ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΕΡΑΣΙΤΕΧΝΙΚΗ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ ΜΕΡΟΣ 1

The Milky Way glimmers over Indonesia. Photograph by Justin Ng, Your Shot.

Επιμέλεια:Ματθαίος Παπαπούλιας 

Πολλοί που σκέφτονται να ‘ξεκινήσουν’’ ή ακόμα που ‘’ξεκίνησαν’’ τον δρόμο τους σε αυτόν τον μαγικό γεμάτο εκπλήξεις κόσμο της ερασιτεχνικής αστρονομίας , συνήθως είναι μπερδεμένοι σχετικά με τις επιλογές που  πρέπει να κάνουν κυρίως στον εξοπλισμό .

Αρχικά ας πούμε τι είναι αστρονομία: Είναι η επιστήμη που ερευνά όλα τα ουράνια σώματα.

Συνήθως οι αρχάριοι πιστεύουν ότι πρέπει να αγοράσουν υπερβολικά ακριβό εξοπλισμό για να έχουν ‘’επαφή’’ με τον Ουρανό. Αυτό δεν είναι καθόλου αλήθεια. Αρχικά δεν χρειάζονται τηλεσκόπια και κιάλια .Μεγάλα ακριβά τηλεσκόπια και στηρίξεις , δεν χρειάζονται σε έναν αρχάριο. 

Πριν την πρώτη παρατήρηση θα ήταν καλύτερα αν υπήρχε μια εξοικείωση με την αστρονομική ορολογία. Μπορούμε επίσης να βρούμε βιβλία και αστρονομικούς χάρτες στο διαδίκτυο .

 Ο εξοπλισμός που θα επιλέξει , ο αρχάριος παρατηρητής εξαρτάται από :

1.      Τα χρήματα που διαθέτει για την αγορά εξοπλισμού.

2.      Τον όγκο και το βάρος που μπορεί να διαχειριστεί (μεταφέρει).

3.      Το τι θέλει να παρατηρεί.

4.      Από που (κυρίως) θα κάνει παρατηρήσεις.

Ένα λόγος που οι αρχάριοι αστρονόμοι δεν ξέρουν τι να αγοράσουν , είναι γιατί θεωρούν ότι υπάρχουν πάρα πολλές επιλογές. Επίσης κάτι που θα έπρεπε να αποφύγει όποιος θέλει να αγοράσει ‘’αληθινό’’ τηλεσκόπιο , το οποίο θα χρησιμοποιήσει για σοβαρή αστρονομική παρατήρηση είναι να  αγοράσει τηλεσκόπιο από μη αστρονομικά μαγαζιά. Η εξοικείωση με τους όρους που χρησιμοποιούνται (όπως: seeing, Ζενίθ, κατάλογοι Messier-NGC κλπ) θα βοηθήσουν σε σημαντικό βαθμό την κατανόηση χαρτών. Η γνώση των αστερισμών (δηλαδή το που βρίσκεται κάθε αστερισμός) βοηθά στην χειροκίνητη εύρεση αντικειμένων.

Τα αντικείμενα του νυχτερινού ουρανού χωρίζονται σε 2 κύριες κατηγορίες.

Αντικείμενα Βαθέως Ουρανού ή DSO (DeepSkyObjects) αυτά είναι αντικείμενα έξω από το Ηλιακό μας σύστημα όπως νεφελώματα  , γαλαξίες ,  αστρικά σμήνη.

Η άλλη κατηγορία είναι τα αντικείμενα του Ηλιακού μας Συστήματος δηλαδή η Σελήνη . ο Άρης , ο Δίας , ο Κρόνος κλπ. 

matheos77@gmail.com

Καλλιόπη Δασύρα: η αστροφυσικός που εξετάζει τη γέννηση των άστρων και τις μαύρες τρύπες

Τα τελευταία λίγα χρόνια μια νέα ομάδα επιστημονικών ανακαλύψεων έρχεται να αλλάξει την καθιερωμένη εικόνα μας για τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες ως «πηγάδια» στη μέση των γαλαξιών. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι μέσα στις μαύρες τρύπες πέφτει αέριο από τους γαλαξίες που τις φιλοξενούν, αλλά, την ίδια στιγμή, μέσα από αυτές, αναβλύζουν πίδακες και ακτινοβολία, που με τη σειρά τους δημιουργούν ανέμους που μπορούν να επηρεάσουν την ύλη του γαλαξία, αλλά και τη δημιουργία νέων αστεριών μέσα σε αυτόν.

Καλλιτεχνική απεικόνιση των ανέμων στον γαλαξία IC5063 που δημιουργούνται από τον πίδακα μιας μαύρης τρύπας. Ο πίδακας εμφανίζεται σαν μια κόκκινη δέσμη που διαπερνά τον γαλαξία.

Θεωρητικά, υπήρχε η πρόβλεψη ότι η δημιουργία αστεριών σε έναν γαλαξία μπορεί να επηρεαστεί από την ύπαρξη μαύρων τρυπών στο κέντρο του. Παρ’ όλα αυτά, μόλις πρόσφατα άρχισαν να εμφανίζονται οι πρώτες αποδείξεις ότι αυτό συμβαίνει και να αποκαλύπτονται κομμάτια αυτού του μηχανισμού. Ενα σημαντικό μέρος αυτών των αποδείξεων ήρθε πριν από λίγες ημέρες ως αποτέλεσμα της ερευνητικής δουλειάς μιας ευρωπαϊκής επιστημονικής ομάδας με επικεφαλής τη δρα Καλλιόπη Δασύρα, αστροφυσικό από το Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, που εξειδικεύεται στη μελέτη της εξέλιξης των γαλαξιών.

Η 35χρονη επιστήμονας μελετά τις ιδιότητες των γαλαξιών εδώ και 14 χρόνια. Η αγάπη της όμως για τον ουρανό ξεκινάει από παιδί. Από τότε που θυμάται τον εαυτό της περνούσε ατέλειωτα βράδια κάτω από τον έναστρο ουρανό, κοιτάζοντας τα ουράνια σώματα και ψάχνοντας για δορυφόρους.

Δεν ήταν ακόμα 12 χρόνων όταν πήρε στα χέρια της το πρώτο της τηλεσκόπιο και από τότε οι βόλτες στην ορεινή Κορινθία για παρατηρήσεις έγιναν οικογενειακή συνήθεια. Δεν σταμάτησε ποτέ να κοιτάζει ψηλά, είτε αυτός ήταν ο ουρανός είτε τα επόμενα βήματα της ζωής και της καριέρας της.

Μετά τις σπουδές της στη φυσική στο πανεπιστήμιο Κρήτης, έκανε το διδακτορικό της στο Μόναχο, στο ινστιτούτο Μαξ Πλανκ. Στη συνέχεια εργάστηκε ως ερευνήτρια στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνιας (Caltech), στο Κέντρο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου Spitzer. Tο 2009 επέστρεψε στην Ευρώπη όπου ξεκίνησε την έρευνά της πάνω στους γαλαξιακούς ανέμους, δίπλα στην πολυβραβευμένη αστροφυσικό Φρανσουάζ Κoμπ, στο Αστεροσκοπείο του Παρισιού.

Κερδίζοντας για δεύτερη φορά την εξαιρετικά ανταγωνιστική και υψηλού κύρους ευρωπαϊκή χρηματοδότηση Marie Curie Intra-European Fellowship, η δρ Δασύρα επέστρεψε στην Ελλάδα πριν από περίπου δύο χρόνια. Εδώ, μεταξύ άλλων, μελετά και τον γαλαξία IC5063 που της αποκάλυψε τα μυστικά της αλληλεπίδρασής του με τη μαύρη τρύπα που φιλοξενεί στο κέντρο του. Ο γαλαξίας αυτός βρίσκεται σε σχετικά μικρή απόσταση από τον δικό μας γαλαξία και συγκεκριμένα σε απόσταση 160 εκατομμυρίων ετών φωτός. Σε αυτόν, η δρ Δασύρα με τους συνεργάτες της όχι μόνο κατάφερε να παρατηρήσει την εκτόξευση αερίου και τη δημιουργία ανέμων εξαιτίας της μαύρης τρύπας, αλλά ανακάλυψε και τις φυσικές ιδιότητες αυτού του αερίου. Συγκεκριμένα, εκείνο που μέτρησαν οι επιστήμονες, όπως περιγράφουν στη δημοσίευσή τους την 1η Νοεμβρίου στο επιστημονικό περιοδικό Astronomy and Astrophysics, είναι η μάζα και η θερμοκρασία μορίων στον άνεμο.

Η πιο ακριβής μέτρηση

«Είναι η πρώτη φορά που μια έρευνα δείχνει τις λεπτομέρειες της λειτουργίας αυτού του μηχανισμού, τοποθετώντας μαζί πολλά κομμάτια του παζλ» λέει η Κλαούντια Τσικόνε, ερευνήτρια στο αστεροσκοπείο της Μπρέρα του Εθνικού Ινστιτούτου Αστροφυσικής της Ιταλίας, η οποία δεν συμμετείχε στην παραπάνω έρευνα. «Η μέτρηση της μάζας που απομακρύνεται πιστεύουμε ότι είναι πιο ακριβής, σε σχέση με προηγούμενες μετρήσεις άλλων ερευνητικών ομάδων», λέει ο Αντρέα Φεράρα, καθηγητής Κοσμολογίας στο πανεπιστήμιο Scuola Normale Superiore της Πίζας. Για τις παραπάνω παρατηρήσεις, η δρ Δασύρα συνέλεξε δεδομένα από τη μεγαλύτερη μέχρι στιγμής συστοιχία ραδιοτηλεσκοπίων στον κόσμο, την ALMA (Atacama Large Millimeter Array), που βρίσκεται στην έρημο Ατακάμα της Χιλής σε υψόμετρο 5.000 μέτρων. Αυτό το «πάρκο» ραδιοτηλεσκοπίων αποτελείται από 66 αντένες μεγάλης διακριτικής ικανότητας και με τα εγκαίνια της λειτουργίας του πριν από τρία χρόνια, δόθηκε μια μεγάλη ώθηση στη μελέτη των γαλαξιακών ανέμων και πώς αυτοί επιδρούν στη γέννηση νέων αστεριών. «Η κατανόηση των μηχανισμών που σταματούν τη δημιουργία αστεριών είναι σημαντική για να καταλάβουμε πώς οι γαλαξίες απέκτησαν την μορφή στη οποία τους βλέπουμε εμείς σήμερα», λέει η δρ Δασύρα.

