτές οι διαφορές δεν μπορούν να διακριθούν, οι Li και Bambi, υπολόγισαν ότι οι παρατηρήσεις που θα γίνουν με τα νέας γενιάς τηλεσκόπια θα μπορούν να διακρίνουν τις διαφορές μαύρης τρύπας – σκουληκότρυπας. Ένα τέτοιο τηλεσκόπιο είναι το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο Συμβολόμετρο (VLTI) στην Ατακάμα της Χιλής.

 

Έτσι λίγα χρόνια είναι πιθανό να έχουμε τις πρώτες παρατηρησιακές ενδείξεις ύπαρξης σκουληκότρυπας, και μάλιστα μέσα στον ίδιο τον γαλαξία μας!

 

http://physicsgg.me/2014/05/15/%CE%BC%CE%B1%CF%8D%CF%81%CE%B7-%CF%84%CF%81%CF%8D%CF%80%CE%B1-%CE%AE-%CF%83%CE%BA%CE%BF%CF%85%CE%BB%CE%B7%CE%BA%CF%8C%CF%84%CF%81%CF%85%CF%80%CE%B1/

[Δροσος Γεωργιος]

Σκιές στην «ιστορική» ανακάλυψη αρχέγονων βαρυτικών κυμάτων.

Οι κοσμολόγοι ίσως πουν ότι ήταν υπερβολικά καλό για να είναι αληθινό. Η ανακοίνωση για την ανίχνευση αρχέγονων βαρυτικών κυμάτων, η οποία θα επιβεβαίωνε την κρατούσα θεωρία του πληθωρισμού για τη διόγκωση του Σύμπαντος, ίσως βασίστηκε σε εσφαλμένη ερμηνεία των μετρήσεων.

Το σήμα που ανίχνευσε το τηλεσκόπιο Bicep στο Νότιο Πόλο δεν αποκλείεται να αντιστοιχεί όχι στα βαρυτικά κύματα που αναζητούσαν οι ερευνητές, αλλά στην ακτινοβολία που εκπέμπει η σκόνη μέσα στον δικό μας Γαλαξία, εκτιμά ένας κοσμολόγος του Πρίνστον.

Οι ερευνητές που έγιναν πρωτοσέλιδο τον Μάρτιο όταν προχώρησαν στην εντυπωσιακή ανακοίνωση δηλώνουν πάντως ότι επιμένουν στα αποτελέσματά τους, τα οποία έχουν υποβληθεί για δημοσίευση σε επιστημονική επιθεώριση που δεν κατονομάζεται.

«Και βέβαια δεν ανακαλούμε τα αποτελέσματα» είπε στο δικτυακό τόπο του Science ο Τζον Κόβακ, κοσμολόγος του Κέντρου Αστροφυσικής Χάρβαρντ Σμιθσόνιαν στη Μασαχουσέτη.

Άλλοι όμως διαφωνούν: «Νομίζω ότι είναι δίκαιο να πούμε πως δεν μπορούν να ισχυριστούν πως το ανίχνευσαν. Τελεία και παύλα» εκτίμησε ο Πολ Στάινχαρντ, θεωρητικός φυσικός στο Πρίνστον,

Τα βαρυτικά κύματα είναι θεωρητικές ρυτιδώσεις στο χωροχρόνο οι οποίες διαδίδονται σαν κύμα με την ταχύτητα του φωτός -ουσιαστικά συμπιέζουν το χώρο σε μία κατεύθυνση και τον τεντώνουν προς μια άλλη. Η ύπαρξή τους προβλέφθηκε τo 1916 από τον Άλμπερτ Άινσταϊν ως συνέπεια της Γενικής Σχετικότητας, μέχρι σήμερα όμως δεν έχει επιβεβαιωθεί.

Βαρυτικά κύματα μπορεί θεωρητικά να προκαλούνται από περιστρεφόμενα αντικείμενα μεγάλης μάζας, όπως για παράδειγμα από μαύρες τρύπες και άστρα νετρονίων που κινούνται σε τροχιά το ένα γύρω από το άλλο.

Η επίμαχη μελέτη αφορά ωστόσο ένα άλλο είδος βαρυτικών κυμάτων, τα οποία υπολογίζεται ότι εμφανίστηκαν κατά τη φάση του λεγόμενου πληθωρισμού: μια φάση που διήρκεσε μόλις 10-32 δευτερόλεπτα και ανάγκασε το Σύμπαν να διογκωθεί απότομα, πιο γρήγορα κι από την ταχύτητα του φωτός.

Η θεωρία του πλυθωρισμού, η οποία προτάθηκε ως εξήγηση για την παρατηρούμενη ομοιογένεια του Σύμπαντος, είναι σήμερα αποδεκτή από τους περισσότερους κοσμολόγους και θεωρητικούς φυσικούς, παραμένει όμως αναπόδεικτη.

Το εξειδικευμένο τηλεσκόπιο Bicep 2 στην Ανταρκτική αναζήτησε ίχνη των αρχέγονων βαρυτικών κυμάτων στη λεγόμενη μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου (CMB) -το αρχαίο υπόλειμμα μιας λάμψης που γέμισε τα πάντα όταν το νεαρό Σύμπαν έγινε ξαφνικά διαφανές περίπου 380.000 χρόνια μετά τη γέννησή του (σήμερα έχει ηλικία περίπου 13,8 δισ. ετών).

Οι ερευνητές γνώριζαν ότι η σκόνη μέσα στον Γαλαξία εκπέμπει κι αυτή μικροκύματα που μπορούν να επηρεάσουν της μετρήσεις της ακτινοβολίας CBM. Έπρεπε λοιπόν να υπολογίσουν τη συμβολή της σκόνης στο σήμα και να την αφαιρέσουν από τις μετρήσεις.

Για να το κάνουν αυτό χρησιμοποίησαν συνολικά έξι διαφορετικά μοντέλα, ένα από τα οποία βασίστηκε σε χάρτη της ακτινοβολίας CBM τον οποίο ολοκλήρωσε σχετικά πρόσφατα το ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Planck.

Τα δεδομένα του Planck δεν έχουν δημοσιευτεί ακόμα, οπότε οι ερευνητές προχώρησαν στην ανορθόδοξη κίνηση να αντιγράψουν τα δεδομένα από μια διαφάνεια που παρουσιάστηκε σε συνέδριο.

Τώρα, ο κοσμολόγος Ράφαελ Φλάουγκερ του Πανεπιστημίου του Πρίνστον υποστηρίζει ότι εντόπισε λάθη. Οι δικές του εκτιμήσεις, οι οποίες επίσης βασίστηκαν σε δεδομένα που αντιγράφηκαν από διαφάνεια της αποστολής Plancκ, δείχνουν ότι η συμβολή της σκόνης μπορεί να υποτιμήθηκε.

«Δεν προσπαθώ να ξεκινήσω καβγά [...] Ελπίζω τελικά να υπάρχει σήμα [των βαρυτικών κυμάτων]» δηλώνει ο Φλάουγκερ στο δικτυακό τόπο του Nature.

Εφόσον ο κοσμολόγος έχει δίκιο, η διάψευση της ανακάλυψης θα ντρόπιαζε τους ερευνητές του Bicep και σίγουρα θα απέκλειε το Νόμπελ Φυσικής στο οποίο θα μπορούσαν να ελπίζουν.

Η κατάσταση ίσως γίνει πιο ξεκάθαρη όταν παρουσιαστούν επίσημα τα δεδομένα του Planck τον Οκτώβριο.

http://news.in.gr/science-technology/article/?aid=1231320643

[trex]

Το σύμπαν ξέσπασε από τον αυξανόμενο «πυρετό» του περίπου 11 δισεκατομμύρια χρόνια πριν

 

Μια διεθνής ομάδα, με επικεφαλής ερευνητές από το Swinburne, Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας, έχει βρει αποδείξεις ότι το Σύμπαν ξέσπασε από τον αυξανόμενο «πυρετό» του περίπου 11 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

 

 

Μέτρησαν την θερμοκρασία του Σύμπαντος, όταν ήταν 3 έως 4 δισεκατομμύρια χρόνια παλιό, μελετώντας το αέριο μεταξύ των γαλαξιών - του διαγαλαξιακού μέσου.

Κατά τη διάρκεια αυτών των πρώτων ετών της ανάπτυξης του Σύμπαντος, πολλοί, εξαιρετικά ενεργοί γαλαξίες για πρώτη φορά θερμαίνοντας το περιβάλλον τους.

 

"Ωστόσο, 11 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, αυτός ο πυρετός φαίνεται να ξέσπασε και το Σύμπαν άρχισε να ψύχεται και πάλι," είπε η επικεφαλής ερευνήτρια Elisa Boera, φοιτήτρια με διδακτορικό από το κέντρο Swinburne για την Αστροφυσική και Υπερυπολογιστές.

 

"Το διαγαλαξιακό μέσο είναι μια εξαιρετική συσκευή εγγραφής της ιστορίας του Σύμπαντος.

Διατηρεί τη μνήμη των μεγάλων γεγονότων που επηρέασαν τις ιδιότητές του, όπως η θερμοκρασία και η σύνθεση, κατά τη διάρκεια διαφόρων φάσεων της εξέλιξης."

 

Μια προηγούμενη μελέτη διαπίστωσε ότι το Σύμπαν είχε αυτό τον «πυρετό» νωρίς στην ιστορία του. Οι "συντάκτες" χρησιμοποίησαν ένα νέο «θερμόμετρο» - το αποτύπωμα που άφησε το φως από το διαγαλαξιακό μέσο καθώς ταξίδεψε στη Γη από μακρινά, εξαιρετικά φωτεινά αντικείμενα που ονομάζονται κβάζαρ.

 

Στη νέα μελέτη, η κα Boera, συγκέντρωσε το γαλάζιο φως που μεταδίδει η γήινη ατμόσφαιρα- δραστήρια υπεριώδης ακτινοβολία (UV) από 60 κβάζαρ - και χρησιμοποίησε την ίδια μέθοδο όπως και η προηγούμενη μελέτη.

Αυτό το υπεριώδες φως προέρχεται από λίγο αργότερα στην ανάπτυξη του σύμπαντος, επιτρέποντας τη νέα μέτρηση της θερμοκρασίας.

 

Μια διεθνής ομάδα, με επικεφαλής ερευνητές από το Swinburne, Πανεπιστήμιο Τεχνολογίας, έχει βρει αποδείξεις ότι το Σύμπαν ξέσπασε από τον αυξανόμενο «πυρετό» του περίπου 11 δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

 

 

Μέτρησαν την θερμοκρασία του Σύμπαντος, όταν ήταν 3 έως 4 δισεκατομμύρια χρόνια παλιό, μελετώντας το αέριο μεταξύ των γαλαξιών - του διαγαλαξιακού μέσου.

Κατά τη διάρκεια αυτών των πρώτων ετών της ανάπτυξης του Σύμπαντος, πολλοί, εξαιρετικά ενεργοί γαλαξίες για πρώτη φορά θερμαίνοντας το περιβάλλον τους.

 

"Ωστόσο, 11 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, αυτός ο πυρετός φαίνεται να ξέσπασε και το Σύμπαν άρχισε να ψύχεται και πάλι," είπε η επικεφαλής ερευνήτρια Elisa Boera, φοιτήτρια με διδακτορικό από το κέντρο Swinburne για την Αστροφυσική και Υπερυπολογιστές.

 

"Το διαγαλαξιακό μέσο είναι μια εξαιρετική συσκευή εγγραφής της ιστορίας του Σύμπαντος.

Διατηρεί τη μνήμη των μεγάλων γεγονότων που επηρέασαν τις ιδιότητές του, όπως η θερμοκρασία και η σύνθεση, κατά τη διάρκεια διαφόρων φάσεων της εξέλιξης."

 

Μια προηγούμενη μελέτη διαπίστωσε ότι το Σύμπαν είχε αυτό τον «πυρετό» νωρίς στην ιστορία του. Οι "συντάκτες" χρησιμοποίησαν ένα νέο «θερμόμετρο» - το αποτύπωμα που άφησε το φως από το διαγαλαξιακό μέσο καθώς ταξίδεψε στη Γη από μακρινά, εξαιρετικά φωτεινά αντικείμενα που ονομάζονται κβάζαρ.

 

Στη νέα μελέτη, η κα Boera, συγκέντρωσε το γαλάζιο φως που μεταδίδει η γήινη ατμόσφαιρα- δραστήρια υπεριώδης ακτινοβολία (UV) από 60 κβάζαρ - και χρησιμοποίησε την ίδια μέθοδο όπως και η προηγούμενη μελέτη.

Αυτό το υπεριώδες φως προέρχεται από λίγο αργότερα στην ανάπτυξη του σύμπαντος, επιτρέποντας τη νέα μέτρηση της θερμοκρασίας.

 

Η μελέτη έχει δημοσιευθεί στο Monthly Notices της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.

 

http://to-new-sas.blogspot.gr/2014/05/11.html

[trex]

Νέα οπτική ακτίνων-Χ της ESA για την παρατήρηση του θερμού Σύμπαντος

 

Μια νέα ιδέα για την χρήση εξαιρετικά-γυαλισμένων πλακιδίων πυριτίου στην καρδιά ενός τηλεσκοπίου που έχει οριστεί να αποκαλύψει περισσότερα για το ζεστό, υψηλής ενέργειας Σύμπαν, αδιάκριτης κίνησης πίσω στην πολυτάραχη ιστορία του.

 

Αόρατες ακτίνες-Χ μας "λένε" για την πολύ καυτή ύλη στο Σύμπαν - μαύρες τρύπες, σουπερνόβα και υπέρθερμα νέφη αερίου.

Τα παρατηρητήρια ακτίνων-Χ του σήμερα, το XMM-Newton της ESA και το Chandra της NASA, ξεκίνησαν στα τέλη του περασμένου αιώνα, εξακολουθούν να παράγουν παγκόσμιας κλάσης επιστήμη.

Αλλά αρχίζουν να παλιώνουν.

 

Για να τα αντικαταστήσουν, η ESA σχεδιάζει ένα πολύ πιο ικανό παρατηρητήριο ακτίνων-Χ για εκτόξευση το 2028, το οποίο θα εξετάσει 10 έως 100 φορές βαθύτερα στο Σύμπαν από την τρέχουσα γενιά των τηλεσκοπίων ακτίνων-Χ.

 

«Αυτό απαιτεί ένα εντελώς νέο είδος καθρέφτη ακτίνων Χ», εξηγεί ο Marcos Bavdaz, που ηγείται την τεχνολογική ώθηση για τις μελλοντικές επιστημονικές αποστολές του ESA.