Η αστρογένεση είναι ένα φαινόμενο που μελετάται εδώ και πολλές δεκαετίες και είναι γνωστό ότι τα αστέρια, όπως και οι πλανήτες, δημιουργούνται από τη συμπύκνωση αερίων νεφών εξαιτίας της ίδιας τους της βαρύτητας. «Ενας γαλαξίας δημιουργεί αστέρια με έναν συγκεκριμένο ρυθμό. Για παράδειγμα, ο δικός μας γαλαξίας φτιάχνει τρία νέα αστέρια τον χρόνο», λέει ο καθηγητής Φεράρα.

Παρ’ όλα αυτά, όσο μεγαλώνει μια μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός γαλαξία, τόση περισσότερη ύλη –αέριο, αλλά και ολόκληρα αστέρια– πέφτει μέσα σε αυτή, κάνοντάς την να ακτινοβολεί και να σπρώχνει μακριά το αέριο που την περιβάλλει. «Επειδή χάνεται συνεχώς αέριο, η αστρογένεση “λιμοκτονεί”», εξηγεί ο καθηγητής Φεράρα.

Ο πίδακας διαλύει τον γαλαξία

Εκτός από την ακτινοβολία της μαύρης τρύπας, μεγάλη ποσότητα αερίου του δίσκου του γαλαξία απομακρύνεται και εξαιτίας του πίδακά της, δηλαδή μιας δέσμης σωματιδίων με μεγάλες ταχύτητες που διαδίδεται μέσα στον γαλαξία. Αυτή η δέσμη έχει την ικανότητα να επηρεάζει τον δίσκο του γαλαξία ακόμα και σε μεγάλες αποστάσεις και να εναποθέτει σε αυτόν πολύ μεγάλη ενέργεια. «Ο πίδακας σπρώχνει το αέριο του γαλαξία και το διαλύει, όπως ακριβώς συμβαίνει με ένα σύννεφο στη Γη που σιγά σιγά ανοίγει», εξηγεί η δρ Δασύρα. Και προσθέτει: «Ολα αυτά όμως τα γνωρίζαμε. Εκείνο που δεν ξέραμε είναι εάν αυτή η αραίωση των νεφών μπορεί να επηρεάσει και τα πυκνά αέρια που βρίσκονται στο κέντρο των νεφών, εκεί όπου δημιουργούνται αστέρια».

«Αυτό είναι κάτι που το υποπτευόμασταν, όμως δεν γνωρίζαμε σε ποιο βαθμό συμβαίνει και ποια είναι η ένταση αυτής της αλληλεπίδρασης», λέει ο αστροφυσικός Ανδρέας Ζέζας, αν. καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης. «Τα αποτελέσματα της δρος Δασύρα, ρίχνουν νέο, λεπτομερές και σημαντικό φως στην αλληλεπίδραση μεταξύ του πίδακα που εκτοξεύεται από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες και του μέσου που την περιβάλλει», λέει ο Γάλλος αστρονόμος, Πιερ Κοξ, διευθυντής της ALMA. Και πράγματι, με τη συγκεκριμένη έρευνα, όχι μόνο αποδεικνύεται ότι επηρεάζονται τα πυκνά αέρια, αλλά και ότι η αραίωσή τους οφείλεται τόσο στη σύγκρουσή τους με τον πίδακα όσο και στη θέρμανσή τους.

Παρότι η συγκεκριμένη μελέτη δεν παρέχει τη «συνταγή» της αλληλεπίδρασης μεταξύ όλων των γαλαξιών και των μαύρων τρυπών, αποκαλύπτει σίγουρα πολλά σημαντικά και χρήσιμα συστατικά της. Ολοι οι επιστήμονες που αναφέρθηκαν παραπάνω συμφωνούν ότι είναι απαραίτητη η συστηματική μελέτη περισσότερων γαλαξιών για να εξαχθούν γενικευμένα συμπεράσματα. Παρ’ όλα αυτά, τέτοιες έρευνες, αποδεικνύουν τη χρησιμότητα της μελέτης της συνεξέλιξης μαύρων τρυπών και γαλαξιών και όχι της εξέλιξης των δύο ανεξάρτητα το ένα από το άλλο.

 physics4u.gr/blog 

«Φως» στον θάνατο των άστρων

με την ανίχνευση των νετρίνων

Εικόνα: Universe today 

Περισσότερες πληροφορίες για τα τελευταία στάδια των άστρων που «πεθαίνουν» βίαια, προκαλώντας βίαιες εκρήξεις οι οποίες είναι γνωστές ως σουπερνόβα ή υπερκαινοφανείς αστέρες, περιμένουν να συγκεντρώσουν οι επιστήμονες του ανιχνευτή Super-Kamiokande στην Ιαπωνία, χάρις στο νέο υπολογιστικό σύστημα που έχει εγκατασταθεί στη διάταξη.

Σε σουπερνόβα μπορούν να εξελιχθούν αστέρες μεγάλης μάζας, οι οποίο εκρήγνυνται όταν σταματήσουν να παράγουν ενέργεια στον πυρήνα τους, με συνέπεια να καταρρεύσουν υπό την επίδραση της ίδιας της βαρύτητάς τους.

Εκτός από ακτινοβολία και αστρικό υλικό όπως χημικά στοιχεία βαρύτερα του οξυγόνου, τέτοιες εκρήξεις απελευθερώνουν πολύ μεγάλες ποσότητες από νετρίνα, δηλαδή στοιχειώδη σωματίδια με απειροελάχιστη μάζα και μηδενικό φορτίο που είναι φευγαλέα, καθώς αλληλεπιδρούν πολύ σπάνια με την ύλη.

Επομένως, με τη βοήθεια του καινούριου συστήματος, οι ερευνητές θα μπορούν να γνωρίζουν άμεσα πότε κατέφθασαν στον Super-Kamiokande νετρίνα από κάποιον σουπερνόβα, ώστε να ενημερώσουν την υπόλοιπη επιστημονική κοινότητα.

Σε σουπερνόβα μπορούν να εξελιχθούν αστέρες μεγάλης μάζας, οι οποίο εκρήγνυνται όταν σταματήσουν να παράγουν ενέργεια στον πυρήνα τους, με συνέπεια να καταρρεύσουν υπό την επίδραση της ίδιας της βαρύτητάς τους. Την ίδια κατάληξη έχουν επίσης και ήδη συρρικνωμένα άστρα (λευκοί νάνοι), τα οποία απορροφούν ύλη από έναν κοντινό αστέρα.

Σε κάθε περίπτωση, αυτές οι εκρήξεις είναι πολύ σπάνιες, αφού μέσα μόλις 3 ή 4 συμβαίνουν στον γαλαξία μας. Επομένως, η έγκαιρη παρατήρησή τους είναι πολύ κρίσιμη ώστε να μπορέσουν να συλλεχθούν περισσότερες πληροφορίες για τη διαδικασία με την οποία αυτές εξελίσσονται.

Ο Super-Kamiokande βρίσκεται σε βάθος ενός χιλιομέτρου, σε ένα παλιό ορυχείο, με σκοπό την ανίχνευση νετρίνων όχι μόνο από σουπερνόβα, αλλά και από άλλες διάφορές πηγές – όπως τον Ήλιο ή την ατμόσφαιρα. Γι’ αυτό τον σκοπό, διαθέτει μία δεξαμενή με 50.000 τόνους καθαρού νερού, η οποία περιβάλλεται από περίπου 11.000 αισθητήρες φωτονίων.

Η ανίχνευση των νετρίνων βασίζεται στο γεγονός ότι, όταν τα σωματίδια αλληλεπιδράσουν με τα μόρια νερού, παράγουν μία στιγμιαία λάμψη γαλάζιου χρώματος, γνωστή ως ακτινοβολία Τσερένκοφ.

Το υπολογιστικό σύστημα που διαθέτει πλέον η διάταξη αναλύσει σε πραγματικό χρόνο τις καταγραφές και, αν εντοπίσει κάποια ασυνήθιστα μεγάλη ροή νετρίνων, ειδοποιεί τους επιστήμονες στο Κέντρο ελέγχου του πειράματος.

Επομένως, μέσα σε λίγα λεπτά, οι επιστήμονες θα μπορούν να διαπιστώσουν κατά πόσο τα σωματίδια προέρχονται από έναν υπερκαινοφανή αστέρα στον Γαλαξία μας.

Σε αυτή την περίπτωση, θα ενημερώσουν όσες επιστημονικές ομάδες διαθέτουν τηλεσκόπια ή άλλα αστρονομικά όργανα, για να τα στρέψουν προς τη συγκεκριμένη πηγή και να συλλέξουν δεδομένα.

Εκτός από τη μελέτη των σουπερνόβα, το ίδιο σύστημα θα επιτρέψει στους επιστήμονες του Super-Kamiokande να μελετήσουν καλύτερα και τα νετρίνα.

Ο λόγος είναι πως με τις αστρικές εκρήξεις παράγονται μεγάλες ποσότητες σωματιδίων σε μικρό χρονικό διάστημα, κάτι που σημαίνει πως θα έχουν τη δυνατότητα να ερευνήσουν θεμελιώδεις ιδιότητές τους, όπως τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις ή την τιμή της μάζας τους. 

 physics4u.g 

Ξανά σε λειτουργία το ιστορικό πείραμα ανίχνευσης βαρυτικών κυμάτων

LIGO Laboratory/HANDOUT

Ένας άθλος που επαναλήφθηκε τον περασμένο Δεκέμβριο, όταν καταγράφηκαν νέα σήματα,  και πάλι από δύο μαύρες τρύπες, με μάζες 14 και 7,5 φορές μεγαλύτερες από τη μάζα του Ήλιου, οι οποίες στροβιλίζονται σε ολοένα μικρότερη απόσταση.