«Για να φτάσει το είδος του μεγέθους που απαιτείται, οι καθρέπτες αυτής της νέας αποστολής, θα πρέπει να είναι 10 φορές ελαφρύτεροι από του XMM, ενώ θα παρέχουν ακόμη πιο ευκρινείς εικόνες.»

 

«Κάνουμε χρήση των βιομηχανικών πλακιδίων πυριτίου, που συνήθως χρησιμοποιούνται για την κατασκευή μικροεπεξεργαστών», προσθέτει ο Eric Wille, μηχανικός οπτικού συστήματος για την ανάπτυξη οπτικών ακτίνων-Χ.

 

«Μπορούμε να επωφεληθούμε από την ακαμψία τους και την εξαιρετικά-γυαλισμένη επιφάνεια, στοιβάζοντας μερικές δεκάδες κάθε φορά μαζί για να σχηματίσουν μια ενιαία ενότητα καθρέφτη».

 

Πολλές εκατοντάδες από αυτές τις ενότητες, θα τοποθετηθούν μαζί για να σχηματίσουν τα οπτικά της αποστολής ακτίνων-Χ.

 

Για μέγιστη ακρίβεια, οι τεχνικές κατασκευής ημιαγωγών εφαρμόζονται για τη διαδικασία στοίβαξης.

 

«Η συσσώρευση γίνεται από ένα ειδικά σχεδιασμένο ρομπότ, με στόχο τη μικρότερη-κλίμακα ζυγαριών ακριβείας,» περιγράφει ο Eric.

"Έχουμε δει μεγάλα άλματα στην ποιότητα, όπως οι ρομποτικές βελτιώσεις."

 

Εκατοντάδες πλάκες καθρέφτη κατασκευάζονται τακτικά από την Micronit Microfluidics, μια εταιρεία που ειδικεύεται στην μικρομηχανική μεγάλων ποσοτήτων σε προϊόντα από γυαλί και πυρίτιο.

 

Ένα άλλο μέλος της κοινοπραξίας, Kayser-Threde, της μονάδας καθρέφτη και συστήματος ανάρτησης, δοκιμάζονται σε κραδασμούς, δείχνοντας το σχέδιο αν είναι ικανό να αντέξει για εκτόξευση στο διάστημα.

 

 

Αποστολή της ESA στο θερμό, υψηλής ενέργειας σύμπαν

 

Το Νοέμβριο του 2013, επιλέχθηκε το θέμα επιστήμης «το ζεστό και ενεργητικό Σύμπαν» για τη δεύτερη αποστολή μεγάλης κατηγορίας, ή L2, στο επιστημονικό πρόγραμμα Cosmic Vision (Κοσμικό Όραμα) της ESA - θα συνεχιστεί με ένα προηγμένο παρατηρητήριο ακτίνων-Χ.

 

http://to-new-sas.blogspot.gr/2014/05/esa_21.html

[Δροσος Γεωργιος]

Ήχοι από τη Μεγάλη Έκρηξη.

Πλησιάζουμε περισσότερο από ποτέ στην κατανόηση της προέλευσης του σύμπαντος.

Για πρώτη φορά αφαιρούμε το πέπλο που καλύπτει το Big Bang. Τι καταλαβαίνουμε λοιπόν για τη γέννηση του κόσμου.

Βίντεο.

http://www.esa.int/spaceinvideos/Videos/2014/05/ESA_Euronews_Echoes_from_the_Big_Bang

http://www.esa.int/ell/ESA_in_your_country/Greece/Euronews_Hechoi_apho_te_Meghale_Hekrexe

[trex]

Οι σκουληκότρυπες θα στέλνουν… e-mail!

Νέα θεωρία για τις περίφημες κοσμικές πύλες που επιτρέπουν τα ταξίδια στον χωροχρόνο

 

Οι ειδικοί τις ονόμασαν «σκουληκότρυπες» και στην πραγματικότητα είναι εξισώσεις πεδίου του Αϊνστάιν για τη βαρύτητα. Θεωρητικώς οι σκουληκότρυπες είναι σήραγγες που συνδέουν σημεία του χωροχρόνου. Με απλά λόγια, αν κάποιος εισέλθει σε μια σκουληκότρυπα, ας πούμε λίγο έξω από τη Γη, μπορεί σε χρόνο dt να βρεθεί σε ένα απομακρυσμένο σημείο του Γαλαξία ή και του Σύμπαντος - υπό κανονικές συνθήκες θα χρειαζόταν χιλιάδες ή εκατομμύρια έτη για να φτάσει ως εκεί.

 

Πριν από λίγες εβδομάδες τα φώτα της δημοσιότητας συγκέντρωσε ο Λιουκ Μπούτσερ,καθηγητής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Κέιμπριτζ, με μια νέα θεωρία που ανέπτυξε σχετικά με τις σκουληκότρυπες. Σύμφωνα με τον δρα Μπούτσερ οι σκουληκότρυπες μπορούν να λειτουργήσουν ως ένας κοσμικός server (διακομιστής) μεταφοράς μηνυμάτων στον χρόνο. Ο επιστήμονας θεωρεί ότι μπορεί κάποιος να στείλει μέσα από μια σκουληκότρυπα μηνύματα είτε στο παρελθόν είτε στο μέλλον. Ο ενδιαφερόμενος θα στέλνει μέσα σε μια σκουληκότρυπα παλμούς φωτός οι οποίοι θα εμπεριέχουν το μήνυμα που επιθυμεί να στείλει στον χωροχρόνο.

Τα είδη

 

Υπάρχουν δύο βασικοί τύποι σκουληκότρυπας που ενδιαφέρουν τους φυσικούς: οι λορεντζιανές (Lorentzian) σκουληκότρυπες (από τη Γενική Σχετικότητα) και οι ευκλείδειες σκουληκότρυπες (από τη σωματιδιακή φυσική).

 

Οι λορεντζιανές σκουληκότρυπες είναι ουσιαστικά οι συντομότεροι δρόμοι μέσω του χώρου και του χρόνου. Μελετώνται κυρίως από τους ειδικούς που ασχολούνται με τις εξισώσεις του Αϊνστάιν και εάν υπήρχαν στην πραγματική ζωή, θα ήταν περισσότερο ή λιγότερο παρόμοιες με τις σκουληκότρυπες που βλέπουμε σε ταινίες και σειρές επιστημονικής φαντασίας.

 

Οι ευκλείδειες σκουληκότρυπες είναι ακόμη πιο παράξενες. αφού ακολουθούν ιδιότητες της κβαντικής μηχανικής και η χαοτική τους φύση δεν είναι εύκολο να μελετηθεί.

Η αρνητική ενέργεια

 

Εκείνος που έκανε γνωστές στο ευρύ κοινό τις σκουληκότρυπες ήταν ο αμερικανός αστρονόμος και αστροφυσικός Καρλ Σέιγκαν. Εγραψε ένα μυθιστόρημα επιστημονικής φαντασίας στο οποίο εξωγήινοι επικοινωνούν με τους ανθρώπους κάνοντας γνωστή την ύπαρξή τους. Ο Σέιγκαν ήθελε να φέρει σε επαφή τους ανθρώπους και τους εξωγήινους όχι με ένα όχημα ή με κάποια άλλη μέθοδο που θα ήταν καθαρά προϊόν της φαντασίας του αλλά με έναν τρόπο που θα πατούσε σε υπαρκτά επιστημονικά δεδομένα. Ζήτησε έτσι τη βοήθεια του Κιπ Θορν, καθηγητή Θεωρητικής Φυσικής του ΜΙΤ, ο οποίος μαζί με δύο μεταπτυχιακούς φοιτητές του ασχολήθηκαν με το αίτημα του Σέιγκαν.

 

Κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι μια σκουληκότρυπα μπορούσε να αποτελέσει τη δίοδο μεταφοράς της ηρωίδας του βιβλίου, αρκεί να μπορούσε να παραχθεί αρνητική ενέργεια σε ποσότητα τέτοια ώστε να παραμείνουν ανοικτά τα στόμιά της. Φυσικά το μυθιστόρημα δεν είναι άλλο από το «Contact» που έγινε κινηματογραφική ταινία με πρωταγωνίστρια την Τζόντι Φόστερ.

 

Η ενέργεια

 

Οι καλές ειδήσεις για τις λορεντζιανές σκουληκότρυπες είναι ότι οι επιστήμονες δεν μπορούν να αποδείξουν ότι δεν υπάρχουν, άρα...

 

Οι κακές ειδήσεις αφορούν το ότι όλες οι μελέτες που έχουν γίνει δείχνουν ότι ακόμη και αν υπάρχουν οι σκουληκότρυπες πρόκειται για εντελώς ασταθή κοσμικά αντικείμενα που ανοιγοκλείνουν σε κλάσματα του δευτερόλεπτου. Αν λοιπόν υπάρχουν, χρειάζονται μεγάλα ποσά αρνητικής μάζας για να κρατηθούν ανοικτές και να εμποδιστεί η κατάρρευσή τους.

 

Μπορούμε να πάρουμε μικρά ποσά αρνητικής ενέργειας στο εργαστήριο (με το φαινόμενο Casimir), αλλά δεν μπορούμε να πάρουμε με τις παρούσες τεχνολογίες μεγάλα ποσά αρνητικής ενέργειας, τέτοια που απαιτούνται για να κρατήσουμε σε ένα κανονικό μέγεθος αλλά και για ικανό χρονικό διάστημα τη λορεντζιανή σκουληκότρυπα.

 

Ωστόσο πριν από λίγο καιρό μια ομάδα φυσικών από τη Γερμανία και την Ελλάδα (συμμετείχε η Παναγιώτα Καντή, αναπληρώτρια καθηγήτρια Θεωρητικής Φυσικής του Πανεπιστημίου Ιωαννίνων) πραγματοποίησε μελέτη στην οποία διατυπώνεται η άποψη ότι η κατασκευή μιας σκουληκότρυπας μπορεί να είναι δυνατή χωρίς να χρησιμοποιήσουμε καμία αρνητική ενέργεια. «Δεν χρειάζεται καν κανονική ύλη με θετική ενέργεια» ανέφερε ο Μπέρτχαρντ Κλαϊχάουζ του Πανεπιστημίου του Oldenburg στη Γερμανία. «Οι σκουληκότρυπες μπορούν να μείνουν ανοιχτές και με "το τίποτα"» τόνισε ο ερευνητής ανοίγοντας νέο πεδίο μελετών και συζητήσεων γύρω από το αν είναι εφικτό το ταξίδι στον χωροχρόνο.

 

http://www.tovima.gr/science/article/?aid=602738

[Δροσος Γεωργιος]

BICEP2: Η μεγαλύτερη κοσμολογική ανακάλυψη αμφισβητείται.

Έγινε τελικά η επίσημη δημοσίευση των αποτελεσμάτων του πειράματος BICEP2 στο Physical Review Letters, η οποία όμως περιέχει κάποιες σημαντικές αναθεωρήσεις σε σχέση με το preprint που είχε δοθεί στη δημοσιότητα πριν από τρεις μήνες. Kαι φαίνεται πως η ομάδα BICEP2 κάνει ένα βήμα πίσω σχετικά με την βεβαιότητα της αρχικής ανακοίνωσης.

Σύμφωνα με την προδημοσίευση ανιχνεύθηκαν έμμεσα οι ρυτιδώσεις που προκάλεσε στο χωρόχρονο η πληθωριστική διαστολή του σύμπαντος. Τα αποτυπώματα αυτών των αρχέγονων βαρυτικών κυμάτων που αποκαλούνται τρόποι (modes) Β βρέθηκαν στην πόλωση της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου. Η αρχική δημοσιοποίηση των αποτελεσμάτων, που έγινε ίσως με τηλεοπτικό τρόπο, προκάλεσε ενθουσιασμό στους φυσικούς που ασχολούνται με την κοσμολογία – και όχι μόνο, δεδομένου ότι για πρώτη φορά υπήρχαν πειραματικά δεδομένα που έδειχναν τι συνέβαινε στο σύμπαν τη χρονική στιγμή 10-36 δευτερόλεπτα μετά την Μεγάλη Έκρηξη.

Πριν από ένα μήνα τα αποτελέσματα αυτά αμφισβητήθηκαν από κάποιες φήμες που ήθελαν να υπάρχουν παραλείψεις στην ανάλυση των δεδομένων, ακυρώνοντας ουσιαστικά την αρχική εντύπωση ότι η προέλευση του σήματος είχε κοσμολογική προέλευση. («Is BICEP wrong?» resonaances).

Οι φήμες είχαν κάποια δόση αλήθειας και αυτό φαίνεται αμέσως αν συγκρίνει κανείς την περίληψη της προδημοσίεσης

http://arxiv.org/abs/1403.3985

με την χθεσινή δημοσίευση στο Physical Review Letters,

http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.112.241101

Οι αρχικές υπεραισιόδοξες εκτιμήσεις, ότι μια από τις μεγαλύτερες επιστημονικές ανακαλύψεις είναι γεγονός, μάλλον έχουν υποχωρήσει, γεγονός που αποτυπώνεται για παράδειγμα στα επόμενα σχετικά άρθρα:

1. Peering Back to the Beginning of Time, Lawrence M. Krauss

http://physics.aps.org/articles/v7/64

2. Big Bang breakthrough team back-pedals on major result, Dennis Overbye

http://www.newscientist.com/article/dn25762-big-bang-breakthrough-team-backpedals-on-major-result.html#.U6NQ4W3y7aV

3. Astronomers Hedge on Big Bang Detection Claim, newscientist

http://www.newscientist.com/article/dn25762-big-bang-breakthrough-team-backpedals-on-major-result.html#.U6NQ4W3y7aV

http://physicsgg.me/2014/06/20/bicep2-%ce%b7-%ce%bc%ce%b5%ce%b3%ce%b1%ce%bb%cf%8d%cf%84%ce%b5%cf%81%ce%b7-%ce%ba%ce%bf%cf%83%ce%bc%ce%bf%ce%bb%ce%bf%ce%b3%ce%b9%ce%ba%ce%ae-%ce%b1%ce%bd%ce%b1%ce%ba%ce%ac%ce%bb%cf%85%cf%88%ce%b7/

[trex]

Τι σταμάτησε το Σύμπαν από τη Μεγάλη Σύνθλιψη;

Μία ομάδα ερευνητών του πανεπιστημίου King's College του Λονδίνου, συνδύασε τα αποτελέσματα από το πρόσφατο πείραμα BICEP2 με τις ιδιότητες του σωματιδίου Χιγκς. Σύμφωνα με την έρευνά τους υπάρχει ένα... μικρό πρόβλημα στη θεωρία, καθώς ο παραπάνω συνδυασμός οδηγεί σε ένα Σύμπαν που κατέρρευσε αμέσως μετά τη δημιουργία του.