Του Κώστα Δεληγιάννη

Έπειτα από μία σειρά αναβαθμίσεων, για τις οποίες χρειάστηκε να παραμείνει εκτός λειτουργίας για 10 μήνες, το πείραμα Advanced LIGO στις ΗΠΑ είναι έτοιμο να ξεκινήσει ξανά. Όπως και στην πρώτη φάση της λειτουργίας του, το πείραμα θα διεξαχθεί με τη βοήθεια δύο ανιχνευτών, ενός στη Λουιζιάνα και ενός στην Ουάσιγκτον.

Πλέον, όμως, η ευαισθησία του ενός ανιχνευτή, αυτού στη Λουιζιάνα, έχει βελτιωθεί κατά 15-25%. Αντίθετα, η βελτίωση της πειραματικής διάταξης στην Ουάσιγκτον είναι πολύ μικρότερη, με την ευαισθησία του να έχει παραμείνει σχεδόν στα προηγούμενα επίπεδα.

Οι δοκιμές του αναβαθμισμένου εξοπλισμού έχουν ξεκινήσει από τις 14 Νοεμβρίου, ώστε μέσα στον επόμενο μήνα να ξεκινήσουν οι παρατηρήσεις. Αυτή η δεύτερη φάση λειτουργίας του πειράματος αναμένεται να διαρκέσει περίπου έξι μήνες.

Το Advanced LIGO πέρασε στην ιστορία ήδη από την αρχική φάση λειτουργίας του, καθώς τον Σεπτέμβριο του 2015, όταν οι ανιχνευτές του έγιναν οι πρώτες πειραματικές διατάξεις που ανίχνευσαν βαρυτικά κύματα. Σύμφωνα με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, τα βαρυτικά κύματα είναι διαταραχές που προκαλούνται από την κίνηση των υλικών σωμάτων και μεταδίδονται στο χωροχρονικό συνεχές.

Ωστόσο, ακόμη και στην περίπτωση που τα υλικά σώματα έχουν πολύ μεγάλη μάζα, οι διαταραχές είναι εξαιρετικά ασθενείς για να ανιχνευθούν. Επομένως, θα έπρεπε να μετρηθούν απειροελάχιστες χωρικές παραμορφώσεις, οι οποίες στην απόσταση Γης-Σελήνης θα ισοδυναμούσαν περίπου με τη διάμετρο ενός μόλις ατόμου.

Έτσι, παρόλο που τα βαρυτικά κύματα που εντόπισε το Advanced LIGO προέρχονταν από ένα εξαιρετικά βίαιο κοσμικό γεγονός, και συγκεκριμένα τη συγχώνευση δύο μελανών οπών με μάζες 36 και 29 φορές μεγαλύτερες από τη μάζα του Ήλιου, η ανίχνευσή τους θεωρείται πραγματικός άθλος.
Ένας άθλος που επαναλήφθηκε τον περασμένο Δεκέμβριο, όταν καταγράφηκαν νέα σήματα,  και πάλι από δύο μαύρες τρύπες, με μάζες 14 και 7,5 φορές μεγαλύτερες από τη μάζα του Ήλιου, οι οποίες στροβιλίζονται σε ολοένα μικρότερη απόσταση.

Η δεύτερη φάση ξεκινά με αισθητά βελτιωμένη ευαισθησία για τη μία από τις δύο πειραματικές διατάξεις, κάτι που σημαίνει πως το πείραμα έχει πλέον ενισχυμένες δυνατότητες. Έτσι, οι επιστήμονες εκτιμούν πως θα μπορέσουν να εντοπίσουν ακόμη περισσότερες συγχωνεύσεις μελανών οπών.

 naftemporiki.gr

Αστρονομία – Σύμπαν: Επιστημονική Ομάδα ανακαλύπτει ένα νέο τεράστιο υπερσμήνος γαλαξιών

Ομάδα αστρονόμων από τη Νότια Αφρική, την Ολλανδία, τη Γερμανία και την Αυστραλία ανακοίνωσε, στις 16 Νοεμβρίου 2016, την ανακάλυψη μιας άγνωστης μέχρι πρόσφατα σημαντικής συγκέντρωσης γαλαξιών προς τη κατεύθυνση του αστερισμού, του νότιου ημισφαιρίου, Vela (Ιστία), που το ονόμασαν το υπερσμήνος Vela (Ιστία). Η βαρυτική έλξη από αυτή την τεράστιας μάζας συγκέντρωση, στην κοσμική μας γειτονιά μπορεί να έχει μια σημαντική επίδραση στην κίνηση της τοπικής μας γαλαξιών, στην οποία περιλαμβάνεται και ο δικός μας Γαλαξίας. Μπορεί, επίσης, να βοηθήσει για να εξηγηθεί η κατεύθυνση και το εύρος της περίεργης ταχύτητας της τοπικής ομάδας, σε σχέση με την Κοσμική Μικροκυματική Ακτινοβολία Υποβάθρου.

Τα υπερσμήνη είναι οι μεγαλύτερες και πιο μαζικές δομές που γνωρίζουμε στο σύμπαν. Συνίστανται από σμήνη γαλαξιών και διαχωριστικές (μεγάλων κενών) νηματοειδείς δομές (τείχη) που εκτείνονται πάνω από 200 εκατομμύρια έτη φωτός κατά μήκος του ουρανού. Το πλέον φημισμένο υπερσμήνος είναι το Υπερσμήνος Shapley, κάπου 650 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, που περιέχει δυο δωδεκάδες σμηνών για τα οποία έχουν μετρηθεί χιλιάδες ταχύτητες γαλαξιών. Πιστεύεται ότι είναι το μεγαλύτερο του είδους στην κοσμική μας γειτονιά.

Χάρτης του σύμπαντος σε περιοχή 500 εκατομμυρίων ετών φωτός.

Η επιστημονική ομάδα, με συμμετοχή και δυο επιστημόνων από το Ινστιτούτο Max-Planck, ανακάλυψε το νέο υπερμήνος λίγο μακρύτερα (σε απόσταση 800 εκατομμυρίων ετών φωτός) το οποίο καλύπτει μια ακόμα πιο ευρεία περιοχή του ουρανού από το Υπερσμήνος Shapley. Το Υπερμήνος Vela (Ιστία) είχε περάσει απαρατήρητο εξαιτίας της θέσης του πίσω από το επίπεδο του Γαλαξία μας, όπου σκόνη και άστρα κρύβουν τους γαλαξίες που βρίσκονται πίσω, διαμορφώνοντας ένα ευρύ κενό των εξωγαλαξιακών πηγών. Τα αποτελέσματα της επιστημονικής ομάδας δείχνουν ότι το Υπερμήνος Vela (Ιστία) μπορεί να είναι τόσο μαζικό όσο το Shapley, πράγμα που υποδεικνύει ότι η επιρροή του στις τοπικές ογκώδεις ροές είναι συγκρίσιμη με αυτή του Shapley.

Η ανακάλυψη βασίστηκε σε φασματοσκοπικές παρατηρήσεις πολλαπλών αντικειμένων, χιλιάδων μερικώς καλυμμένων γαλαξιών. Παρατηρήσεις το 2012 με τον αναβαθμισμένο φασματογράφο του Νοτιοαφρικανικού Μεγάλου Τηλεσκοπίου (SALT) επιβεβαίωσε ότι οχτώ νέα σμήνη ενυπήρχαν μέσα στην περιοχή του Vela. Οι φασματοσκοπικές παρατηρήσεις, στη συνέχεια, με το Αγγλο-Αυστραλιανό Τηλεσκόπιο στην Αυστραλία, παρείχαν χιλιάδες μετατοπίσεις στο ερυθρό και αποκάλυψαν την τεράστια έκταση αυτής της νέας δομής.

Το νέο ανακαλυφθέν υπερσμήνος Vela προς τον αστερισμό Vela – στην ελληνική (τα) Ιστία – που παλιότερα ήταν τμήμα (τα ιστία) του αστερισμού της Αργούς.

«Αυτή η ανακάλυψη δείχνει ότι το υπερσμήνος Vela έχει μια σημαντικά υψηλότερη πυκνότητα ύλης από τον μέσο όρο, καθιστώντας το εμφανώς μεγάλη δομή», δηλώνουν οι επιστήμονες από το Ινστιτούτο Max-Planck. Όμως υπάρχουν πολλά ακόμη να γίνουν – απαιτούνται περαιτέρω επαναληπτικές παρατηρήσεις για να αποκαλυφθεί η πλήρης έκταση, η μάζα και η επιρροή του υπερσμήνους Vela. Μέχρι τώρα η περιοχή αυτή του ουρανού είχε προσεγγιστεί σποραδικά, ενώ το πλησιέστερο στον Γαλαξία μας μέρος δεν ανιχνεύθηκε, επειδή πυκνά άστρα και στρώματα σκόνης μπλοκάρουν τη θέα. Οι σχεδιαζόμενες παρατηρήσεις με τις νέες ραδιοαστρονομικές εγκαταστάσεις MeerKAT θα βοηθήσουν ιδιαίτερα τη χαρτογράφηση αυτής της κρυμμένης περιοχής, ενώ θα ληφθούν περαιτέρω οπτικές μετατοπίσεις στο ερυθρό με το νέο φασματογράφο ευρέος πεδίου.

Πηγή: Max Planck Institutes
 el.wikipedia.org


Περισσότερα στη δημοσίευση: Discovery of a supercluster in the ZOA in Vela. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

 egno.gr 

Νέα εντυπωσιακή φωτογραφία του νάνου πλανήτη Δήμητρα με τη μυστηριώδη λάμψη.

Το σκάφος Dawn (Αυγή) της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA) τράβηξε ίσως τις καλύτερες μέχρι σήμερα φωτογραφίες της Δήμητρας, του νάνου πλανήτη που βρίσκεται στη ζώνη των αστεροειδών μεταξύ 'Αρη-Δία.

Το Dawn φωτογράφησε τον κρατήρα Occator (Σβαρνιστής - όνομα αγροτικού θεού των Ρωμαίων), που έχει πλάτος 92 χιλιομέτρων και βάθος τεσσάρων χιλιομέτρων, όπου φαίνεται καθαρά η έντονα φωτεινή περιοχή στο κέντρο, η οποία έχει τόσο προβληματίσει τους επιστήμονες για την προέλευσή της.