 

Αμέσως μετά τη Μέγάλη Έκρηξη, το Σύμπαν θεωρείται πως πέρασε στη πληθωριστική φάση της εξέλιξής του, μία σύντομη δηλαδή περίοδο κατά την οποία επεκτάθηκε εκθετικά. Εάν και οι λεπτομέρειες της θεωρίας του κοσμικού πληθωρισμού δεν είναι ακόμη απολύτως γνωστές, το συγκεκριμένο μοντέλο εξηγεί με πολύ κομψό τρόπο τη μορφή που έχει το Σύμπαν σήμερα και εν απουσία άλλων πειστικών εξηγήσεων παραμένει η μόνη αξιόλογη πρόταση που έχουν στα χέρια τους οι κοσμολόγοι για τις πρώτες στιγμές που ακολούθησαν τη δημιουργία του Σύμπαντος.

Τον περασμένο Μάρτιο μάλιστα, οι επιστήμονες είχαν και την πρώτη πειραματική επιβεβαίωση της θεωρίας του κοσμικού πληθωρισμού, μέσω της ανακάλυψης στην ακτινοβολία από τη Μεγάλη Έκρηξη μίας πόλωσης που σχετίζεται με την ύπαρξη βαρυτικών κυμάτων, κάτι που αποτελεί πρόβλεψη του πληθωρισμού. Εάν και η αξιοπιστία των συμπερασμάτων του πειράματος BICEP2 το οποίο έκανε την ανακάλυψη έχει κλονιστεί τις τελευταίες ημέρες, τα στοιχεία από το ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Πλανκ αναμένεται να φωτίσουν την υπόθεση εντός των ερχόμενων μηνών.

Στη νέα έρευνα του πανεπιστημίου King's ωστόσο, οι ερευνητές αναρωτήθηκαν τι σημαίνουν οι παρατηρήσεις από το BICEP2 για τη σταθερότητα του Σύμπαντος. Για να το επιτύχουν αυτό, συνδύασαν τα αποτελέσματα του BICEP2 με τη σωματιδιακή φυσική και συγκεκριμένα με τις ιδιότητες του μποζονίου Χιγκς, του σωματιδίου μέσω του οποίου τα υπόλοιπα σωματίδια αποκτούν μάζα και το οποίο ανακαλύφθηκε πειραματικά στο CERN το 2012.

 

Οι λεπτομερείς μετρήσεις του μποζονίου Χιγκς, έχουν δείξει πως το Σύμπαν έχει “καθίσει” σε μία κοιλάδα του δυναμικού του πεδίου Χιγκς, σε ένα σημείο δηλαδή με τη λιγότερη δυνατή ενέργεια. Το σημεία αυτό όμως είναι αυτό που στα μαθηματικά αποκαλείται τοπικό ελάχιστο, καθώς υπάρχει και άλλη κοιλάδα στο δυναμικό και μάλιστα πολύ πιο βαθιά. Αυτό που δεν αφήνει το Σύμπαν να κυλήσει προς τη διπλανή κοιλάδα, είναι ένα ψηλό εμπόδιο, το οποίο θα μπορούσε να υπερκεραστεί μόνο εάν υπήρχε διαθέσιμη μία μεγάλη ποσότητα ενέργειας.

Το πρόβλημα είναι πως σύμφωνα με τα αποτελέσματα του BICEP2, κατά τη διάρκεια του πληθωρισμού το Σύμπαν θα λάμβανε ικανές ποσότητας ενέργειας ώστε να το σπρώξουν προς τη διπλανή βαθιά κοιλάδα, μέσα σε κλάσματα ενός δευτερολέπτου. Εάν συνέβαινε κάτι τέτοιο, τότε μέσα σε ελάχιστο χρόνο το Σύμπαν θα κατέρρεε σε αυτό που λέμε Μεγάλη Σύνθλιψη.

 

“Κάτι τέτοιο είναι μια απαράδεκτη πρόβλεψη της θεωρίας καθώς εάν συνέβαινε δε θα ήμασταν εδώ για να το συζητάμε”, είπε σχετικά ο ερευνητής του KCL Ρόμπερτ Χόγκαν, που ηγήθηκε της έρευνας που παρουσιάστηκε στο συνέδριο αστρονομίας της βρετανικής Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρίας

Ίσως αυτό να σημαίνει πως τα αποτελέσματα του BICEP2 να περιέχουν κάποιο λάθος, αλλά εάν όχι τότε “θα πρέπει να υπάρχει κάποιο ενδιαφέρον νέο σωματίδιο, πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο” σύμφωνα με τους ερευνητές, το οποίο να εξηγεί αυτή τη συμπεριφορά.

 

http://to-new-sas.blogspot.gr/2014/06/blog-post_30.html

[trex]

Στην αρχή ήταν η Μεγάλη Εκρηξη – ή μήπως όχι;

Μια νέα θεωρία κάνει στην άκρη τη Μεγάλη Εκρηξη και θέλει το Σύμπαν αέναο. Η ιδέα έρχεται να τραντάξει τα θεμέλια της κοσμολογίας, προτείνοντας μια λύση που ξεπερνά με μαγικό τρόπο όλες τις αυθαιρεσίες της σύγχρονης Φυσικής

 

Η κρατούσα θεωρία για τη δημιουργία του Σύμπαντος είναι αυτή της Μεγάλης Εκρηξης που λίγο-πολύ όλοι έχουμε ακούσει. Το Σύμπαν, ως χώρος και χρόνος μαζί και με το περιεχόμενό του, εμφανίστηκε ξαφνικά πριν από περίπου 14 δισεκατομμύρια χρόνια. Η ιδέα αυτή αντιμετωπίζεται συνήθως με δυσπιστία από τον μέσο αναγνώστη επειδή φαίνεται εντελώς παράλογη - και όχι χωρίς λόγο, αφού το ίδιο «άβολα» νιώθουν γι' αυτήν και οι ειδικοί επιστήμονες. Ο λόγος είναι ότι, πέρα από τις όποιες φιλοσοφικές αντιρρήσεις που σχετίζονται με την εμφάνιση του χώρου και του χρόνου από το τίποτα, υπάρχουν και μερικές «τεχνικές» λεπτομέρειες που δεν έχουν απαντηθεί ικανοποιητικά ως σήμερα. Μερικές από αυτές είναι προφανείς και σε έναν μη ειδικό, για παράδειγμα το πώς και το γιατί δημιουργήθηκε η Μεγάλη Εκρηξη. Αλλες προκύπτουν από αστρονομικές παρατηρήσεις που δείχνουν ότι το Σύμπαν έχει μερικές απροσδόκητες ιδιότητες, όπως π.χ. η ομογένεια, η ισοτροπία και η επιταχυνόμενη διαστολή, που εξηγούνται μόνο με την επίκληση άγνωστων στην καθημερινή Φυσική δυνάμεων. Πρόσφατα μια διεθνής ομάδα κοσμολόγων πρότεινε μια θεωρία για το Σύμπαν που παρακάμπτει όλες αυτές τις δυσκολίες και η οποία απέσπασε εύφημη μνεία τα δύο τελευταία χρόνια στην ετήσια αξιολόγηση δημοσιεύσεων κοσμολογικού περιεχομένου. Πέρα από το όποιο επιστημονικό ενδιαφέρον της, η θεωρία είναι άξια προσοχής επειδή της διεθνούς ομάδας κοσμολόγων ηγείται ένας Ελληνας.

 

Το μυστήριο του κοσμικού πληθωρισμού

Στις αρχές της δεκαετίας του 1960 υπήρχαν δύο αντιμαχόμενες θεωρίες για τη δημιουργία του Σύμπαντος: η θεωρία της Σταθερής Κατάστασης, που πρέσβευε ότι το Σύμπαν υπήρχε από πάντα, και η θεωρία της Μεγάλης Εκρηξης, που πρέσβευε ότι το Σύμπαν είχε δημιουργηθεί κάποια στιγμή στο παρελθόν. Η παρατήρηση το 1965 της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου, η οποία προβλέπεται από τη Μεγάλη Εκρηξη αλλά όχι από τη Σταθερή Κατάσταση, έγειρε την πλάστιγγα υπέρ της θεωρίας της Μεγάλης Εκρηξης. Μεταγενέστερες παρατηρήσεις όμως φανέρωσαν ιδιότητες του Σύμπαντος που δεν μπορούσε να εξηγήσει η θεωρία της Μεγάλης Εκρηξης στο πλαίσιο της γνωστής Φυσικής. Ετσι ανέκυψε η ανάγκη εισαγωγής νέων θεωριών, για τις οποίες δεν υπήρχε κανενός είδους πειραματική επιβεβαίωση ή έστω ένδειξη. Για παράδειγμα, η αξιοσημείωτη ομογένεια του Σύμπαντος σε μεγάλες κλίμακες, δηλαδή το γεγονός ότι το Σύμπαν φαίνεται από όλα τα σημεία του το ίδιο, και η αξιοσημείωτη ισοτροπία του, δηλαδή το γεγονός ότι το Σύμπαν φαίνεται το ίδιο προς όλες τις κατευθύνσεις, οδήγησαν στην εισαγωγή της θεωρίας του πληθωριστικού Σύμπαντος. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, μόλις 10-35 δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Εκρηξη (δηλαδή, ένα δισεκατομμυριοστό του τρισεκατομμυριοστού του τρισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου) το Σύμπαν άρχισε να διαστέλλεται επιταχυνόμενο εξαιτίας μια δύναμης πέρα από τις τέσσερις γνωστές δυνάμεις της φύσης στις οποίες βασίζεται η Φυσική που διδάσκουμε.

 

Σήμερα δεν είναι πλήρως κατανοητό ούτε γιατί ξεκίνησε αυτή η επιταχυνόμενη διαστολή ούτε πότε και πώς σταμάτησε. Είναι όμως σίγουρο ότι διήρκεσε ένα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου κατά τη διάρκεια του οποίου το μέγεθος του Σύμπαντος αυξήθηκε κατά 1025 (δηλαδή, δέκα τρισεκατομμύρια τρισεκατομμυρίων) φορές. Η ασύλληπτα γρήγορη και ισχυρή διαστολή εξάλειψε όλες τις πιθανές ανομοιογένειες και ανισοτροπίες έτσι ώστε το Σύμπαν να παρουσιάζει την εικόνα της ομογένειας και ισοτροπίας που παρατηρούμε σήμερα. Αλλά δεν φαίνεται να υπάρχει τρόπος να ερμηνευθεί ικανοποιητικά ούτε ο χρόνος έναρξης και διάρκειας του φαινομένου ούτε και η έντασή του, πέρα φυσικά από την αιτία που το προκάλεσε, που είναι και αυτή ένα μυστήριο.

 

Γιατί συνεχίζεται η επιταχυνόμενη διαστολή;

Η προ δεκαετίας παρατήρηση ότι το Σύμπαν διαστέλλεται και σήμερα με επιταχυνόμενο ρυθμό δημιούργησε ένα άλλο πρόβλημα. Από τις τέσσερις γνωστές και γενικά αποδεκτές δυνάμεις της φύσης μόνο η βαρύτητα ενεργεί σε μεγάλες αποστάσεις και είναι ελκτική. Ετσι όλοι οι γαλαξίες έλκονται μεταξύ τους, σαν να είναι συνδεδεμένοι με ιδιότυπα ελατήρια, πράγμα που σημαίνει ότι η διαστολή του Σύμπαντος θα έπρεπε να επιβραδύνεται. Η παρατήρηση της επιταχυνόμενης διαστολής μάς οδήγησε στην υπόθεση της ύπαρξης μιας πέμπτης απωστικής δύναμης, η οποία δρα μόνο σε μεγάλες αποστάσεις και η οποία οφείλεται στην ύπαρξη μιας νέας μορφής ενέργειας που ονομάστηκε σκοτεινή ενέργεια. Τη δύναμη αυτή εισήγαγε πρώτος ο Αϊνστάιν στις εξισώσεις της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας με τη μορφή ενός σταθερού όρου σε αυτές ο οποίος ονομάστηκε κοσμολογική σταθερά. Ετσι καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι για να δεχθούμε το μοντέλο της Μεγάλης Εκρηξης πρέπει να εισαγάγουμε δύο νέες δυνάμεις στη φύση (μία για τις πρώτες στιγμές του και μία για σήμερα), χωρίς να έχουμε καμία άλλη πειραματική ή θεωρητική ένδειξη για την ύπαρξή τους. Σε κάποιον που έχει ασχοληθεί με την εξέλιξη των ιδεών στη Φυσική η κατάσταση αυτή θυμίζει τη θεωρία του γεωκεντρικού πλανητικού συστήματος του Πτολεμαίου στην οποία, για να ερμηνεύσουμε τις παρατηρήσεις της θέσης των πλανητών υποθέτοντας ότι κινούνται σε κυκλικές τροχιές γύρω από τη Γη, έπρεπε να υποθέσουμε ολοένα και πιο πολύπλοκους νόμους κίνησης - ώσπου ο Κέπλερ διατύπωσε τη θεωρία ότι οι πλανήτες κινούνται σε ελλειπτικές τροχιές γύρω από τον Ηλιο, οπότε όλες οι παρατηρήσεις ερμηνεύθηκαν διαμιάς ως διά μαγείας.

 

Η θεωρία του αέναου Σύμπαντος

 

Είναι δυνατόν άραγε όλα τα προβλήματα που εμφανίζονται στο «κλασικό» σενάριο της Μεγάλης Εκρηξης να λυθούν με μία μόνο υπόθεση; Αυτή τη γραμμή σκέψης ακολούθησε η τριεθνής ερευνητική ομάδα που αποτελείται από τους Σπύρο Βασιλάκο (Ελλάδα), Jose Ademir Sales Lima (Βραζιλία) και Joan Sola (Ισπανία). Σύμφωνα με τη θεωρία της ομάδας, όλες οι παρατηρούμενες ιδιότητες του Σύμπαντος μπορούν να ερμηνευθούν αν υποθέσουμε ότι η λεγόμενη κοσμολογική σταθερά του Αϊνστάιν δεν είναι σταθερά αλλά μεταβάλλεται, είναι δηλαδή αυτό που λένε οι μαθηματικοί συνάρτηση του χρόνου. Η εισαγωγή της κατάλληλης συνάρτησης στις εξισώσεις του Αϊνστάιν μάς οδηγεί σε μια λύση στην οποία το Σύμπαν ξεκινάει από μια αέναη κατάσταση, οπότε αποφεύγεται το πρόβλημα της εμφάνισης της Μεγάλης Εκρηξης, είναι όσο ομογενές και ισότροπο χρειάζεται, οπότε αποφεύγεται το πρόβλημα του χρόνου έναρξης και λήξης της πληθωριστικής φάσης του Σύμπαντος, και διαστέλλεται με αυξανόμενη ταχύτητα πέρα από μια ορισμένη χρονική στιγμή, οπότε αποφεύγεται το πρόβλημα της εισαγωγής της σκοτεινής ενέργειας. Η νέα θεωρία εξηγεί με συνεπή και ολοκληρωμένο τρόπο την κοσμική ιστορία του Σύμπαντος. Θα γίνει άραγε αποδεκτή από τη διεθνή επιστημονική κοινότητα; Είναι νωρίς να το πούμε, αλλά είναι αξιοσημείωτο ότι η ερευνητική ομάδα έλαβε ήδη δύο τιμητικές διακρίσεις (Honorable Mention) τα έτη 2013 και 2014 στον διεθνή διαγωνισμό βαρύτητας Essay Competition of Gravity Research που γίνεται στις ΗΠΑ.