Σύμφωνα με τις τελευταίες ενδείξεις, η μυστηριώδης ανάκλαση προέρχεται από άλατα μέσα στον κρατήρα, τα οποία είναι υπολείμματα που παρέμειναν εκεί, όταν κάποιο αλμυρό υγρό ανάβλυσε από το υπέδαφος, πάγωσε και τελικά εξαχνώθηκε, καθώς ο πάγος μετατράπηκε σε ατμούς.

Είναι η πέμπτη φορά που η «Αυγή» πέρασε πάνω από τη Δήμητρα σε ύψος 1.480 χιλιομέτρων. Ήδη το σκάφος ανέβηκε σε ύψος 7.200 χιλιομέτρων για το επόμενο πέρασμά του.

To Dawn είναι το πρώτο σκάφος που έφθασε στη Δήμητρα τον Μάρτιο του 2015 και έκτοτε την μελετά με την κάμερα και τα επιστημονικά όργανά του. Προηγουμένως, μεταξύ Ιουλίου 2011-Σεπτεμβρίου, είχε επισκεφθεί τον πρωτοπλανήτη Εστία, ένα από τα μεγαλύτερα σώματα στη ζώνη των αστεροειδών.

Δείτε τη εικόνα:

Πηγή:enikos.gr
 Εικόνα: NASA

Το Ηλιακό Σύστημα μεγαλώνει

Η ανακάλυψη ενός νάνου πλανήτη (του V774104) που αποτελεί το πιο μακρινό γνωστό μέλος του ηλιακού συστήματος ανοίγει τον δρόμο για τον εντοπισμό και άλλων σωμάτων που οι αστρονόμοι θεωρούν ότι περιφέρονται σε άγνωστες περιοχές της κοσμικής γειτονιάς μας.

Η πρόσφατη ανακάλυψη του V774104, ενός νάνου πλανήτη σε απόσταση από τον Ήλιο εκατό φορές μεγαλύτερη από αυτήν της Γης, χαιρετίστηκε ως η ανακάλυψη του πιο μακρινού γνωστού μέλους του Ηλιακού Συστήματος.

Όμως είναι σίγουρο ότι στο μέλλον θα ανακαλυφθούν και άλλα, πιο απομακρυσμένα από αυτό σώματα, ενώ μερικά από τα ήδη γνωστά θα μετακινηθούν, ακολουθώντας την τροχιά τους, σε μεγαλύτερες αποστάσεις.

Η σημασία της νέας ανακάλυψης έγκειται στο γεγονός ότι αυτός ο νάνος πλανήτης είναι πολύ πιθανό να ανήκει σε έναν πληθυσμό ουράνιων σωμάτων, οι τροχιές των οποίων παρουσιάζουν ένα δυσεξήγητο χαρακτηριστικό: το πλησιέστερο προς τον Ηλιο σημείο της τροχιάς τους, το περιήλιο, βρίσκεται έξω από την τροχιά του Ποσειδώνα. 

Οι κομήτες μεταφέρουν στο εσωτερικό Ηλιακό Σύστημα πληροφορίες από το εξωτερικό τμήμα του

Μία από τις θεωρίες που προτάθηκαν για την ερμηνεία αυτού του χαρακτηριστικού είναι η ύπαρξη ενός απομακρυσμένου, ένατου πλανήτη του Ηλιακού Συστήματος. Ο υπολογισμός της τροχιάς του V774104, με τη βοήθεια παρατηρήσεων που θα πραγματοποιηθούν τον επόμενο χρόνο, θα βοηθήσει στην αξιολόγηση αυτής της θεωρίας.

Άγνωστες περιοχές

Το Ηλιακό Σύστημα καταλαμβάνει μια σφαίρα με ακτίνα 100.000 φορές την απόσταση Γης – Ηλιου, η οποία ονομάζεται αστρονομική μονάδα (astronomical unit, AU) και ισούται με 150.000.000 χιλιόμετρα. Από όλη αυτή την τεράστια έκταση, σήμερα γνωρίζουμε καλά μόνο την κεντρική περιοχή της, ακτίνας μόλις 30 AU, στην οποία κινούνται οι 8 γνωστοί πλανήτες και μερικά άλλα μικρά σώματα, όπως οι νάνοι πλανήτες Δήμητρα και Πλούτωνας, καθώς και οι αστεροειδείς.

Για ένα μεγάλο χρονικό διάστημα η μοναδική πληροφορία που είχαμε για την εξωτερική περιοχή του Ηλιακού Συστήματος ήταν οι κομήτες, που σε ένα μικρό τμήμα της τροχιάς τους περνούν από την κεντρική περιοχή του και γίνoνται αντιληπτοί από τη φωτεινή ουρά τους.

Με βάση τα χαρακτηριστικά που έχουν οι τροχιές των κομητών, οι αστρονόμοι είχαν υποθέσει την ύπαρξη δύο – άγνωστων τότε – περιοχών του Ηλιακού Συστήματος, πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα: της ζώνης Ετζγουερθ – Κάιπερ και του νέφους του Οορτ. Η ζώνη Ετζγουερθ – Κάιπερ είναι ένας δακτύλιος μεταξύ 30 και 50 AU και προτάθηκε ως η πηγή των κομητών μικρής περιόδου, οι τροχιές των οποίων βρίσκονται λίγο-πολύ πάνω στο ίδιο επίπεδο, αυτό της τροχιάς του Δία. Το νέφος του Οορτ έχεισφαιρική συμμετρία, εκτείνεται σε μια περιοχή από 1.000 ως 100.000 αστρονομικές μονάδες και προτάθηκε ως η πηγή των κομητών μεγάλης περιόδου, τα επίπεδα της τροχιάς των οποίων έχουν τυχαίο προσανατολισμό.

Η ύπαρξη της ζώνης Ετζγουερθ – Κάιπερ επιβεβαιώθηκε παρατηρησιακά το 1992, όταν ανακαλύφθηκε το δεύτερο σώμα αυτής της ζώνης – το πρώτο ήταν ο Πλούτωνας – και έκτοτε έχουν ανακαλυφθεί πάνω από 200. Θα έλεγε κανείς ότι ήταν μια μεγάλη επιτυχία του επαγωγικού τρόπου σκέψης – μόνο που, όπως αποδείχθηκε εκ των υστέρων, πηγή των κομητών μικρής περιόδου δεν είναι η ζώνη Ετζγουερθ – Κάιπερ αλλά μια τρίτη ομάδα ουράνιων σωμάτων, ο σκεδασμένος δίσκος (scattered disk). Σε αυτή την τελευταία ομάδα ανήκει η Έρις, που κατείχε το ρεκόρ του πιο απομακρυσμένου σώματος προτού ανακαλυφθεί ο νάνος πλανήτης V774104, ο οποίος σήμερα βρίσκεται σε απόσταση 103 AU.

 

Τα περιήλια των μελών της ζώνης Ετζγουερθ – Κάιπερ και του σκεδασμένου δίσκου βρίσκονται κοντά στην τροχιά του Ποσειδώνα. Ως σήμερα είχαν ανακαλυφθεί και δύο σώματα πέρα από τη ζώνη Ετζγουερθ – Κάιπερ, η Σέντνα και το VP113, που ορισμένοι αστρονόμοι θεωρούν ότι ανήκουν στο εσωτερικό νέφος του Οορτ – αλλά άλλοι όχι. Το περιήλιο αυτών των σωμάτων βρίσκεται σημαντικά πέρα από τη ζώνη Ετζγουερθ – Κάιπερ, και έτσι για θεωρητικούς λόγους αποκλείεται να «εκσφενδονίστηκαν» στη σημερινή τροχιά τους από τη βαρυτική έλξη του Ποσειδώνα, λόγω εγγύτατης προσέγγισης σε αυτόν. Αυτό το φαινόμενο είναι η γνωστή βαρυτική υποβοήθηση, που χρησιμοποιούμε για να στείλουμε διαστημόπλοια σε μεγάλες αποστάσεις.

Μια πιθανή ερμηνεία του μεγάλου περιηλίου αυτών των σωμάτων είναι ότι «εκσφενδονίστηκαν» από έναν – άγνωστο ως σήμερα – πλανήτη του Ηλιακού Συστήματος, ο οποίος κινείται σε μεγάλη απόσταση από τον Ηλιο. Το σενάριο αυτό συμφωνεί και με προσομοιώσεις της δημιουργίας του Ηλιακού Συστήματος, σύμφωνα με τις οποίες οι αέριοι γίγαντες του Ηλιακού Συστήματος ήταν αρχικά πέντε, εκ των οποίων ο ένας «εκσφενδονίστηκε» σε μεγάλη απόσταση από τη βαρυτική έλξη των υπόλοιπων τεσσάρων (Δία, Κρόνου, Ουρανού και Ποσειδώνα).

«Κρυμμένος» ένατος πλανήτης;

Αν φαίνεται θαύμα της τεχνολογικής προόδου των τηλεσκοπίων το ότι παρατηρήσαμε ένα ετερόφωτο σώμα με διάμετρο 1.000 χιλιόμετρα σε απόσταση 15 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων, τι θα πρέπει να πούμε για τον υπολογισμό της απόστασής του;

Η βασική αρχή αυτής της μέτρησης είναι βέβαια σχετικά απλή, και μπορούμε να την καταλάβουμε με ένα απλό παράδειγμα. Σκεφθείτε ότι ταξιδεύετε με το αυτοκίνητό σας σε έναν αυτοκινητόδρομο που περιβάλλεται από μακρινά βουνά και παρατηρείτε ένα δέντρο σε απόσταση μερικών εκατοντάδων μέτρων από εσάς. Λόγω της κίνησης του αυτοκινήτου το δέντρο φαίνεται να προβάλλεται σε συνεχώς διαφορετικά σημεία της εικόνας των βουνών, ενώ ούτε το δέντρο ούτε τα βουνά κινούνται στην πραγματικότητα.

Από τη φαινόμενη ταχύτητα κίνησης του δέντρου μπορούμε να υπολογίσουμε την απόστασή του. Κάτι παρόμοιο συμβαίνει και με τα μακρινά σώματα του Ηλιακού Συστήματος. Περιφέρονται τόσο αργά γύρω από τον Ήλιο, ώστε για χρονικό διάστημα μερικών ωρών μπορούμε να τα θεωρήσουμε ακίνητα. Έτσι, η θέση τους σε σχέση με τα μακρινά αστέρια φαίνεται να αλλάζει διαρκώς, λόγω της κίνησης της Γης (γύρω από τον άξονά της και περί τον Ήλιο).