 

http://www.tovima.gr/science/article/?aid=612684

[Δροσος Γεωργιος]

Το σύμπαν είναι 400% πιο φωτεινό!!!

Υπάρχει 400% περισσότερο φως στο διαγαλαξιακό διάστημα από όσο θα μπορούσαν να παραγάγουν οι γνωστές πηγές του, υποστηρίζει νέα μελέτη. Οι ειδικοί υποθέτουν ότι η αιτία είναι μία άγνωστη μέχρι σήμερα πηγή, χωρίς να αποκλείουν τη σκοτεινή ενέργεια.

Υπάρχει, γενικά, η πεποίθηση ότι το σύμπαν μας είναι ένα σκοτεινό μέρος. Αυτή πηγάζει, κυρίως, από το γεγονός ότι οι σκέψεις για το διάστημα γεννιούνται, συνήθως, κάποιο βράδυ, όταν γυρνάμε το κεφάλι προς τα αστέρια, και τα βλέπουμε "καρφιτσωμένα" σε ένα κατάμαυρο φόντο.

Στην πραγματικότητα, πάντως, το διάστημα δεν είναι δα και λίγο φωτισμένο. Το φως από δισεκατομμύρια άστρα φωτίζει τους αμέτρητους γαλαξίες του, και ακόμα και το διαγαλαξιακό διάστημα, αν και τείνει - ελλείψει αστέρων - να είναι αρκετά σκοτεινότερο, έχει ένα ανάλαφρο φως.

Αυτός ο φυσικός φωτισμός, στο διάστημα μεταξύ των γαλαξιών, οφείλεται στη μοριακή διέγερση του αέριου υδρογόνου από υπεριώδη φωτόνια, των οποίων οι κύριες πηγές είναι δύο: οι θερμοί νεαροί αστέρες και τα κβάζαρ (απλοϊκά, υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες, σε ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες).

Τώρα, όμως, νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο The Astrophysical Journal Letters, υποστηρίζει ότι το φως στον διαγαλαξιακό χώρο είναι πολύ περισσότερο από όσο μπορεί να οφείλεται στα φωτόνια που προέρχονται από όλες τις γνωστές σε εμάς πηγές τους. Για την ακρίβεια, 400% περισσότερο.

Πρόκειται για τη δουλειά ερευνητών από το Ίδρυμα για την Επιστήμη Carnegie, οι οποίοι κατέληξαν στο παραπάνω συμπέρασμα, χρησιμοποιώντας προσομοιώσεις σε υπέρ-υπολογιστές και τα δεδομένα από τον Φασματογράφο της Κοσμικής Προέλευσης του Διαστημικού Τηλεσκοπίου Hubble.

Ειδικότερα, όπως αναφέρουν στη μελέτη τους, ακόμα και υπολογίζοντας τα φωτόνια από όλα τα κβάζαρ και όλους τους θερμούς νέους αστέρες, δεν μπορούμε να φτάσουμε στο συνολικό παρατηρούμενο από τον Φασματογράφο φως, με βάση τις τελευταίες παρατηρήσεις του.

Με λίγα λόγια, για το φως που βλέπουν τα όργανά μας, στο διαγαλαξιακό διάστημα, δεν αρκούν τα φωτόνια που υπολογίζουμε ότι φτάνουν εκεί. Επομένως, είτε "οι πηγές φωτονίων παράγουν πολύ περισσότερα από όσα νομίζαμε" είτε υπάρχει και κάποια άλλη πηγή, άγνωστη έως σήμερα.

“Είναι σαν να είμαστε σε ένα ολόφωτο δωμάτιο, αλλά κοιτάμε γύρω μας και βλέπουμε μόνο μερικές λάμπες των 40 watt”, δήλωσε, σχετικά, η Juna Kollmeier, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, σε δελτίο τύπου, κάνοντας έναν επιτυχημένο παραλληλισμό.

Το πιο περίεργο είναι ότι η ασυμφωνία μεταξύ υπολογισμών και παρατηρούμενου φωτός, υπάρχει μόνο στο διάστημα ανάμεσα στους πιο κοντινούς γαλαξίες. Στο διαγαλαξιακό διάστημα που βρίσκεται δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, οι παρατηρήσεις συμφωνούν με τους υπολογισμούς.

Από που προέρχεται, λοιπόν, όλο αυτό το επιπλέον φως, και γιατί υπάρχει απόκλιση μεταξύ του μακρινού και του κοντινότερου σύμπαντος; Προς το παρόν, οι αστρονόμοι, πραγματικά, δεν ξέρουν. Μία υπόθεση, πάντως, είναι ότι η άγνωστη πηγή φωτονίων είναι η σκοτεινή ύλη σε αποσύνθεση.

Είτε οφείλεται στη σκοτεινή ύλη είτε στις γνωστές πηγές, το σίγουρο είναι ότι υπάρχει εξτρά φως. "Το σπουδαίο με την απόκλιση της τάξης του 400% είναι ότι είναι τόσο μεγάλη που ξέρεις ότι κάτι πραγματικά είναι λάθος", είπε ο David Weinber, εκ των συγγραφέων της μελέτης.

Και κατέληξε, στο ίδιο δελτίο τύπου, σε μία εντυπωσιακή και γενναία παραδοχή: "Ακόμα δεν ξέρουμε τι ακριβώς [σ.σ. είναι το λάθος], αλλά, τουλάχιστον, ένα πράγμα που νομίζαμε ότι ξέραμε για το σύγχρονο σύμπαν, δεν είναι αλήθεια". Μένει να δούμε αν έχει δίκαιο.

http://www.defencenet.gr/defence/item/ajl-%C2%AB%CF%84%CE%BF-%CF%83%CF%8D%CE%BC%CF%80%CE%B1%CE%BD-%CE%B5%CE%AF%CE%BD%CE%B1%CE%B9-400-%CF%80%CE%B9%CE%BF-%CF%86%CF%89%CF%84%CE%B5%CE%B9%CE%BD%CF%8C-%CE%B1%CF%80%CF%8C-%CF%8C%CF%83%CE%BF-%CE%BD%CE%BF%CE%BC%CE%AF%CE%B6%CE%B1%CE%BC%CE%B5-%CE%BA%CE%B1%CE%B9-%CE%B4%CE%B5%CE%BD-%CE%BE%CE%AD%CF%81%CE%BF%CF%85%CE%BC%CE%B5-%CE%B3%CE%B9%CE%B1%CF%84%CE%AF%C2%BB

[Δροσος Γεωργιος]

Προσομοιώσεις σκοτεινού ουρανού.

Μία ομάδα αστροφυσικών με τη συνεργασία μηχανικών λογισμικού δημιούργησε μία από τις λεπτομερέστερες προσομοιώσεις του Σύμπαντος που έχουν επιτευχθεί μέχρι σήμερα, δημοσιοποιώντας στη συνέχεια τον κώδικα και τα αποτελέσματα στο ευρύ κοινό.

Στο πρόγραμμα Προσομοιώσεις του Σκοτεινού Ουρανού (Dark Sky Simulations) μοντελοποιείται η συμπεριφορά περισσότερων από ένα τρισεκατομμύρια σωματίδια, και τα δεδομένα από την προσπάθεια αυτή δημοσιοποιήθηκαν στο νεοσύστατο πρόγραμμα της Google coLaboratory, το οποίο έχει ως στόχο να δώσει τη δυνατότητα ανάλυσης δεδομένων σε πολλά άτομα την ίδια χρονική στιγμή.

Για τη δημιουργία μίας τόσο περίπλοκης προσομοίωσης ήταν απαραίτητη η χρήση υπερυπολογιστών, κάτι που έγινε εφικτό μόλις η ομάδα εξασφάλισε έπειτα από έντονο ανταγωνισμό 80 εκατομμύρια ώρες υπολογισμού στον υπολογιστή Titan του ερευνητικού κέντρου Oak Ridge στις ΗΠΑ.

Για 33 ώρες τον περασμένο Απρίλιο, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν τα 2/3 της συνολικής ισχύος του Titan, ενός από τους πιο ισχυρούς υπολογιστές στον κόσμο, προσπαθώντας να αναλύσουν την κίνηση των “ψηφιακών” σωματιδίων υπό την επίδραση της βαρύτητας στο πρώιμο Σύμπαν.

Ένας από τους εμπνευστές της προσπάθειας ήταν και ο Μάικλ Γουόρεν, αστροφυσικός στο εργαστήριο του Λος Άλαμος, ο οποίος έγραφε τον κώδικα για περίπου δύο δεκαετίες.

Όπως ο ίδιος εξηγεί, στην εποχή που έκανε το διδακτορικό του, προσομοιώσεις με λίγα εκατομμύρια σωματίδια απαιτούσαν τεχνολογία αιχμής, όμως με τη βελτίωση των επεξεργαστών οι επιδόσεις αυξήθηκαν θεαματικά.

Οταν οι ερευνητές προετοιμάζουν μία προσομοίωση χρειάζεται να κάνουν δύο βασικές επιλογές: τον όγκο του χώρου στον οποίο εκτείνονται τα σωματίδια, και τον αριθμό των σωματιδίων που θα συμπεριληφθούν. Όσο περισσότερα τα σωματίδια σε ένα δεδομένο όγκο, τόσο μικρότερες είναι και οι δομές που μπορούν να παρατηρηθούν, με ταυτόχρονη αύξηση όμως της απαιτούμενης επεξεργαστικής ισχύος.

Το τελικό αποτέλεσμα από την προσομοίωση του Απριλίου περιλαμβάνει περίπου 500 Terrabyte δεδομένων, κάτι που δυσχέραινε την πρόσβαση στο ευρύ κοινό. Τις επόμενες δέκα εβδομάδες από την προσομοίωση, οι ερευνητές προχώρησαν στη λεπτομερή ανάλυση των δεδομένων, κρατώντας τελικά μόνο εκείνα τα σημεία τα οποία περιέγραφαν κάποια σημαντική πληροφορία, δημιουργώντας μία πολύ πιο εύκολα διαχειρίσιμη μορφή της προσομοίωσης την οποία και έδωσαν στη δημοσιότητα, επιτρέποντας στον καθένα, με τη χρήση ενός απλού υπολογιστή, να εντρυφήσει στις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος.

Βίντεο.

http://physicsgg.me/2014/08/10/%cf%80%cf%81%ce%bf%cf%83%ce%bf%ce%bc%ce%bf%ce%b9%cf%8e%cf%83%ce%b5%ce%b9%cf%82-%cf%83%ce%ba%ce%bf%cf%84%ce%b5%ce%b9%ce%bd%ce%bf%cf%8d-%ce%bf%cf%85%cf%81%ce%b1%ce%bd%ce%bf%cf%8d/

[Δροσος Γεωργιος]

Αναπόφευκτη η ύπαρξη ζωής στο Σύμπαν.

Σε μία δημοσίευση στο επιστημονικό περιοδικό Proceedings of the National Academy of Sciences, η Δρ. Σάρα Ζίγκερ, καθηγήτρια πλανητολογίας στο πανεπιστήμιο MIT των ΗΠΑ, περιγράφει πως κατά τη γνώμη της η ύπαρξη ζωής σε άλλα σημεία του Σύμπαντος είναι αναπόφευκτη και πως η εξερεύνηση του διαστήματος βρίσκεται ίσως στο πιο ενδιαφέρον μεταίχμιο της ιστορίας της.

Με την ανάπτυξη ολοένα και ισχυρότερων τηλεσκοπίων, οι αστρονόμοι έχουν εντοπίσει πλέον χιλιάδες πλανήτες εκτός του Ηλιακού μας Συστήματος και σήμερα γνωρίζουν πως τα περισσότερα άστρα φιλοξενούν τουλάχιστον ένα πλανήτη, ενώ οι μικροί βραχώδεις πλανήτες όπως η Γη δεν είναι ιδιαίτερα σπάνιοι.

Εντός των επόμενων 20 ετών μάλιστα, οι πιο αισιόδοξοι από τους ερευνητές πιστεύουν πως θα υπάρχει η τεχνολογική δυνατότητα να παρατηρηθεί η χημική σύσταση των εξωπλανητών, επιτρέποντάς τους να ανιχνεύσουν συγκεκριμένες υπογραφές από αέρια που σχετίζονται με την ύπαρξη ζωής, όπως το μεθάνιο ή το οξυγόνο.

“Μπορούμε πλέον να πούμε με σιγουριά πως για πρώτη φορά στην ανθρώπινη ιστορία, είμαστε στο σημείο να ψάξουμε με αξιώσεις για σημάδια ζωής σε μερικές εκατοντάδες από τα κοντινότερα σε μας άστρα”, έγραψε η Ζίγκερ. “

Ο Γαλαξίας μας έχει 100 δισεκατομμύρια άστρα και το Σύμπαν έχει περισσότερους από 100 δισεκατομμύρια γαλαξίες, οπότε βασιζόμενοι σε απλές πιθανότητες το ενδεχόμενο να υπάρχει ζωή εκεί έξω φαίνεται αναπόφευκτο”, συνέχισε.

Στις ερχόμενες δεκαετίες, στο οπλοστάσιο των αστρονόμων θα προστεθούν ορισμένα πολύ ισχυρά εργαλεία, όπως το τηλεσκόπιο Τζέιμς Γουέμπ, το οποίο θα εκτοξευθεί το 2018 και θα έχει τη δυνατότητα ανάλυσης της ατμόσφαιρας εξωπλανητών, μερικοί από τους οποίους μάλιστα συγκεντρώνουν βάσιμες πιθανότητες για την ανάπτυξη ζωής.

Παράλληλα με τα νέα τηλεσκόπια, αναπτύσσονται και τεχνικές παρατήρησης οι οποίες μπορούν να χρησιμεύσουν για την απευθείας παρατήρηση των πλανητών εκτός Ηλιακού Συστήματος. Η μία από αυτές εστιάζει σε μία νέα γενιά οπτικών που φιλτράρουν το φως από τα μητρικά άστρα και αφήνουν να περάσει μόνο το φως που έχει ανακλαστεί από τον πλανήτη, ενώ η άλλη περιλαμβάνει τη δημιουργία σκιάστρων στα διαστημικά τηλεσκόπια, τα οποία τοποθετούνται χιλιάδες χιλιόμετρα μακριά από το φακό των τηλεσκοπίων, προστατεύοντας με τη σκιά τους το παρατηρούμενο στόχο από το φως των διπλανών άστρων.

“Για να έχουμε την κατάλληλη αυτοπεποίθηση πως η έρευνά μας θα αποδώσει καρπούς, θα πρέπει να έχουμε τη δυνατότητα απευθείας παρατήρησης τουλάχιστον 1.000 εξωπλανητών στα πιο κοντινά αστρικά συστήματα που μοιάζουν με το δικό μας”, υποστήριξε η Ζίγκερ. “Στεκόμαστε σε ένα κατώφλι της ανθρώπινης ιστορίας καθώς σύντομα πρόκειται να μάθουμε εάν υπάρχει οποιουδήποτε είδος ζωής πέρα από τη Γη”, κατέληξε.

http://www.naftemporiki.gr/story/840605/anapofeukti-i-uparksi-zois-sto-sumpan

[Δροσος Γεωργιος]

Υπάρχει “έλλειμμα” υπεριώδους φωτός στο σύμπαν;

Οι αστρονόμοι πιστεύουν πως το υπεριώδες φως από τα νεαρά άστρα σχεδόν πάντα απορροφάται από αέρια των γαλαξιών στους οποίους ανήκουν και επομένως δεν αλληλεπιδρούν με διαγαλαξιακά αέρια. Όταν ωστόσο παρήγαγαν υπολογιστικές προσομοιώσεις του ιονισμού του διαγαλαξιακού υδρογόνου και τις συνέκριναν με τις παρατηρήσεις από το διαστημικό τηλεσκόπιο Χαμπλ βρήκαν πως το φως από τα κβάζαρ ήταν πέντε φορές μικρότερο από την απαιτούμενη ποσότητα που θα εξηγούσε το ποσοστό του ιονισμένου διαγαλαξιακού υδρογόνου.

“Είναι σα να βρίσκεσαι σε μία μεγάλη και πολύ φωτεινή αίθουσα, αλλά κοιτώντας πιο κοντά να παρατηρείς μονάχα μερικές λάμπες των 40 Watt. Από που προέρχεται όλο το φως;”, αναρωτιέται η Juna Kollmeier, θεωρητική αστροφυσικός του Ινστιτούτου Carnegie η οποία ηγήθηκε της έρευνας. “Στη σύγχρονη αστροφυσική πολύ σπάνια παρατηρεί κανείς τόσο μεγάλες διαφωνίες μεταξύ θεωρίας και πραγματικότητας. Όταν όμως τις εντοπίσεις, ξέρεις πως υπάρχει μια ευκαιρία να μάθεις κάτι νέο για το Σύμπαν”, εξήγησε.

Αρκετά περίεργο είναι το γεγονός πως το φαινόμενο αυτό παρατηρείται σε σχετικά κοντινές περιοχές του Σύμπαντος. Όταν τα τηλεσκόπια κοιτούν σε απομακρυσμένες περιοχές, δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, δεν παρατηρείται αυτή η ασυμμετρία. Με άλλα λόγια, η ποσότητα του υπεριώδους φωτός στο παλαιό Σύμπαν συμπίπτει πλήρως με τα αποτελέσματα των προσομοιώσεων.

Η πιο ενδιαφέρουσα θεωρία που μπορεί να εξηγήσει το περίσσιο υπεριώδες φως που χρειάζεται για να εξηγήσει τον ιονισμό του υδρογόνου είναι πως το παράγει μία εξωτική πηγή, όπως οι διασπάσεις σωματιδίων σκοτεινής ύλης. Υπάρχει ωστόσο και μία απλούστερη εξήγηση που είναι η υποεκτίμηση της ποσότητας του υπεριώδους φωτός που “δραπετεύει” από τους γαλαξίες, ή πως ο ιονισμός των ατόμων υδρογόνου συμβαίνει και από ακτίνες φωτός άλλων συχνοτήτων όπως τις ακτίνες Χ ή ακόμη και από τις κοσμικές ακτίνες.

Προσομοιώσεις στον υπολογιστή του διαγαλαξιακού υδρογόνου σε ένα «αμυδρώς φωτισμένο» σύμπαν (αριστερά) και σε ένα «έντονα φωτισμένο» σύμπαν (δεξιά) που διαθέτει πέντε φορές περισσότερα ενεργητικά φωτόνια – τα οποία καταστρέφουν τα ουδέτερα άτομα υδρογόνου. Οι παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble ταιριάζουν περισσότερο με την εικόνα στα δεξιά, αλλά οι προσομοιώσεις που χρησιμοποιούν μόνο τις γνωστές αστρονομικές πηγές του υπεριώδους φωτός δίνουν τις εντελώς διαφορετικές δομές στα αριστερά, σε πλήρη αναντιστοιχία με τις παρατηρήσεις.

http://physicsgg.me/2014/08/14/%cf%85%cf%80%ce%ac%cf%81%cf%87%ce%b5%ce%b9-%ce%ad%ce%bb%ce%bb%ce%b5%ce%b9%ce%bc%ce%bc%ce%b1-%cf%85%cf%80%ce%b5%cf%81%ce%b9%cf%8e%ce%b4%ce%bf%cf%85%cf%82-%cf%86%cf%89%cf%84%cf%8c%cf%82-%cf%83%cf%84/

[Δροσος Γεωργιος]

Τι σταμάτησε το Σύμπαν από τη Μεγάλη Σύνθλιψη;

Μία ομάδα ερευνητών του πανεπιστημίου King's College του Λονδίνου, συνδύασε τα αποτελέσματα από το πρόσφατο πείραμα BICEP2 με τις ιδιότητες του σωματιδίου Χιγκς. Σύμφωνα με την έρευνά τους υπάρχει ένα... μικρό πρόβλημα στη θεωρία, καθώς ο παραπάνω συνδυασμός οδηγεί σε ένα Σύμπαν που κατέρρευσε αμέσως μετά τη δημιουργία του.

Αμέσως μετά τη Μέγάλη Έκρηξη, το Σύμπαν θεωρείται πως πέρασε στη πληθωριστική φάση της εξέλιξής του, μία σύντομη δηλαδή περίοδο κατά την οποία επεκτάθηκε εκθετικά. Εάν και οι λεπτομέρειες της θεωρίας του κοσμικού πληθωρισμού δεν είναι ακόμη απολύτως γνωστές, το συγκεκριμένο μοντέλο εξηγεί με πολύ κομψό τρόπο τη μορφή που έχει το Σύμπαν σήμερα και εν απουσία άλλων πειστικών εξηγήσεων παραμένει η μόνη αξιόλογη πρόταση που έχουν στα χέρια τους οι κοσμολόγοι για τις πρώτες στιγμές που ακολούθησαν τη δημιουργία του Σύμπαντος.

Τον περασμένο Μάρτιο μάλιστα, οι επιστήμονες είχαν και την πρώτη πειραματική επιβεβαίωση της θεωρίας του κοσμικού πληθωρισμού, μέσω της ανακάλυψης στην ακτινοβολία από τη Μεγάλη Έκρηξη μίας πόλωσης που σχετίζεται με την ύπαρξη βαρυτικών κυμάτων, κάτι που αποτελεί πρόβλεψη του πληθωρισμού. Εάν και η αξιοπιστία των συμπερασμάτων του πειράματος BICEP2 το οποίο έκανε την ανακάλυψη έχει κλονιστεί τις τελευταίες ημέρες, τα στοιχεία από το ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Πλανκ αναμένεται να φωτίσουν την υπόθεση εντός των ερχόμενων μηνών.

Στη νέα έρευνα του πανεπιστημίου King's ωστόσο, οι ερευνητές αναρωτήθηκαν τι σημαίνουν οι παρατηρήσεις από το BICEP2 για τη σταθερότητα του Σύμπαντος. Για να το επιτύχουν αυτό, συνδύασαν τα αποτελέσματα του BICEP2 με τη σωματιδιακή φυσική και συγκεκριμένα με τις ιδιότητες του μποζονίου Χιγκς, του σωματιδίου μέσω του οποίου τα υπόλοιπα σωματίδια αποκτούν μάζα και το οποίο ανακαλύφθηκε πειραματικά στο CERN το 2012.

Οι λεπτομερείς μετρήσεις του μποζονίου Χιγκς, έχουν δείξει πως το Σύμπαν έχει “καθίσει” σε μία κοιλάδα του δυναμικού του πεδίου Χιγκς, σε ένα σημείο δηλαδή με τη λιγότερη δυνατή ενέργεια. Το σημεία αυτό όμως είναι αυτό που στα μαθηματικά αποκαλείται τοπικό ελάχιστο, καθώς υπάρχει και άλλη κοιλάδα στο δυναμικό και μάλιστα πολύ πιο βαθιά. Αυτό που δεν αφήνει το Σύμπαν να κυλήσει προς τη διπλανή κοιλάδα, είναι ένα ψηλό εμπόδιο, το οποίο θα μπορούσε να υπερκεραστεί μόνο εάν υπήρχε διαθέσιμη μία μεγάλη ποσότητα ενέργειας.

Το πρόβλημα είναι πως σύμφωνα με τα αποτελέσματα του BICEP2, κατά τη διάρκεια του πληθωρισμού το Σύμπαν θα λάμβανε ικανές ποσότητας ενέργειας ώστε να το σπρώξουν προς τη διπλανή βαθιά κοιλάδα, μέσα σε κλάσματα ενός δευτερολέπτου.

Εάν συνέβαινε κάτι τέτοιο, τότε μέσα σε ελάχιστο χρόνο το Σύμπαν θα κατέρρεε σε αυτό που λέμε Μεγάλη Σύνθλιψη.

“Κάτι τέτοιο είναι μια απαράδεκτη πρόβλεψη της θεωρίας καθώς εάν συνέβαινε δε θα ήμασταν εδώ για να το συζητάμε”, είπε σχετικά ο ερευνητής του KCL Ρόμπερτ Χόγκαν, που ηγήθηκε της έρευνας που παρουσιάστηκε στο συνέδριο αστρονομίας της βρετανικής Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρίας

Ίσως αυτό να σημαίνει πως τα αποτελέσματα του BICEP2 να περιέχουν κάποιο λάθος, αλλά εάν όχι τότε “θα πρέπει να υπάρχει κάποιο ενδιαφέρον νέο σωματίδιο, πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο” σύμφωνα με τους ερευνητές, το οποίο να εξηγεί αυτή τη συμπεριφορά.

http://www.naftemporiki.gr/story/827280/ti-stamatise-to-sumpan-apo-ti-megali-sunthlipsi

[Δροσος Γεωργιος]

Aβαρύτητα (Agravity)

Αν και οι έννοια του μεγέθους είναι συνυφασμένη με την καθημερινή μας εμπειρία, ορισμένοι φυσικοί έχουν αρχίσει να επεξεργάζονται την ιδέα πως η φύση ίσως να μην έχει αίσθηση της κλίμακας.

Αναμφισβήτητα, ένα αμάξι ζυγίζει περισσότερο από ένα έντομο, όμως μερικοί ερευνητές υποστηρίζουν πως η μάζα ή το μήκος δεν αποτελούν θεμελιώδη μεγέθη της περιγραφής του κόσμου.

Η ιδέα αυτή έχει πάρει το όνομα «συμμετρία κλίμακας» και συνιστά μία σαφώς αιρετική άποψη για τη φυσική πραγματικότητα καθώς αντίκειται στην καθιερωμένη γνώση. Τι είναι αυτό όμως που ωθεί την έρευνα στο συγκεκριμένο τομέα, παρουσιάζοντας μάλιστα μεγάλη ερευνητική έξαρση;

Με τη συμμετρία κλίμακας οι φυσικοί ξεκινούν από μία βασική εξίσωση που περιλαμβάνει μία συλλογή από σωματίδια δίχως μάζα, έχοντας όμως τις υπόλοιπες ιδιότητες του φορτίου ή του σπιν. Καθώς τα σωματίδια αυτά αντιδρούν μεταξύ τους αναπτύσσονται δυνάμεις που σπάνε τη συμμετρία κλίμακας, παράγοντας αυτόματα μάζα και μήκη.

Παρόμοιες διεργασίες συμβαίνουν και στο 99% της μάζας του ορατού Σύμπαντος. Για παράδειγμα, ένα πρωτόνιο, το οποίο αποτελείται από 3 κουάρκ έχει μάζα 100 φορές μεγαλύτερη από αυτή των κουάρκ που το απαρτίζουν, η οποία παράγεται από την ενέργεια που τα συνδέει μεταξύ τους.

«Η περισσότερη από τη μάζα που βλέπουμε παράγεται με τον τρόπο αυτό» εξηγεί ο Αλμπέρτο Σάλβιο, φυσικός του πανεπιστημίου της Μαδρίτης, «εμείς ενδιαφερόμαστε να δούμε τι συμβαίνει αν θέλουμε να παράξουμε όλη τη μάζα με αυτό το μηχανισμό».

Σύμφωνα με την υπάρχουσα θεωρία, ο βασικός μηχανισμός που δίνει τη μάζα στα σωματίδια είναι ο μηχανισμός Χιγκς. Η συμμετρία κλίμακας θέλει να αλλάξει τα δεδομένα, υποστηρίζοντας πως ίσως το σωματίδιο Χιγκς να μην υπάρχει καν και η παρουσία του στα πειράματα να οφείλεται σε μία ψευδαίσθηση που παράγουν οι νόμοι της δυναμικής.

Η συμμετρία κλίμακας μετράει ήδη 20 χρόνια ζωής και ξεκίνησε όταν ο Γουίλιαμ Μπαρντίν, θεωρητικός φυσικός στο εργαστήριο Φέρμι στο Σικάγο των ΗΠΑ έδειξε πως η μάζα του μποζονίου Χιγκς και άλλων στοιχειωδών σωματιδίων μπορεί να υπολογιστεί ως συνέπεια μίας σπασμένης συμμετρίας.