Το πρόβλημα είναι ότι αυτή η «κίνηση» είναι εξαιρετικά αργή. Στην περίπτωση του νάνου πλανήτη V774104 είναι μόλις 1,5 δεύτερα λεπτά της μοίρας ανά ώρα, της ίδιας τάξης μεγέθους με το πιθανό σφάλμα που εισάγουν στην εικόνα οι διαταραχές της ατμόσφαιρας! Μετά τη μέτρηση αυτής της γωνίας και τον υπολογισμό της απόστασης, οι αστρονόμοι της ομάδας παρατήρησης, κάνοντας μια εκτίμηση για την ανακλαστική ικανότητα της επιφάνειας του σώματος, μπόρεσαν να εκτιμήσουν και τις διαστάσεις του.

Ο υπολογισμός της τροχιάς του είναι, όμως, πολύ πιο δύσκολη υπόθεση. Θα πρέπει να έχουμε στη διάθεσή μας τουλάχιστον τρεις παρατηρήσεις για να υπολογίσουμε τα στοιχεία της τροχιάς του, δηλαδή μεγάλο ημιάξονα, εκκεντρότητα και κλίση ως προς την τροχιά του Δία.

Σημειώνω ότι οι παρατηρήσεις θα πρέπει να απέχουν πολλούς μήνες η μία από την άλλη, γεγονός απαραίτητο για να έχουμε μικρό σφάλμα στον υπολογισμό των στοιχείων. Αν προκύψει ότι το περιήλιό του είναι μεγαλύτερο από 35 αστρονομικές μονάδες, τότε θα έχουμε ανακαλύψει και ένα τρίτο σώμα του λεγόμενου εσωτερικού νέφους του Οορτ και, ίσως, μία ακόμη θετική ένδειξη για έναν μακρινό, ένατο πλανήτη του Ηλιακού Συστήματος.

του Χάρη Βάρβογλη, καθηγητή του Τμήματος Φυσικής του ΑΠΘ
 physics4u.gr 

Βαρύτητα: Μια νέα «θεωρία» για τη Βαρύτητα προτείνεται για να εξηγήσει την υπόθεση της Σκοτεινής Ύλης.

Μια νέα «θεωρία» για τη βαρύτητα μπορεί να εξηγήσει τις περίεργες κινήσεις των άστρων στους γαλαξίες. Η «αναδυόμενη βαρύτητα», όπως ονομάζεται η νέα «θεωρία», προβλέπει ακριβώς την ίδια απόκλιση των κινήσεων η οποία συνήθως εξηγείται με την εισαγωγή σκοτεινής ύλης στην θεωρία. Ο καθηγητής Erik Verlinde (εικόνα), αναγνωρισμένος ειδικός στην θεωρία των χορδών, στο Πανεπιστήμιο του Amsterdam και στο Ινστιτούτο για τη θεωρητική φυσική Δέλτα, δημοσίευσε πρόσφατα μια νέα μελέτη με την οποία επεκτείνει τις δικές του ρηξικέλευθες απόψεις για τη φύση της βαρύτητας.

Το 2010, ο Erik Verlinde εξέπληξε τον κόσμο με μια τελείως νέα θεωρία βαρύτητας. Σύμφωνα με τον Verlinde, η βαρύτητα δεν είναι μια στοιχειώδης δύναμη της φύσης, αλλά ένα αναδυόμενο φαινόμενο. Με τον ίδιο τρόπο που η θερμότητα προκύπτει από την κίνηση των μικροσκοπικών σωματιδίων, η βαρύτητα αναδύεται από τις αλλαγές των στοιχειωδών bits πληροφορίας, που αποθηκεύεται στην ίδια την δομή του χωρόχρονου.

Ο νόμος του Newton, από την πληροφορία: Στο άρθρο του 2010, ο Verlinde έδειξε, πώς ο περίφημος δεύτερος νόμος του Newton, [ο οποίος περιγράφει πώς πέφτουν τα μήλα από τα δένδρα και πώς παραμένουν σε τροχιά οι δορυφόροι], μπορεί να παραχθεί από αυτά τα υποκείμενα μικροσκοπικά δομικά στοιχεία. Επεκτείνοντας την προηγούμενη εργασία, αλλά και το έργο που παρήχθη από άλλους, ο Verlinde τώρα δείχνει πώς να κατανοήσουμε τις περίεργες συμπεριφορές των άστρων στους γαλαξίες χωρίς να προστεθεί η αινιγματική σκοτεινή ύλη.

Αινιγματικές ταχύτητες άστρων: Οι εξωτερικές περιοχές των γαλαξιών, όπως του δικού μας Γαλαξία, περιφέρονται πολύ γρηγορότερα γύρω από το κέντρο που μπορεί να υπολογίζεται από την ποσότητα της συνηθισμένης ύλης, όπως τα άστρα, οι πλανήτες και τα διαστρικά αέρια. Κάτι άλλο πρέπει να παράγει το απαιτούμενο ποσό βαρυτικής δύναμης και έτσι εισέρχεται στο προσκήνιο η σκοτεινή ύλη. Η σκοτεινή ύλη φαίνεται να κυριαρχεί στο σύμπαν μας: περισσότερο από το 80% όλης της μάζας πρέπει να έχει σκοτεινή φύση. Μέχρι τώρα, τα υποτιθέμενα σωμάτια σκοτεινής ύλης δεν έχουν παρατηρηθεί, παρά τις πολλές προσπάθειες για την ανίχνευσή τους.

Δεν χρειάζεται η σκοτεινή ύλη: Σύμφωνα με τον Erik Verlinde, δεν υπάρχει ανάγκη να προστεθεί ένα μυστήριο σωμάτιο σκοτεινής ύλης στην θεωρία. Στη νέα μελέτη που δημοσιεύθηκε στον ιστότοπο προδημοσίευσης ArXiv, ο Verlinde δείχνει πως η θεωρία του για την βαρύτητα προβλέπει με ακρίβεια τις ταχύτητες με τις οποίες τα άστρα περιφέρονται γύρω από το κέντρο του Γαλαξία μας, όπως την κίνηση των άστρων σε άλλους γαλαξίες. «Έχουμε στοιχεία ότι αυτή η νέα άποψη για την βαρύτητα πραγματικά συμφωνεί με τις παρατηρήσεις», λέει ο Verlinde. «Σε μεγάλες κλίμακες, η βαρύτητα μοιάζει απλά να μην συμπεριφέρεται με τον τρόπο που προβλέπει η θεωρία του Einstein».
Με την πρώτη ματιά, η «θεωρία» του Verlinde έχει χαρακτηριστικά παρόμοια με τροποποιημένες θεωρίες βαρύτητας όπως η MOND (modified Newtonian Dynamics), που προτάθηκε από τον Ισραηλινό φυσικό Mordehai (Moti) Milgrom, καθηγητή στο τμήμα Σωματιδιακής Φυσικής και Αστροφυσικής στο Ινστιτούτο Weizmann, στο Ισραήλ. Ωστόσο, όπου η MOND ρυθμίζει την θεωρία για να ταιριάζει στις παρατηρήσεις, η «θεωρία» του Verlinde ξεκινά από πρώτες αρχές. «Ένα τελείως διαφορετικό σημείο εκκίνησης», σύμφωνα με τον Verlinde.

Προσαρμόζοντας την ολογραφική αρχή: Ένα από τα συστατικά στη θεωρία του Verlinde είναι μια προσαρμογή της ολογραφικής αρχής, η οποία εισήχθη από τον δάσκαλό του Gerard ’t Hooft (Βραβείο Nobel 1999, Πανεπιστήμιο της Ουτρέχτης) και τον Leonard Susskind (Πανεπιστήμιο Stanford). Σύμφωνα με την ολογραφική αρχή, όλη η πληροφορία σε ολόκληρο το σύμπαν μπορεί να περιγραφεί σε μια γιγάντια φανταστική σφαίρα γύρω του. Ο Verlinde τώρα δείχνει ότι αυτή η ιδέα δεν είναι αρκετά σωστή: μέρος της πληροφορίας στο σύμπαν μας περιέχεται στον ίδιο το χώρο.

Όλη η πληροφορία αποθηκεύεται αυστηρά στο όριο (αριστερά) η πληροφορία αποθηκεύεται σε όλο τον χώρο (δεξιά)

Η Πληροφορία στο μεγαλύτερο μέρος: Αυτή η επιπλέον πληροφορία απαιτήθηκε για να περιγραφεί αυτό το άλλο σκοτεινό συστατικό του σύμπαντος: τη σκοτεινή ενέργεια, η οποία είναι υπεύθυνη για την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος. Ερευνώντας τις επιδράσεις αυτής τις πρόσθετης πληροφορίας στην συνηθισμένη ύλη, ο Verlinde έφτασε σε ένα συναρπαστικό συμπέρασμα. Ενώ η συνηθισμένη βαρύτητα μπορεί να κωδικοποιηθεί χρησιμοποιώντας την πληροφορία στην φανταστική σφαίρα γύρω από το σύμπαν, μόνο – όπως έδειξε στην εργασία του το 2010 – το αποτέλεσμα της πρόσθετης πληροφορίας στο μεγαλύτερο μέρος του διαστήματος είναι μια δύναμη που ταιριάζει πολύ καλά σε αυτό που μέχρι στιγμής αποδίδεται στην σκοτεινή ύλη.

Στα πρόθυρα μιας επιστημονικής επανάστασης: Η βαρύτητα έχει επιτακτική ανάγκη νέων προσεγγίσεων, όπως αυτής του Verlinde, καθώς δεν συνδυάζεται καλά με την κβαντική φυσική. Και οι δυο θεωρίες, τα διαμάντια του στέμματος της φυσικής του 20_ου αιώνα, δεν μπορούν να αληθεύουν ταυτόχρονα. Τα προβλήματα εμφανίζονται σε ακραίες συνθήκες: κοντά στις μαύρες τρύπες ή στη διάρκεια της Μεγάλης Έκρηξης. «Πολλοί θεωρητικοί φυσικοί, όπως εγώ, εργάζονται για μια αναθεώρηση της θεωρίας και έχουν γίνει ορισμένες σημαντικές πρόοδοι. Μπορεί να είμαστε στα πρόθυρα μιας νέας επιστημονικής επανάστασης που θα αλλάξει ριζικά τις απόψεις μας στην ίδια τη φύση του χώρου, του χρόνου και της βαρύτητας», σχολίασε ο Verlinde.
video (παρακολουθήστε τον Erik Verlinde):

Πηγή: Delta Institute for Theoretical Physics

Περισσότερα στη δημοσίευση: Emergent Gravity and the Dark Universe
egno.gr 

ΑΝΙΧΝΕΥΟΝΤΑΣ ΤΗΝ ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ II

Εδώ το πρώτο μέρος

Παναγιώτης Χαρίτος

Φυσικός | Ευρωπαϊκός Οργανισμός Πυρηνικής Φυσικής (CERN) | Επιστημονικός Συνεργάτης E-Learning ΕΚΠ

Πριν λίγες ημέρες ανακοινώθηκε από την Αμερικανική Επιτροπή Ενέργειας η έγκριση της κατασκευής ενός νέου πειράματος για την ανίχνευση της σκοτεινής ύλης. Το LUX-ZEPLIN (LZ) έχει 100πλάσια ευαισθησία από προηγούμενα πειράματα και σύμφωνα με την ανακοίνωση θα αναζητήσει τα ίχνη ενός υποθετικού είδους σωματιδίων που ονομάζονται «ασθενώς αλληλεπιδρώντα βαρέα σωματίδια» (WIMP). Πρόκειται για ένα από τα επικρατέστερα υποψήφια σωματίδια σκοτεινής ύλης και η ανακάλυψή τους θα απαντήσει σε ένα από τα μεγαλύτερα ερωτήματα της σύγχρονης φυσικής. Πώς όμως μπορούμε να παρατηρήσουμε την σκοτεινή ύλη και ποιά είναι τα υποψήφια σωματίδια;

Όπως περιγράψαμε στο προηγούμενο σημείωμα, μια σειρά παρατηρήσεων μας οδηγεί στο συμπέρασμα πως το μεγαλύτερο μέρος της ύλης του Σύμπαντος διαφέρει από την ύλη από την οποία είμαστε φτιαγμένοι εμείς, η οθόνη του υπολογιστή σας και ο Ήλιος μας. Η λεγόμενη «σκοτεινή ύλη» καταλαμβάνει το 25% του Σύμπαντος, ενώ την ίδια στιγμή η ορατή ύλη μόνο το 4-6%.
Η μελέτη της σκοτεινής ύλης αποτελεί σήμερα μια από τις μεγαλύτερες προκλήσεις της πειραματικής φυσικής. Η ανίχνευση σωματιδίων «σκοτεινής ύλης» και η μελέτη του τρόπου, που αλληλεπιδρούν με την «ορατή» ύλη, μπορεί να μας δώσει μια βαθύτερη κατανόηση της φύσης και στην επαναδιατύπωση των θεωριών που την περιγράφουν.

Εύλογα γεννιέται το ερώτημα: Πώς μπορούμε να παρατηρήσουμε κάτι που από τη φύση του δεν αλληλεπιδρά με το ορατό φως ή για την ακρίβεια με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία; Για να απαντήσουμε θα πρέπει να κάνουμε ορισμένες υποθέσεις σχετικά με τη φύση της σκοτεινής ύλης, προκειμένου να σχεδιάσουμε τα κατάλληλα πειράματα για την ανίχνευσή της.
Σε γενικές γραμμές, σήμερα, υπάρχουν δύο «οικογένειες» σκοτεινής ύλης που ερευνούν οι επιστήμονες: η βαρυονική και η μη βαρυονική.

Η πρώτη είναι συνηθισμένης μορφής ύλη, η οποία για κάποιο λόγο δεν εκπέμπει κάποιας μορφής ακτινοβολία, που θα την καθιστούσε ορατή. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελούν τα MACHO’s: (Massive Compact Halo Objects), δηλαδή Μεγάλης Μάζας Συμπαγή Αντικείμενα της Άλω.

Τέτοια αντικείμενα μπορούν να είναι καφέ νάνοι με μάζες κάτω από 0,08 της μάζας του Ήλιου ή άλλα αντικείμενα με μάζα κοντά στη μάζα του Δία (0.001 της μάζας του Ήλιου). Εναλλακτικά, τα MACHO θα μπορούσαν να είναι μελανές οπές με μάζες 10-100 φορές την μάζα του Ήλιου. Αν ο περιγαλαξιακός χώρος αποτείται από ΜACHOs, τότε, όταν ένα από αυτά περάσει πολύ κοντά στην γραμμή όρασης μεταξύ ενός παρατηρητή και ενός μακρινού άστρου υποβάθρου, το βαρυτικό του πεδίο θα καμπυλώσει το φως του άστρου και η φωτεινότητα του αστεριού θα αυξηθεί προσωρινά σε όλα τα μήκη κύματος.

Πρόκειται για ένα φαινόμενο γνωστό ως βαρυτική μικροεστίαση. Για την ανίχνευση σκοτεινής ύλης που μπορεί να έχει την μορφή MACHOs απαιτείται παρακολούθηση πολλών άστρων για μεγάλα διαστήματα, προκειμένου να καταγραφούν τέτοιες αλλαγές στη φωτεινότητα. Τρεις διαφορετικές ερευνητικές ομάδες, το MACHOS, EROS, OGLE παρατήρησαν εκατομμύρια άστρα στο μεγάλο και το μικρό νέφος του Μαγγελάνου και στη γαλαξιακή μας γειτονιά. Μάλιστα, το OGLE III που παρατήρησε το νέφος του Μαγγελάνο παρατήρησε σε διάστημα 7 ετών 4 περιπτώσεις που μπορεί να οφείλονται στο φαινόμενο του βαρυτικού φακού. Ωστόσο μέχρι σήμερα τα γεγονότα μικροεστίασης, που έχουν παρατηρηθεί δεν είναι αρκετά για να εξηγήσουν όλη την ποσότητα της βαρυτικά παρατηρούμενης σκοτεινής ύλης στον περιγαλαξιακό χώρο.  

Η μη-βαρυονική σκοτεινή ύλη

Τα σενάρια της μη-βαρυονικής σκοτεινής ύλης στηρίζονται στο γεγονός πως τα σωματίδια που περιγράφονται από το Καθιερωμένο Μοντέλο δεν μπορούν να αποτελούν τη σκοτεινή ύλη. Σύμφωνα με αυτά τα σενάρια, η σκοτεινή ύλη μπορεί να αποτελείταια από βαριά νετρίνο - για τα οποία θα μιλήσουμε σε άλλο σημείωμα - ή από δύο άλλες κατηγορίες σωματιδίων που είναι τα αξιόνια και τα WIMPs. Eπιπλέον, όπως η ορατή ύλη αποτελείται από μια ποικιλία σωματιδίων, όπως τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια, δεν θα ήταν παράλογο να περιμένει κανείς πως και η σκοτεινή ύλη θα αποτελείται από διαφορετικά είδη σωματιδίων.

Αξιόνια

Αναφέραμε πως τα σωµατίδια της σκοτεινής ύλης θα πρέπει να είναι ευσταθή σε κοσµολογικές χρονικές κλίµακες, διαφορετικά θα είχαν ήδη διασπασθεί. Επιπλέον, δεν θα πρέπει να αλληλεπιδρούν ηλεκτροµαγνητικά µε την ύλη, καθώς ήδη αναφέραμε πως η σκοτεινή ύλη ούτε απορροφά, ούτε εκπέμπει φως.

Στο πλαίσιο του Καθιερωµένου Προτύπου των αλληλεπιδράσεων, οι σηµαντικότεροι υποψήφιοι που πληρούν τις παραπάνω προυποθέσεις, εκτός από τα νετρίνα, είναι τα αξιόνια ή σωματίδια σαν τα αξιόνια [ALP=axionlike-particles]. Τα αξιόνια μπορεί επίσης να βοηθήσουν να λυθεί ένας γρίφος στο Καθιερωμένο Πρότυπο που αφορά την παρατηρούμενη ασυμμετρία μεταξύ της ύλης και της αντιύλης στο Σύμπαν. Πρόκειται για τη λεγόμνη παραβίαση της συμμετρίας CP, η οποία όμως μπορεί να εξηγηθεί, αν πράγματι καταφέρναμε να ανιχνεύσουμε κάποιο αξιόνιο.

Τα αξιόνια είναι σωματίδια με εξαιρετικά μικρή μάζα, από 1 μeV μέχρι 1 eV, δηλαδή το ένα εκατομμυριοστό του ηλεκτρονίου. Μάζες πέραν αυτού του εύρους φαίνονται απίθανες εξαιτίας θεωρητικών και αστροφυσικών παρατηρήσεων. Επίσης, είναι ηλεκτρικά ουδέτερα και αλληλεπιδρούν πολύ ασθενώς με την ύλη.

Αν τα αξιόνια παράχθηκαν στο πρώιμο σύμπαν, τότε θα μπορούσαν να ευθύνονται για το σύνολο ή για ένα σημαντικό κλάσμα της ψυχρής σκοτεινής ύλης. Συγκεκριμένα, μια πυκνότητα της τάξης των 10¹⁴ αξιονίων/cm³ είναι συμβατή με τη συνολική πυκνότητα του Σύμπαντος που βλέπουμε.

Τα αξιόνια μπορούν να ανιχνευθούν μέσου της αλληλεπίδρασής τους με φωτόνια υπό την παρουσία μαγνητικού πεδίου. Βασική αρχή, που χρησιμοποιείται στην ανίνχευση, είναι η μετατροπή αξιονίων σε φωτόνια και αντιστρόφως. Πρόκειται για το φαινόμενο Primakoff,  στο οποίο η αλληλεπίδραση δύο φωτονίων υπό την επίδραση πολύ ισχυρού ηλεκτρομαγνητικού πεδίου μπορεί να οδηγήσει σε παραγωγή αξιονίων και αντιστρόφως η αλληλεπίδραση ενός αξιονίου με ένα δυνητικό φωτόνιο σε ανιχνεύσιμο φωτόνιο.