To ενδιαφέρον όμως της πλειοψηφίας των επιστημόνων κινήθηκε τότε προς την εναλλακτική κατεύθυνση της θεωρίας της υπερσυμμετρίας, που μπορούσε να εξηγήσει μία σειρά από μυστήρια όπως αυτό της σκοτεινής ύλης.

Δεκαετίες έπειτα από την ανάπτυξη της υπερσυμμετρίας ωστόσο, η οποία εικάζει πως για κάθε σωματίδια υπάρχει ένα υπερ-σωματίδιο, η πειραματική φυσική δεν έχει σημειώσει κάποια επιτυχία στην εύρεση υπερσωματιδίων.

Πλέον, υπάρχουν ορισμένοι φυσικοί που συνεχίζουν το έργο που άφησε ατέλειωτο ο Μπαρντίν, πιστεύοντας πως η συμμετρία κλίμακας ίσως να κρύβει τις απαντήσεις σε μερικά από τα μεγαλύτερα μυστήρια της φύσης.

Παρακλάδια στην ανάπτυξη της θεωρίας οδηγούν σε πολύ ευφάνταστες ιδέες, όπως της θεωρία της αβαρύτητας (agravity), μία θεωρία βαρύτητας χωρίς διαστάσεις, ή για σωματίδια-φαντάσματα που η ύπαρξή τους συγκεντρώνει αρνητικές πιθανότητες.“Όταν τα αντισωματίδια είχαν προβλεφθεί για πρώτη φορά στις εξισώσεις, έμοιαζαν με αρνητική ενέργεια και όλοι πίστεψαν πως ήταν ανοησία. Ίσως και για αυτά τα φαντάσματα, ενώ μοιάζουν αδύνατα, να βρεθεί κάποια λογική εξήγηση”, δήλωσε o Αλεσάντρο Στρούμια, από το πανεπιστήμιο της Πίζα που εργάζεται στις θεωρίες αυτές.

Εάν και πρόκειται για πολύ εξωτικές προσπάθειες περιγραφής της φύσης, οι εργασίες που βασίζονται στη συμμετρία κλίμακας έχουν αρχίσει να βρίσκονται στο προσκήνιο, πυροδοτώντας μια αμυδρή ελπίδα μιας μικρής επιστημονικής επανάστασης.

http://physicsgg.me/2014/08/22/a%ce%b2%ce%b1%cf%81%cf%8d%cf%84%ce%b7%cf%84%ce%b1-agravity/

[Δροσος Γεωργιος]

Είναι το Σύμπαν ένα δισδιάστατο ολόγραμμα;

Ένα νέο πείραμα που ξεκίνησε τη λειτουργία του στο εργαστήριο Φέρμι στο Ιλινόις των ΗΠΑ, θα προσπαθήσει να απαντήσει σε μερικά πολύ βαθιά ερωτήματα για το Σύμπαν που αγγίζουν τα όρια της επιστημονικής φαντασίας.

Πρόκειται για το Ολόμετρο (Holometer) το οποίο θα μελετήσει το ενδεχόμενο το Σύμπαν μας να είναι ένα δισδιάστατο ολόγραμμα, λίγο πολύ όπως και η οθόνη μία τηλεόρασης η οποία σε μία επιφάνεια προβάλλει έναν τρισδιάστατο κόσμο.

Όπως και στην τηλεόραση, εάν κοιτάξει κανείς πολύ κοντά θα δει την εικόνα να αποτελείται από πίξελς, ορισμένοι επιστήμονες πιστεύουν πως με τον ίδιο τρόπο μπορεί να είναι οικοδομημένο και το Σύμπαν, με τις πληροφορίες να είναι εγγεγραμμένες σε δισδιάστατα πακέτα με μέγεθος 10 τρισεκατομμύρια τρισεκατομμύρια φορές μικρότερο από αυτό ενός ατόμου, στη λεγόμενη κλίμακα Πλανκ.

“Θέλουμε να μάθουμε εάν ο χωροχρόνος είναι ένα κβαντικό σύστημα, εάν συμπεριφέρεται όπως η ύλη” λέει ο Κρεγκ Χόγκαν, διευθυντής του κέντρου σωματιδιακής αστροφυσικής στο εργαστήριο Φέρμι. “Εάν δούμε κάτι, θα αλλάξει ριζικά την ιδέα που έχουμε γύρω από το χώρο εδώ και χιλιάδες χρόνια”, συνέχισε.

Σύμφωνα με την αρχή της απροσδιοριστίας, που βρίσκεται στην καρδιά της κβαντικής μηχανικής, η ακριβής γνώση της ορμής και της θέσης ενός σωματιδίου είναι αδύνατες. Εάν ο χώρος αποτελείται όντως από δισδιάστατα τμήματα, τότε και εκείνος θα εμπίπτει στην ίδια αρχή. Μία άλλη ομοιότητα μεταξύ ύλης και χώρου σε αυτή την περίπτωση θα είναι πως ακόμη και σε θερμοκρασίες κοντά στο απόλυτο μηδέν, ο ψηφιοποιημένος χώρος θα πρέπει να δονείται από κβαντικές διακυμάνσεις.

Πλέον σε πλήρη λειτουργία, το Ολόμετρο θα χρησιμοποιήσει ένα ζεύγος από συμβολόμετρα σε πολύ κοντινή απόσταση μεταξύ τους, το καθένα από τα οποία θα στέλνει μία πολύ ισχυρή δέσμη λέιζερ (ισοδύναμη με 200.000 στιλό λέιζερ) σε μία σχισμή που θα τη διαχωρίζει σε δύο διαδρομές 40 μέτρων. Στο τέλος της διαδρομής το φως ανακλάται και επιστρέφει στο σημείο που διαχωρίστηκε, προκειμένου να ξανασυνδυαστεί σε μία ακτίνα.

Οι ερευνητές στη συνέχεια θα μελετήσουν τη συμπεριφορά της ακτίνας προκειμένου να ανιχνεύσουν οποιονδήποτε θόρυβο που θα μπορούσε να οφείλεται στη κβαντική φύση της δομής του χώρου. Ο “ολογραφικός θόρυβος” όπως τον αποκαλούν οι επιστήμονες, θα πρέπει να βρίσκεται σε όλες τις συχνότητες, ωστόσο θα πρέπει να διαχωριστεί από οποιοδήποτε άλλο είδος δονήσεων.

“Εάν εντοπίσουμε ένα θόρυβο που δε μπορούμε να ξεφορτωθούμε, ίσως ανακαλύψουμε κάτι θεμελιώδες για τη φύση”, λέει ο φυσικός του εργαστηρίου Φέρμι Άαρον Τσου. “Είναι μία πολύ ενδιαφέρουσα στιγμή για τη φυσική. Ένα θετικό αποτέλεσμα μπορεί να ανοίξει μία λεωφόρο ερωτημάτων για το πως λειτουργεί ο χώρος”, ολοκλήρωσε.

http://www.naftemporiki.gr/story/849381/einai-to-sumpan-ena-disdiastato-ologramma

[Δροσος Γεωργιος]

Σε νέα φάση η αναζήτηση βαρυτικών κυμάτων.

Σε νέα επίπεδα ακρίβειας και ευαισθησίας θα λειτουργεί σύντομα το αμερικανικό LIGO, ένα από τα μεγαλύτερα πειράματα για την ανίχνευση των λεγόμενων βαρυτικών κυμάτων, ρυτιδώσεων στο χωροχρόνο που προβλέφθηκαν από τον Αϊνστάιν αλλά παραμένουν άφαντες μέχρι σήμερα.

Η αναβάθμιση των δύο ανιχνευτών LIGO -ένας στην πολιτεία της Ουάσινγκτον και ένας ακόμα στη Λουιζιάνα- αναπτερώνει τώρα τις ελπίδες των φυσικών για την ανίχνευση του θεωρητικού φαινομένου, έπειτα από μια δεκαετία άκαρπης αναζήτησης με τους αρχικούς ανιχνευτές.

Όπως αναφέρει το BBC, η αναβάθμιση των ανιχνευτών ανακοινώθηκε στο Βρετανικό Φεστιβάλ Επιστήμης που πραγματοποιείται στο Μπέρμιγχαμ, και τα αναβαθμισμένα συστήματα προγραμματίζεται να λειτουργήσουν σε πλήρη ισχύ από το καλοκαίρι του 2015.

Η ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων είχε προβλεφθεί το 1916 από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν ως συνέπεια της Γενικής Σχετικότητας. Ο μεγάλος φυσικός είχε υπολογίσει ότι η περιστροφή σωμάτων μεγάλης μάζας, όπως μαύρες τρύπες και άστρα νετρονίων που οποία κινούνται σε τροχιά το ένα γύρω από το άλλο, δημιουργούν κυματισμούς στο χωροχρόνο που διαδίδονται με την ταχύτητα του φωτός.

Τον περασμένο Μάρτιο, διεθνής ερευνητική ομάδα προκάλεσε σάλο όταν ανακοίνωσε ότι εντόπισε ίχνη μιας ιδιαίτερης κατηγορίας βαρυτικών κυμάτων, τα οποία πρέπει να εμφανίστηκαν μια στιγμή μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η μελέτη όμως τέθηκε υπό αμφισβήτηση, και ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων παραμένει ανεπιβεβαίωτη.

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

Αυτό είναι το φαινόμενο που προσπαθούν να καταγράψουν οι ανιχνευτές LIGO. 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 θα γίνονταν θεωρητικά 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.

Η αναβάθμιση των συστημάτων με ισχυρότερα λέιζερ και νέα οπτικά επιτρέπει θεωρητικά την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων από απόσταση περίπου 88 εκατομμυρίων ετών φωτός. Τελικός στόχος είναι η αύξηση αυτής της απόστασης στα 650 εκατομμύρια έτη φωτός -αυτό σημαίνει ότι οι ανιχνευτές θα μπορούν να σαρώνουν μια σφαίρα στο Διάστημα 1.000 φορές μεγαλύτερη από ό,τι η αρχική μορφή των συστημάτων.

Στην Ευρώπη λειτουργούν στο μεταξύ οι ανιχνευτές GEO600 και Virgo, ενώ ανάλογο ερευνητικό πρόγραμμα, με την ονομασία Indigo, ανακοίνωσε πρόσφατα και η Ινδία.

http://news.in.gr/science-technology/article/?aid=1231347157

[Δροσος Γεωργιος]

Διαστημικό τηλεσκόπιο Planck εναντίον BICEP2

Η ανάλυση των δεδομένων του διαστημικού τηλεσκοπίου Planck προσθέτει περαιτέρω αμφιβολίες σχετικά με τους ισχυρισμούς περί ανακάλυψης αρχέγονων βαρυτικών κυμάτων από την ομάδα BICEP2.

Η έρευνα που δημοσιεύτηκε σήμερα

http://arxiv.org/pdf/1409.5738v1.pdf

περιέχει τα προκαταρκτικά δεδομένα από το Planck και δείχνει πως όντως η συγκέντρωση σκόνης στην περιοχή του ουρανού που μελέτησε το BICEP2 είναι σαφώς πιο αυξημένη (κόκκινο χρώμα) από αυτή που έλαβε υπόψη του το πείραμα όταν ανακοίνωσε την ανακάλυψη.

Ένας νέος χάρτης που απεικονίζει την κατανομή της διαγαλαξιακής σκόνης και δημοσιεύτηκε σήμερα ελάττωσε σημαντικά τις όποιες πιθανότητες είχαν απομείνει για να αποδειχτεί αληθινή η ανακάλυψη βαρυτικών κυμάτων από το πείραμα BICEP2.

Τον περασμένο Μάρτιο, μία ομάδα αστρονόμων του κέντρου αστρονομίας του πανεπιστημίου του Χάρβαρντ είχε δημοσίως ανακοινώσει πως ανίχνευσε ίχνη από την ύπαρξη βαρυτικών κυμάτων στην ακτινοβολία υποβάθρου (τον απόηχο της Μεγάλης Έκρηξης που γέννησε το Σύμπαν).

H ανακάλυψη χαιρετίστηκε ως υψίστης σημασίας για τη Φυσική και την Κοσμολογία, αφού πέρα από τον εντοπισμό των βαρυτικών κυμάτων που αποτελούν μία ανεπιβεβαίωτη πρόβλεψη της θεωρίας της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν, το παρατηρούμενο φαινόμενο επιβεβαίωνε και τη θεωρία του κοσμικού πληθωρισμού, την ιδέα δηλαδή πως το Σύμπαν επεκτάθηκε εκθετικά για ένα μικρό χρονικό διάστημα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Λίγους μήνες αργότερα είχαν υπάρξει οι πρώτες αμφιβολίες για το κατά πόσο οι ερευνητές του BICEP2 είχαν λάβει υπόψη τους την παραμόρφωση στην οποία υποβλήθηκε η ακτινοβολία υποβάθρου καθώς διέσχιζε το Σύμπαν, μέσω της αλληλεπίδρασής της με τη διαγαλαξιακή σκόνη.

Καθώς οι φωνές αυτές εντείνονταν, η προσοχή στράφηκε στην αναμενόμενη έκδοση των αποτελεσμάτων του ευρωπαϊκού διαστημικού τηλεσκοπίου Planck, το οποίο μελέτησε την ακτινοβολία υποβάθρου με ασύγκριτη λεπτομέρεια.

Η έρευνα που δημοσιεύτηκε σήμερα περιέχει τα προκαταρκτικά δεδομένα από το Πλανκ και δείχνει πως όντως η συγκέντρωση σκόνης στην περιοχή του ουρανού που μελέτησε το BICEP2 είναι σαφώς πιο αυξημένη από αυτή που έλαβε υπόψη του το πείραμα όταν ανακοίνωσε την ανακάλυψη.

Σύμφωνα λοιπόν με τους ειδικούς του Planck, φαίνεται πως αυτά που είδε το BICEP2 οφείλονταν στην παρουσία της σκόνης, χωρίς όμως να αποκλείεται το ενδεχόμενο ύπαρξης βαρυτικών κυμάτων μικρότερης έντασης στην ακτινοβολία υποβάθρου.

Πλέον όλο το ενδιαφέρον στρέφεται στην περαιτέρω μελέτη των δεδομένων του Planck και στην αντιπαραβολή των αποτελεσμάτων με τα ευρήματα από το BICEP2 προκειμένου να δοθούν τελικές απαντήσεις. Φαίνεται πάντως πως το Planck θα είναι σε θέση να απαντήσει καταφατικά ή αρνητικά στο ερώτημα της ύπαρξης βαρυτικών κυμάτων στην ακτινοβολία υποβάθρου λαμβάνοντας σωστά υπόψη του την επιρροή της διαγαλαξιακής σκόνης, θα χρειαστεί όμως να περιμένουμε τουλάχιστον έως το Νοέμβριο.

http://physicsgg.me/2014/09/22/%ce%b4%ce%b9%ce%b1%cf%83%cf%84%ce%b7%ce%bc%ce%b9%ce%ba%cf%8c-%cf%84%ce%b7%ce%bb%ce%b5%cf%83%ce%ba%cf%8c%cf%80%ce%b9%ce%bf-planck-%ce%b5%ce%bd%ce%b1%ce%bd%cf%84%ce%af%ce%bf%ce%bd-bicep2/

[Δροσος Γεωργιος]

Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη δεν άλλαξε τα τελευταία 10 δισ. χρόνια.