Στην πρώτη περίπτωση ένας αριθμός φωτονίων που διαπερνά ένα μαγνητικό πεδίο μπορεί να μετατρέπεται σε αξιόνια. Με έναν παρόμοιο μηχανισμό αξιόνια θα παράγονται στον Ήλιο καθώς το φως διαπερνά το μαγνητικό του πεδίο. Συγκεκριμένα, αξιόνια θα παράγονται καθώς φωτόνια πολύ υψηλής ενέργειας διαπερνούν τα ισχυρά ηλεκτρομαγνητικά του πεδία. Η μέτρηση αξιονίων, που μπορεί να παραγόνται στον Ήλιο, ήταν ένας από τους βασικούς πειραματικούς στόχους του πειράματος CAST - ενος ηλιακού τηλεσκοπίου που λειτουργεί στο CERN από το 2003.

Το πείραμα CAST που ψάχνει για ηλιακα αξιόνια χρησιμοποιώντας έναν από τους διπολικούς μαγνήτες που αναπτύχθηκαν για τον LHC. (Credits@CERN).

Το τηλεσκόπιο είναι κατασκευασμένο από ένα μαγνητικό δίπολο που χρησιμοποιεί ο LHC και κοίλους σωλήνες που ενεργούν ως οπτικοί σωλήνες. Για να μπορέσει ο μαγνήτης να λειτουργεί σε υπεραγώγιμη κατάσταση, παρέχεται σε κρυογονική υποδομή που χρησιμοποιήθηκε στο πείραμα DELPHI. Το κατοπτρικό σύστημα εστίασης ακτίνων Χ έχει παραχωρηθεί από Γερμανικό διαστημικό πρόγραμμα. Μέχρι σήμερα το CAST δεν έχει ανιχνεύσει κάποιο αξιόνιο, ωστόσο οι ερευνητές έχουν καταφέρει να περιορίσουνν σημαντικά το πιθανό εύρος μαζών που μπορούν να έχουν τα αξιόνια.
Στην αντίθετη περίπτωση, που τα φωτόνια μετατρέπονται σε αξιόνια, στηρίζονται πειράματα της κατηγορίας «διάδοση φωτός μέσα από έναν τοίχο». Ένα από αυτά είναι και το πείραμα OSQAR του CERN, όπου μια δέσμη laser διέρχεται μέσα από μαγνητικό πεδίο 9 Τ (περίπου 360.000 φορές το μαγνητικό πεδίο της Γης). Αυτό το μαγνητικό πεδίο θα μπορούσε να μετατρέψει ορισμένα από τα φωτόνια της δέσμης lazer σε αξιόνια. Η δέσμη laser περνάει από έναν θάλαμο κενού, που εμποδίζει τα φωτόνια να περάσουν, ενώ ταυτόχρονα θα επέτρεπε στα αξιόνια να διέλθουν ανενόχλητα. Αν δουν φως στην άλλη άκρη του θαλάμου τότε μπορούμε να υποθέσουμε πως ορισμένα από τα αξιόνια μετατράπηκαν σε φως. Όσο μεγαλύτερο το ηλεκτρομαγνητικό πεδίο, τόσο μεγαλύτερη και η πιθανότητα κάποιο από τα αξιόνια να μετατραπεί σε φωτόνιο.

Τέλος, ένα ακόμη πείραμα που προσπαθεί να ανιχνεύσει αξιόνια μέσω του μετασχηματισμού τους σε φως είναι το Axion Dark Matter eXperiment (ADMX). Το πείραμα είναι εγκατεστημένο στο Κέντρο Πειραματικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Washington. Αν τα αξιόνια έχουν πολύ μικρές μάζες, τότε αξιόνια από τη γαλαξιακή άλω θα μπορούσαν να μετατρέπονται σε φως στην περιοχή των μικροκυμάτων. Τα μικροκύματα αυτά μπορούν να ανιχνευτούν από τη διάταξη του ADMX.  Συγκεκριμένα, μια πρόσφατη αναβάθμιση του πειράματος εστιάζει στην ανίχνευση αξιονίων με μάζα από 10 μeV μέχρι 100 μeV.

WIMPs, δηλαδή Ασθενώς Αλληλεπιδρώντα Βαριά Σωµατίδια...

Φεύγοντας από το καθιερωμένο πρότυπο, ένας άλλος τύπος σωματιδίων, που έχουν προταθεί ως σωματίδια σκοτεινής ύλης, είναι τα WIMPs, δηλαδή τα Ασθενώς Αλληλεπιδρώντα Βαριά Σωµατίδια. Πρόκειται για σωματίδια που μπορούν να ανιχνευθούν έμμεσα ή άμεσα, ενώ οι μάζες τους βρίσκονται στην περιοχή από 10 GeV μέχρι μερικά TeV. Υπάρχουν και άλλοι τύποι σωματιδίων όπως τα cryptons, τα branons και καταστάσεις Kaluza-Klein, που προκύπτουν από θεωρίες που περιλαµβάνουν επιπλέον διαστάσεις, αλλα θα εστιάσουμε στο WIMPS καθώς σε αυτά έχει επικεντρωθεί μεγάλο κομμάτι της πειραματικής έρευνας. Σύμφωνα με τα όσα πιστεύουμε για τον αριθμό και τη μάζα τους, ανα δευτερόλεπτο βομβαρδίζουν τη γη περίπου 100.000 WIMPS με μια ταχύτητα (220km/s) ανα κυβικό εκατοστό.

Δεδομένου ότι υποθέτουμε πως τα WIMPs αλληλεπιδρούν μέσω της ασθενούς πυρηνικής δύναμης, η αλληλεπίδρασή τους με τη συνηθισμένη ύλη θα λαμβάνει χώρα σε πολύ μικρές κλίμακες μήκους. Για αυτόν τον λόγο, πολλά από τα πειράματα που έχουν σχεδιαστεί για την άμμεση ανίχνευση σκοτεινής ύλης επικεντρώνονται γύρω από τις αλληλεπιδράσεις των WIMPs με άλλα σωματίδια και μετρήσεις πολύ μεγάλης ακριβείας, που μπορεί να φανερώσουν μια τέτοια αλληλεπίδραση. Η καταγραφή μιας τέτοιας αλληλεπίδρασης θα αποτελούσε άμεσο εντοπισμό τους.

Παράδειγμα απότελεί το πείραμα της Κρυογενικής Αναζήτησης Σκοτεινής Ύλης, η οποία μετρά τις δονήσεις του πυρήνα του γερμανίου μετά από τη σύγκρουση ενός πυρήνα γερμανίου με ένα WIMP. Προκειμένου να μετρηθούν τέτοια φαινόμενα, τα άτομα γερμανίου ψύχονται κοντά στο απόλυτο μηδέν και η θερμότητα που μπορεί να παραχθεί από μια τέτοια σύγκρουση αποτελεί το χαρακτηριστικό σήμα ενός τέτοιου γεγονότος. Οι ενέργειες που εκλύονται από μια τέτοια αλληλεπίδραση είναι της τάξης των μερικών keV. Είναι ωστόσο αρκετές ώστε να ανεβάσουν τη θερµοκρασία των κρυογενών υλικών και να καταγραφεί το σήμα μιας τέτοιας αλληλεπίδρασης.
Μία άλλη κατηγορία πειραμάτων άμεσης ανίχνευσης περιλαμβάνει τη χρήση ευγενών αερίων σε υγρή μορφή. Παραδείγματα τέτοιων αερίων είναι το αργό και το ξένο. Σε αυτά τα πειράματα, τα WIMP που αλληλεπιδρούν με τους πυρήνες θα μπορούσαν να τους διεγείρουν σε μια υψηλότερη ενεργειακή στάθμη. Κατά την αποδιέγερσή τους στη θεμελιώδη ενεργειακή στάθμη οι πυρήνες θα εξέπεμπαν ένα φωτόνιο. Το φωτόνιο αυτό μπορεί να ανιχνευθεί άμεσα ή μέσω ενος καταιγισμού που προκαλεί. Ανάλογα με τον αριθμό των γεγονότων που καταγράφονται και τον όγκο του υγροποιημένου «ξένου», οι φυσικοί μπορούν να μετρήσουν τη μάζα του WIMP που μπορεί να προκαλέσει ένα τέτοιο γεγονός.

Προκειμένου να βεβαιωθούμε πως το σήμα που ανιχνεύεται προέρχεται από ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης και όχι από κάποιο σωματίδιο που βρίσκεται στην κοσμική ακτινοβολία, τα περισσότερα από αυτά τα πειράματα βρίσκονται σε βάθος αρκετών μέτρων. Τα υγροποιημένα φυσικά αέρια βρίσκονται σε θερμοκρασία μείον 100 βαθμών Κελσίου και επιπλέον περιβάλλονται από δεξαμενές με εκατοντάδες τόνους καθαρού νερού, ώστε να ελαχιστοποιηθεί η επίδραση της φυσικής ραδιενέργειας από τη Γη. Οι φυσικοί προσπαθούν να παρατηρήσουν την ασθενή αλληλεπίδραση των ευγενών αερίων με τα προερχόμενα από το διάστημα σωματίδια της σκοτεινής ύλης και το φως που μπορεί να εκλυθεί από ένα τέτοιο γεγονός.

Αξίζει να αναφερθούμε σε δυο από τα πιο γνωστά πειράματα αυτής της κατηγορίας. Το πρώτο είναι το πείραμα XENON που ξεκίνησε να λειτουργεί τον Μάιο του 2016 και το δεύτερο το LUX, που είναι εγκατεστημένο σε ένα υπόγειο ορυχίο στη Νότια Ντακότα των ΗΠΑ. Υπάρχουν και άλλα παρεμφερή πειράματα σε εξέλιξη, όπως τα CRESST-II και DAMA/LIBRA επίσης κάτω από το Γκραν Σάσο, το XMASS-I σε ορυχείο της Ιαπωνίας, το CoGeNT στη Μινεσότα και το PICO-60 σε ορυχείο του Καναδά. Παρά τις επίμονες προσπάθειες, μέχρι σήμερα κανένας από τους ανιχνευτές αυτών των πειραμάτων δεν έχει μετρήσει κάποιο χαρακτηριστικό σήμα. Ωστόσο, χάρη στις μετρήσεις αυτών των πειραμάτων έχουμε αποκλίσει ένα εύρος πιθανών μαζών για τα WIMPs και ξέρουμε καλύτερα τι να περιμένουμε.