Σύμφωνα με αστρονόμους που χρησιμοποίησαν τα δεδομένα τριών τηλεσκοπίων, μια από τις θεμελιώδεις δυνάμεις του σύμπαντος, η ηλεκτρομαγνητική, δεν έχει αλλάξει καθόλου κατά τα τελευταία 10 δισεκατομμύρια χρόνια.

Στην εργασία τους που δημοσιεύεται στον ιστότοπο arxiv.org με τίτλο «The UVES Large Program for testing fundamental physics – III. Constraints on the fine-structure constant from 3 telescopes»,

http://arxiv.org/abs/1409.1923

εξετάζουν μια από τις παγκόσμιες σταθερές της φυσικής, την σταθερά λεπτής υφής, η οποία σχετίζεται με την ένταση της ηλεκτρομαγνητικής δύναμης – μια από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις της φύσης.

Προηγούμενες εργασίες έδειχναν ότι η σταθερά λεπτής υφής που συμβολίζεται με το ελληνικό γράμμα α και ισούται με 1/137– έχει διαφορετικές τιμές σε διαφορετικά μέρη του σύμπαντος ή αλλάζει με την πάροδο του χρόνου. Αν αλλάζει η σταθερά λεπτής υφής που προσδιορίζει την ένταση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ ύλης και φωτός, τότε καταρρίπτεται η αρχή της ισοδυναμίας του Einstein, σύμφωνα με την οποία οι νόμοι της φυσικής είναι παντού οι ίδιοι.

Ωστόσο, τα νέα δεδομένα από τρία τηλεσκόπια επιβεβαίωσαν με πολύ μεγάλη ακρίβεια ότι ο ηλεκτρομαγνητισμός δεν έχει αλλάξει επί 10 δισεκατομμύρια χρόνια. Σύμφωνα με τον M. T. Murphy, έναν από τους συγγραφείς της εργασίας, δεν υπάρχει καμία διαφορά στην τιμή της σταθεράς λεπτής υφής σε μακρινούς γαλαξίες, με την αντίστοιχη τιμή που μετράμε εδώ στη Γη.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα μακρινό κβάζαρ – πρόκειται για τα πιο μακρινά αντικείμενα που είναι ορατά στο σύμπαν – ως μια φωτεινή πηγή υποβάθρου για να μελετήσουν τρεις γαλαξίες που απέχουν αποστάσεις δέκα, εννέα και οκτώ δισεκατομμύρια έτη φωτός, κατά μήκος της οπτικής διεύθυνσης του κβάζαρ.

Παρατήρησαν το κβάζαρ χρησιμοποιώντας το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο στη Χιλή, και τα δυο τηλεσκόπια Keck και Subaru στη Χαβάη, προκειμένου να ελέγξουν την ακρίβεια των μετρήσεων του κάθε τηλεσκοπίου.

Ο κάθε ένας από τους τρεις γαλαξίες αφήνει τη δική του σφραγίδα στο φως από το κβάζαρ. Κι αυτό επιτρέπει στους ερευνητές να προσδιορίσουν τιμή που είχε η σταθερά λεπτής υφής πριν από οκτώ, εννιά και δέκα δισεκατομμύρια χρόνια.

Τα τηλεσκόπια ανέλυσαν το φως του κβάζαρ εντοπίζοντας τις σκοτεινές γραμμές στο φάσμα του, που οφείλονται στην απορρόφηση συγκεκριμένων συχνοτήτων της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας από τους παρεμβαλλόμενους γαλαξίες.

Οι γραμμές απορρόφησης λειτουργούν σαν ένα barcode που περιέχει πληροφορίες για την ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση σε κάθε έναν από τους απομακρυσμένους γαλαξίες.

Είναι εκπληκτικό, τονίζει ο Murphy, ότι μπορούμε να μετρήσουμε πραγματικά την τιμή μιας θεμελιώδους σταθεράς της φυσικής πριν από αρκετά δισεκατομμύρια χρόνια, με πολύ μεγάλη ακρίβεια σε αυτούς τους μακρινούς γαλαξίες.

Τα ευρήματα αυτά δεν εξηγούν γιατί η σταθερά λεπτής υφής είναι ίδια σε ολόκληρο το σύμπαν. Πρόκειται για μια υπόθεση της φυσικής, και δεν ξέρουμε γιατί αυτές οι σταθερές έχουν τις τιμές που έχουν, και γιατί φαίνεται να μην μεταβάλλονται. Δεν έχουμε καμία εξήγηση στην τρέχουσα θεωρία μας και θα πρέπει να προβληματιστούμε πάνω σ’ αυτό.

Οι ίδιοι ερευνητές συνεχίζουν τις μετρήσεις χρησιμοποιώντας άλλους γαλαξίες σε διαφορετικές κατευθύνσεις και σε διαφορετικές αποστάσεις. Μπορούμε να εφαρμόσουμε αυτή την τριπλή μέθοδο των τηλεσκοπίων, παρατηρώντας νέα κβάζαρ και να απαντήσουμε οριστικά στο ερώτημα αν η δύναμη του ηλεκτρομαγνητισμού αλλάζει ή όχι, καταλήγει ο Murphy.

http://physicsgg.me/2014/09/25/%ce%b7-%ce%b7%ce%bb%ce%b5%ce%ba%cf%84%cf%81%ce%bf%ce%bc%ce%b1%ce%b3%ce%bd%ce%b7%cf%84%ce%b9%ce%ba%ce%ae-%ce%b4%cf%8d%ce%bd%ce%b1%ce%bc%ce%b7-%ce%b4%ce%b5%ce%bd-%ce%ac%ce%bb%ce%bb%ce%b1%ce%be%ce%b5/

[Δροσος Γεωργιος]

Οι αποστολές Απόλλων και το κυνήγι των βαρυτικών κυμάτων.

Οι αστροναύτες των αποστολών “Απόλλων” τοποθέτησαν σεισμογράφους στην επιφάνεια της Σελήνης με σκοπό την μελέτη της σεισμικής της δραστηριότητας. Τώρα οι αστροφυσικοί ψάχνουν στα δεδομένα που συνέλλεξαν οι σεισμογράφοι αποδείξεις για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων

Ένα από τα μεγάλα αναπάντητα ερωτήματα της επιστήμης είναι αν το σύμπαν είναι γεμάτο από βαρυτικά κύματα, και αν ναι, το κατά πόσο μπορούμε να τα εντοπίσουμε. Η ερώτηση αυτή έρχεται κατευθείαν από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Einstein, σύμφωνα με την οποία ο χωροχρόνος μπορεί να παραμορφωθεί, να λυγίσει και να ταλαντωθεί σαν ένα λαστιχένιο φύλλο.

Κάμψεις και στρεβλώσεις που οφείλονται στη βαρύτητα έχουν μετρηθεί λεπτομερώς. Τις δονήσεις όμως των βαρυτικών κυμάτων οι φυσικοί δεν κατάφεραν ακόμα να τις παρατηρήσουν απευθείας. Ωστόσο είναι βέβαιοι ότι τα βαρυτικά κύματα διαποτίζουν το σύμπαν μας και έχουν ξοδέψει εκατοντάδες εκατομμύρια δολάρια για να κατασκευάσουν ανιχνευτές που θα τα εντοπίσουν – δυστυχώς όμως μέχρι σήμερα ανεπιτυχώς.

Τα τελευταία χρόνια πολλοί επιστήμονες άρχισαν να επισημαίνουν πως υπάρχουν πολύ φθηνότεροι τρόποι για να ανιχνεύσουμε τα βαρυτικά κύματα.

Μια ιδέα είναι να ερευνηθεί πώς επηρεάζονται τα σήματα ακριβείας που στέλνουν τα πάλσαρ από το «πέρασμα» των βαρυτικών κυμάτων. Μια άλλη σκέψη είναι να εξετάσουμε την ίδια τη Γη, εφόσον πρέπει να δονείται σαν καμπάνα όταν διέρχονται βαρυτικά κύματα. Τα σήματα τέτοιων δονήσεων θα μπορούσαν να βρίσκονται στα δεδομένα που συλλέγει το παγκόσμιο δίκτυο σεισμογράφων που δημιουργήθηκε για να μετράει τις σεισμικές δονήσεις σε ολόκληρο τον πλανήτη.

Πράγματι, πρόσφατα ο Michael Coughlin από το πανεπιστήμιο Harvard στο Cambridge και ο Jan Harms, έψαξαν σ’ αυτά τα δεδομένα για αποτυπώματα βαρυτικών κυμάτων, χωρίς όμως κανένα θετικό αποτέλεσμα. Μπορεί να μην βρήκαν αυτό που έψαχναν, η δουλειά τους όμως δεν πήγε χαμένη, διότι έθεσαν περιορισμούς στην ενεργειακή πυκνότητα των βαρυτικών κυμάτων που διαδίδονται στη γειτονιά μας.

Στην πραγματικότητα, η έρευνά τους βελτίωσε τα όρια που έδιναν τα εργαστηριακά πειράματα κατά εννέα τάξεις μεγέθους.

Τώρα οι Coughlin και Harms ισχυρίζονται ότι έχουν κάτι ακόμα καλύτερο.

Ένα πρόβλημα που σχετίζεται με τα γήινα σεισμικά δεδομένα είναι ότι περιέχουν αρκετό θόρυβο υποβάθρου που οφείλεται σε τεκτονικές μετατοπίσεις, την συνεχή κίνηση των υδάτων των ωκεανών και ατμοσφαιρικές διακυμάνσεις. Συνεπώς απαιτείται ένα καλύτερο μέρος, χωρίς ωκεανούς, χωρίς ατμόσφαιρα και χωρίς μετακινήσεις του τεκτονικού φλοιού.

Ακριβώς ένα τέτοιο μέρος υπάρχει και μάλιστα όχι πολύ μακριά μας: πρόκειται για τη Σελήνη.

Οι πλανητικοί γεωλόγοι έχουν συγκεντρώσει κατά τη διάρκεια της δεκαετίας του 1970 μια σημαντική ποσότητα δεδομένων από την σεισμική δραστηριότητα στη Σελήνη, χάρη στους σεισμογράφους που τοποθέτησαν στην επιφάνειά της οι διάφορες αποστολές Apollo.

Οι Coughlin και Harms έψαξαν για σημάδια βαρυτικών κυμάτων σ’ αυτά. Μπορεί και πάλι να μην βρήκαν κανένα ίχνος τους, έθεσαν όμως νέα όρια για το είδος των βαρυτικών κυμάτων που μπορεί να υπάρχουν.

Τα βαρυτικά κύματα οφείλονται σε μερικά από τα πιο ακραία φαινόμενα στο σύμπαν, όπως οι συγκρούσεις μεταξύ των μαύρων τρυπών, ή το θάνατο των άστρων με ισχυρές εκρήξεις κ.λπ.

Οι αστροφυσικοί περιμένουν οι δονήσεις τους να έχουν ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων που κυμαίνονται σε ένα ευρύ φάσμα συχνοτήτων στο υψηλότερο επίπεδο των χιλιάδων κύκλων ανά δευτερόλεπτο μέχρι τα κύματα πολύ χαμηλής συχνότητας του ενός κύκλου ανά 10000 χρόνια περίπου.

Και ασφαλώς απαιτούνται διαφορετικοί ανιχνευτές για διαφορετικές περιοχές συχνοτήτων. Η δυσκολία γίνεται ακόμα μεγαλύτερη δεδομένου ότι η παραμόρφωση του χώρου εξαιτίας των βαρυτικών κυμάτων που πρέπει να εντοπίσουν οι ανιχνευτές συγκρίνεται με το μέγεθος ενός πρωτονίου.

Αλλά ένας τρόπος για να γίνει πιο εύκολος αυτός ο εντοπισμός είναι να ψάξει κανείς για φαινόμενα συντονισμού. Αν η συχνότητα των βαρυτικών κυμάτων ταυτίζεται με την συχνότητα συντονισμού ενός αντικειμένου, τότε το αντικείμενο θα ταλαντώνεται με το μέγιστο πλάτος του και η ανίχνευση γίνεται ευκολότερη. Κι αυτό ακριβώς έκαναν οι Coughlin και Harms ψάχνοντας τα σεισμικά γεγονότα από τη Σελήνη.

Τα δεδομένα που αναλύθηκαν είχαν συλλέξει οι σεισμογράφοι που τοποθέτησαν οι αποστολές Aπόλλων 12, 14, 15 και 16, από το 1969 έως το 1972.

Η συστοιχία των σεισμογράφων παρέμεινε ενεργή μέχρι το 1977, όταν η NASA διέκοψε το πρόγραμμα. Τα όργανα αυτά είναι τοποθετημένα με τέτοιο τρόπο ώστε να σχηματίζουν ισόπλευρο τρίγωνο με πλευρά περίπου 1100 km.

Οι Coughlin και Harms μελέτησαν τα δεδομένα για τους σεληνιακούς σεισμούς που συγκεντρώθηκαν από τον Ιούλιο του 1975 μέχρι τον Μάρτιο του 1977, όπου καταγράφηκαν 12.000 σεισμοί. Τα δεδομένα αυτά βοήθησαν τους πλανητικούς γεωλόγους να κατανοήσουν την εσωτερική δομή της Σελήνης, η οποία αποδεικνύεται ότι έχει ένα στερεό εσωτερικό πυρήνα που περιβάλλεται από έναν ρευστό εξωτερικό πυρήνα και από ένα μερικώς λιωμένο στρώμα.

Όμως αυτά τα δεδομένα περιέχουν κι άλλα στοιχεία σχετικά με το σεισμικό περιβάλλον. Ειδικότερα, οι δυο ερευνητές έψαξαν για την υπογραφή βαρυτικών κυμάτων στη μορφή σεισμικής δραστηριότητας σε όλους τους ανιχνευτές ταυτόχρονα.

Εφόσον γνώριζαν την ευαισθησία αυτών των ανιχνευτών, η απουσία τέτοιου είδους σήματος θέτει σημαντικά όρια στο πόσο δραστικά μπορούν να είναι τα βαρυτικά κύματα.

«Βρήκαμε ένα πάνω όριο περίπου τρεις τάξεις μεγέθους μικρότερο από τα καλύτερα προηγούμενα όρια, στην περιοχή των συχνοτήτων που μας ενδιαφέρει», δηλώνουν οι ερευνητές.

Και κοιτάζοντας τις συσχετίσεις μεταξύ των σεισμικών δραστηριοτήτων στη Σελήνη και τη Γη αποκλείονται περιπτώσεις τυχαίων συμπτώσεων με μεγαλύτερη βεβαιότητα. Και αυτό βελτιώνει τα δεδομένα των γήινων σεισμογράφων που υποφέρουν από σήματα υποβάθρου σε σχέση με τα δεδομένα της Σελήνης.

Πρόκειται για ένα σημαντικό αποτέλεσμα που συμπληρώνει το παζλ της φύσης των βαρυτικών κυμάτων. Τα σεληνικά σεισμικά δεδομένα θέτουν τα καλύτερα όρια σχετικά με την δραστηριότητα των βαρυτικών κυμάτων για την περιοχή συχνοτήτων γύρω στο 1 Hz. Αξίζει να σημειωθεί ότι τα όρια σε άλλες συχνότητες είναι πολύ ισχυρότερα από αυτά, οπότε υπάρχει μεγάλο περιθώριο βελτίωσης σ’ αυτό το εύρος συχνοτήτων.

Αλλά η βελτίωση αυτή δεν θα έρθει αναλύοντας τα υπάρχοντα σεληνιακά σεισμικά δεδομένα. Η παρούσα εργασία βασίζεται σε τεχνολογία που αναπτύχθηκε στις δεκαετίες του 1960 και 70 και προσπαθεί να δώσει απαντήσεις σε προβλήματα που αντιμετωπίζουν οι κοσμολόγοι του 21ου αιώνα.

Είναι δύσκολο να φανταστεί κανείς πως οι μηχανικοί των αποστολών Apollo θα περίμεναν οι σεισμογράφοι τους να είναι χρήσιμοι το 2014. Η ποιότητα όμως της εργασίας τους αποδεικνύεται από το γεγονός ότι τα στοιχεία που συνέλλεξαν τα όργανα αυτά είναι σημαντικά ακόμα και σήμερα. Οι αποστολές στη Σελήνη είναι από τα μεγαλύτερα επιτεύγματα της ανθρωπότητας και τα οφέλη τους είναι δύσκολο να αποτιμηθούν, όταν τα δεδομένα τους χρησιμοποιούνται ακόμα και μετά από μισό αιώνα.

Δημιουργείται επομένως ένα ερώτημα το κατά πόσον είναι απαραίτητη μια νέα γενιά σεληνιακών σεισμικών μετρήσεων. Οι Coughlin και Harm ισχυρίζονται ότι ένα μοντέρνο δίκτυο θα βελτίωνε την ποιότητα των δεδομένων και ως εκ τούτου την ισχύ των ορίων, πιθανώς όμως όχι περισσότερο από μια τάξη μεγέθους. Αλλά αυτό από μόνο του, δύσκολα θα δικαιολογούσε το μεγάλο κόστος ενός τέτοιου προγράμματος.

Εν τω μεταξύ οι αστροφυσικοί, και όχι μόνο αυτοί, θα περιμένουν την πρώτη απευθείας ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων από ανιχνευτές, όπως ο LIGO, με κομμένη την ανάσα.

http://physicsgg.me/2014/09/29/%ce%bf%ce%b9-%ce%b1%cf%80%ce%bf%cf%83%cf%84%ce%bf%ce%bb%ce%ad%cf%82-%ce%b1%cf%80%cf%8c%ce%bb%ce%bb%cf%89%ce%bd-%ce%ba%ce%b1%ce%b9-%cf%84%ce%bf-%ce%ba%cf%85%ce%bd%ce%ae%ce%b3%ce%b9-%cf%84%cf%89%ce%bd/

[Δροσος Γεωργιος]

Σχετίζεται το σωματίδιο Χιγκς με τη βαρύτητα;

Μία νέα έρευνα που δημοσιεύεται στο επιστημονικό περιοδικό the Astrophysical Journal πραγματεύεται τη σύνδεση του σωματιδίου Χιγκς με τη βαρύτητα, μία πιθανότητα που θα αποτελούσε επέκταση των καθιερωμένων θεωριών για τη φύση.

Εάν όντως το μποζόνιο Χιγκς συνδέεται με την κύρτωση του χωροχρόνου η οποία με τη σειρά της εξηγεί την ύπαρξη της βαρύτητας, τότε μερικά από τα πρώτα μέρη που θα σκεφτόταν να ερευνήσει κανείς θα ήταν οι μαύρες τρύπες ή οι πυρήνες των γαλαξιών, μέρη δηλαδή με έντονη βαρύτητα και υψηλές ενέργειες.

Η κατεύθυνση ωστόσο που ακολούθησαν ο Ρομπέρτο Ονόφριο από το πανεπιστήμιο της Πάντοβα και ο Γκάρι Γουέγκνερ από το Κολλέγιο Ντάρτμουθ ήταν διαφορετική, προτείνοντας πως το ιδανικό μέρος για διαπιστώσει κανείς τη σύνδεση θα ήταν στο εσωτερικό ενός άστρου και συγκεκριμένα σε ένα λευκό νάνο.

Οι λευκοί νάνοι είναι το τελευταίο στάδιο στη ζωή ενός μικρού ή και μεσαίου μεγέθους άστρου, όπως για παράδειγμα ο Ήλιος, ο οποίος προβλέπεται πως θα μετατραπεί σε λευκό νάνο σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια.

Το πλεονέκτημα των αντικειμένων αυτών είναι πως στο φάσμα της ακτινοβολίας τους είναι διακριτές και οι ατομικές αλλά και οι μοριακές γραμμές, τα μήκη κύματος δηλαδή που αντιστοιχούν σε συγκεκριμένα άτομα και μόρια της σύνθεσής τους. Εάν το Χιγκς σχετίζεται με κάποιον τρόπο με τη βαρύτητα, αναμένεται να επηρεάζει με έναν προκαθορισμένο τρόπο τη συμπεριφορά των φασματικών γραμμών ενός λευκού νάνου που αντιστοιχούν σε άτομα και όχι αυτή των μορίων, δίνοντας τη δυνατότητα στους ερευνητές να εξετάσουν τη θεωρία τους.

«Νομίζω πως η εργασία μας συνίσταται στη δημιουργία μίας κοινής γλώσσας μεταξύ μικροφυσικής και μακροφυσικής», εξηγεί ο Ονόφριο. «Μέχρι σήμερα είχαν ερευνηθεί οι επιδράσεις του πεδίου Χιγκς στο μικρόκοσμο, στη λεγόμενη κλίμακα Φέρμι (10-18) και της βαρύτητας σε πολύ μεγαλύτερες κλίμακες σε μέγεθος και μάζα, έστω και εάν και τα δύο έχουν σχετίζονται άμεσα με το θέμα της μάζας και το ρόλο που διαδραματίζει στη σωματιδιακή φυσική», συμπλήρωσε.

Η κατανόηση του φαινομένου, εάν υπάρχει, θα είχε σημαντικές συνέπειες στη φυσική καθώς θα επηρέαζε ένα πλήθος από κλάδους όπως για παράδειγμα αυτόν της κοσμολογίας, όπου ήδη ερευνάται η πιθανότητα της σύνδεσης του πεδίου Χιγκς με το πεδίο πληθωρισμού που προκάλεσε την εκθετική διαστολή του Σύμπαντος τις πρώτες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη ή τη διερεύνηση του ρόλου που μπορεί να έχει το πεδίο Χιγκς στην επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος σήμερα.

Στο μέλλον η βελτίωση των τεχνικών φασματικής παρατήρησης λευκών νάνων και αστέρων νετρονίων σε συνδυασμό με τα συμπεράσματα της συγκεκριμένης έρευνας ίσως μπορέσει να δώσει περισσότερες απαντήσεις σχετικά με αυτά τα ζητήματα.

http://www.naftemporiki.gr/story/862592/sxetizetai-to-somatidio-xigks-me-ti-barutita

[Δροσος Γεωργιος]

Ζούμε μέσα σε μια... φούσκα;

Ενας από τους άλυτους ακόμη κοσμολογικούς γρίφους που πονοκεφαλιάζει τους επιστήμονες είναι η παντελής απουσία κοσμικής σκόνης και αερίων πέριξ αλλά και στο εσωτερικό του ηλιακού μας συστήματος. Οι ειδικοί συμφωνούν στο ότι πριν από μερικά εκατομμύρια έτη υπήρχαν κοσμική σκόνη και αέρια στη διαστημική μας γειτονιά. Εκεί που διαφωνούν είναι στο πώς εξαφανίστηκαν.

Κάποιοι επιστήμονες πρότειναν τη θεωρία των υπερκαινοφανών αστέρων.

Σύμφωνα με αυτήν εκρήξεις σουπερνόβα απομάκρυναν σκόνη και αέρια από την περιοχή στην οποία βρίσκεται σήμερα το ηλιακό μας σύστημα. Για να ενισχύσουν το επιχείρημά τους οι υποστηρικτές αυτής της θεωρίας που αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1970 ανέφεραν ότι το ηλιακό μας σύστημα βρίσκεται εντός μιας κοσμικής δομής που είναι γνωστή με τον όρο «υπερφυσαλίδα».

Αυτή η υπερφυσαλίδα έχει σχήμα φιστικιού και εύρος 300 έτη φωτός. Σύμφωνα με τη θεωρία πριν από περίπου 10-20 εκατ. έτη ένας ή περισσότεροι υπερκαινοφανείς αστέρες εξερράγησαν σαν... ποπκόρν απομακρύνοντας σκόνη και αέρια και σχηματίζοντας την υπερφυσαλίδα μέσα στην οποία «φυλακίστηκε» το ηλιακό μας σύστημα. Μάλιστα η υπερφυσαλίδα αυτή έλαβε την ονομασία «Τοπική Φυσαλίδα». Οι θιασώτες της Τοπικής Φυσαλίδας υποστήριξαν ότι αυτές οι εκρήξεις σουπερνόβα ήταν αρκετά ασθενείς και έτσι παρά το γεγονός πως συνέβησαν κοντά στη Γη η αρνητική τους επίδραση δεν έφθασε ως τον πλανήτη μας. Σε διαφορετική περίπτωση η πανίσχυρη ακτινοβολία των σουπερνόβα θα είχε εξοντώσει κάθε ίχνος ζωής στην επιφάνεια της Γης. Αλλοι επιστήμονες όμως διαφώνησαν και υποστήριξαν ότι εκείνος που εξουδετέρωσε την κοσμική ύλη δεν ήταν οι εκρήξεις σουπερνόβα αλλά η δραστηριότητα του Ηλιου.

Νέα ευρήματα έρχονται τώρα να στηρίξουν τη θεωρία της υπερφυσαλίδας. Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μαϊάμι εκτόξευσαν έναν πύραυλο που ταξίδεψε στο Διάστημα και επέστρεψε έχοντας συλλέξει διάφορα δεδομένα. Η ανάλυση αυτών των δεδομένων τούς οδήγησε στο συμπέρασμα ότι πράγματι το ηλιακό μας σύστημα βρίσκεται εντός μιας υπερφυσαλίδας που περιέχει ανάμεσα στα άλλα υπέρθερμο υδρογόνο. «Πρόκειται για μια σημαντική ανακάλυψη. Αυξάνει τις γνώσεις μας για την περιοχή του γαλαξία που βρίσκεται κοντά στον Ηλιο και έτσι μπορούμε να δημιουργήσουμε ένα κοσμολογικό μοντέλο που θα το χρησιμοποιούμε στη συνέχεια για τη μελέτη και άλλων περιοχών του γαλαξία» αναφέρει ο Μασιμιλιάνο Γκαλεάτσι, επικεφαλής της νέας μελέτης που δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature».

Ο γαλαξίας μας βρίσκεται εν μέσω δύο γιγάντιων φυσαλίδων.

Δεν είναι όμως μόνο το ηλιακό μας σύστημα που βρίσκεται μέσα σε μια φυσαλίδα, ολόκληρος ο γαλαξίας φαίνεται ότι βρίσκεται εν μέσω κοσμικών φυσαλίδων.

Το 2010 το διαστημικό τηλεσκόπιο Fermi είχε εντοπίσει ένα εντυπωσιακό αλλά μυστηριώδες φαινόμενο στο κέντρο του Γαλαξία. Δύο γιγάντιες φυσαλίδες εκτείνονται σε αντίθετες πλευρές από το κέντρο του Γαλαξία, εκεί όπου βρίσκεται η μελανή οπή του, ο Τοξότης Α*. Οι δομές αυτές αποτελούνται από σωματίδια υψηλής ενέργειας και από την πρώτη στιγμή της ανακάλυψής τους οι επιστήμονες προσπαθούν να διαπιστώσουν την προέλευσή τους. Μια νέα θεωρία κάνει λόγο για συγχώνευση του Τοξότη Α* με μια μικρότερη μαύρη τρύπα.

Η πιο εμπεριστατωμένη μελέτη που έχει γίνει ως σήμερα αναφέρει ότι αυτές οι κοσμικές φούσκες είναι τα απομεινάρια ενός... λουκούλλειου γεύματος της μαύρης τρύπας του Γαλαξία. Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι οι φυσαλίδες αυτές σχηματίστηκαν όταν ο Τοξότης Α* «έφαγε» κάποτε ένα άστρο ή κάτι άλλο (αέριο κ.τ.λ.) που είχε μάζα 10.000 φορές μεγαλύτερη από αυτήν του Ηλιου.

Επιστήμονες του Πανεπιστημίου Vanderbilt και του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Τζόρτζια στις ΗΠΑ ρίχνουν στο τραπέζι μια νέα θεωρία. Εκτιμούν ότι οι δύο φυσαλίδες σχηματίστηκαν από ένα πολύ βιαιότερο γεγονός. Εικάζουν ότι ένα τέτοιο γεγονός μπορεί να είναι η συγχώνευση του Τοξότη Α* με μια μαύρη τρύπα. Αυτή η μελανή οπή βρισκόταν σε έναν μικρό γαλαξία ο οποίος έπεσε κάποτε θύμα κοσμικού κανιβαλισμού από τον δικό μας.

Ο γαλαξίας μας «κατάπιε» τον μικρό γαλαξία και το ίδιο συνέβη και με τον Τοξότη Α* που «κατάπιε» τη μελανή οπή του μικρού γαλαξία, με αποτέλεσμα να σχηματιστούν οι φυσαλίδες.

http://www.tovima.gr/science/article/?aid=641189