Το πείραμα LUX λαμβάνει χώρα σε ένα ορυχείο 1.500 μέτρα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους στη Νότια Ντακότα. Credit: Matt Kapust, Sanford Underground Research Facility.

Τέλος, επιταχυντές που μπορούν να συγκρούουν σωματίδια σε πολύ υψηλές ενέργειες, μπορούν επίσης να αποτελέσουν εργαστήριο παραγωγής υπερσυµµετρικών σωµατιδίων. Μελετώντας με τους ανιχνευτές τα προϊόντα της σύγκρουσης δυο σωματιδίων, θα μπορέσουμε να επιβεβαιώσουμε την ύπαρξη (ή όχι) WIMPs ή άλλων υπερσυμμετρικών σωματιδίων που είναι υποψήφια σωματίδια σκοτεινής ύλης. Ένα από τα χαρακτηριστικότερα σήματα της παραγωγής σκοτεινής ύλης στον LHC είναι η καταγραφή γεγονότων που χαρακτηρίζονται από ένα αντικείμενο υψηλής ορμής (όπως για παράδειγμα ένα jet), σε συνδυασμό με την απουσία ορισμένης ποσότητας ενέργειας, η οποία δεν καταγράφεται στον ανιχνευτή.

Εκτός όμως από την άμεση ανίχνευση σκοτεινής ύλης, υπάρχουν και πειράματα που στηρίζονται στην έμμεση ανίχνευσή της. Αν η σκοτεινή ύλη αποτελείται από WIMPs τότε τα WIMPs και τα αντι-WIMPs θα εξαϋλώνονται ενώ ταυτόχρονα θα εκλύουν ενέργεια με τη μορφή ακτίνων γάμμα, ποζιτρονίων και αντιπρωτονίων. Η ανίχνευση τέτοιων γεγονότων είναι ο στόχος του πειράματος Alpha Magnetic Spectrometer, που είναι εγκατεστημένο στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό ενώ το κέντρο ελέγχου του βρίσκεται στο CERN. Αντίστοιχα πειράματα είναι το FERMI που ψάχνει για WIMPs με μάζες 20-300 GeV και το PAMELA.

Το πείραμα AMS που χτίστηκε και αναπτύχθηκε στο CERN(a) και σήμερα βρίσκεται εγκατεστημένο στον διεθνή διαστημικό σταθμό (β) ψάχνοντας για ακτίνες γάμμα μεγάλης ενέργειας που μπορεί να προέρχονται από τη εξαύλωση σωματιδίων σκοτεινής ύλης (Credits@CERN).

Τέλος, μια δεύτερη κατηγορία πειραμάτων στηρίζονται στην έμμεση ανίχνευση WIMPs μέσω της ανίχνευσης ηλιακών νετρίνο υψηλής ενέργειας, που παράγονται καθώς τα WIMPs αλληλεπιδρούν με την ύλη. Η αναμενόμενη ενέργεια των νετρίνων, που δημιουργούνται από την εξαύλωση των WIMPs, κυμαίνεται από το 1/3 ως το 1/2 της μάζας του, δηλαδή από 5 GeV ως 5 TeV.  Έρευνες έχουν γίνει για τον εντοπισμό σήματος συμβατού με την ύπαρξη και εξαΰλωση νετρίνων στα κέντρα των κοντινότερων ουρανίων σωμάτων. Το σήμα που αναμένεται σε περίπτωση ύπαρξης WIMPs είναι ένα πλεόνασμα γεγονότων ανίχνευσης νετρίνων, που καταφθάνουν από το κέντρο της Γης, του Ήλιου ή του Γαλαξία. Τέτοιου είδους πειράματα είναι το IceCube που είναι εγκατεστημένο στην Ανταρκτική, το Antares σε βάθος 2000m και το Super-K στην Ιαπωνία.

Η μεγάλη πρόκληση για πειράματα, που στηρίζονται στην έμμεση ανίχνευση WIMPs μέσω της καταγραφής ακτίνων γάμμα πολύ υψηλής ενέργειας, είναι να διαχωρίσουν πιθανά σήματα σκοτεινής ύλης από εκείνα που μπορεί να προέρχονται από άλλα βίαια γεγονότα που συμβαίνουν στον γαλαξία μας (όπως από συγκρούσεις μελανών οπών ή συστήματα αστέρων νετρονίων).

Επίλογος...

Η σκοτεινή ύλη αντιπροσωπεύει το 84,5% της συνολικής ύλης του σύμπαντος, ενώ όσον αφορά στις ιδιότητές της, το μόνο που γνωρίζουν με βεβαιότητα οι επιστήμονες είναι πως δεν ανακλά ούτε απορροφά ακτινοβολία, με συνέπεια να μην μπορούν να την ανιχνεύσουν ή να τη μετρήσουν. Η ύπαρξη και ο τρόπος δράσης της προκύπτει μόνο από τον τρόπο που με τη βαρύτητά της επιδρά στη συμβατική ύλη και το φως.

Μέχρι σήμερα τα στοιχεία για την ύπαρξη σκοτεινής ύλης προέρχονται από την ερμηνεία των αστροφυσικών παρατηρήσεων, με βάση την θεωρία που έχουμε για την βαρύτητα. Αν η θεωρία της βαρύτητας ήταν λάθος, τότε ίσως και το συμπέρασμα πως πρέπει να υπάρχει σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να είναι λάθος. Ωστόσο, μετά την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων έχουμε περισσότερους λόγους να πιστεύουμε πως η υπόθεση της σκοτεινής ύλης είναι σωστή.

Επομένως, δεν έχουμε παρα να συνεχίσουμε να προσπαθούμε να κατανοήσουμε την σκοτεινή ύλη, η οποία φαίνεται πως έχει κεντρικό ρόλο στην κατανόηση της διαδικασίας σχηματισμού των γαλαξιών και των δομών στις οποίες αυτοί ανήκουν, όπως τα σμήνη και τα υπερσμήνη.

Η ανίχνευση της σκοτεινής ύλης στηρίζεται σε τρεις τρόπους: Πρώτον με την παραγωγή σωματιδίων σκοτεινής ύλης από σωματίδια της συνηθισμένης ορατής ύλης. Αυτό έχει δοκιμαστεί σε επιταχυντές σωματιδίων υψηλής ενέργειας, όπως ο μεγάλος αδρονικός επιταχυντής (LHC), χωρίς μέχρι σήμερα να έχει ανιχνευτεί κάποιο τέτοιο σωματίδιο. Δεύτερον με την άμεση ανίχνευση σωματιδίων που μπορεί να φτάνουν σε εμάς από το διάστημα και τέλος έμμεσα, μέσω της αλληλεπίδρασης της σκοτεινής ύλης με τη συνηθισμένη ύλη και τη χαρακτηριστική υπογραφή που αφήνουν τέτοια γεγονότα.

Μέχρι στιγμής, η σκοτεινή ύλη συνεχίζει να διαφεύγει των προσπαθειών μας για πειραματική ανίνχευση. Ωστόσο, τα πειραματικά δεδομένα καθόρισαν σε μεγάλο βαθμό το φάσμα των πιθανών μαζών των WIMPs. Σε λίγα χρόνια, νέοι εξαιρετικά ευαίσθητοι ανιχνευτές θα μπορούν να μας δώσουν περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τα υποψήφια σκοτεινής ύλης. Τα μαθήματα που πήραμε σε συνδυασμό με την ανάπτυξη νέων τεχνολογιών εγγυώνται ένα «λαμπρό» μέλλον στη μελέτη και κατανόηση της σκοτεινής ύλης. Kάθε μια από τις διαφορετικές μεθόδους μας λέει κάτι διαφορετικό για την πιθανή φύση της σκοτεινής ύλης. Έχοντας δεδομένα από δύο ή τρεις μεθόδους, θα μπορούμε να πούμε πολύ περισσότερα για τη φύση της σκοτεινής ύλης, αξιοποιώντας τη συμπληρωματικότητα μεταξύ των πειραμάτων. Η κατανόησή της είναι αποφαστική για την κατανόηση της δημιουργίας και της μοίρας του Σύμπαντος και για αυτό συνιστά μια από τις μεγαλύτερες πειραματικές προκλήσεις του 21ου αιώνα.

 indeepanalysis.gr 

Άρατος o Σολεύς

  

     Μπορεί το έργο του Θεόφραστου να είναι πραγματικός θησαυρός, όμως το έργο ενός άλλου σπουδαίου αρχαίου ποιητή ήταν καθοριστικό για τη διαμόρφωση της λαϊκής μετεωρολογίας. Αυτός είναι ο Άρατος ο Σολεύς, που έζησε τον 3ο αι. π.Χ.

     Ο Άρατος δεν ήταν αστρονόμος, αλλά ποιητής. Όμως, μετά από την προτροπή του βασιλιά της Μακεδονίας Αντιγόνου Γόνατά, έγραψε το έργο "Φαινόμενα καί Δίοσημεία". Στο έργο αυτό μεταφέρει σε δακτυλικούς εξάμετρους στίχους, όπως έγραφε και ο ‘Όμηρος, δύο παλιότερα έργα του Εύδοξου, τα "Φαινόμενα” και το Ένοπτρον". Ο Αντίγονος του είπε χαρακτηριστικά, Έυδοξότερον ποιήσεις τον Εύδοξον, εντείνας τα παρ'αυτώ κείμενα μέτρω".

     Στο "Φαινόμενα και Δίοσημεία" ο Άρατος γράφει στην αρχή για τους αστερισμούς και τους σχετικούς με αυτούς μύθους, ακολουθούν οι συνανατολές και συγκαταδύσεις των αστερισμών και τελειώνει με σημάδια πρόγνωσης του καιρού. Επειδή όπως είπαμε δεν ήταν αστρονόμος, ξαγρυπνούσε παρατηρώντας τον έναστρο ουρανό, όπως μας παραδίδει ο φίλος του ποιητής Καλλίμαχος.

    Έτσι, ο Άρατος έκανε προσιτή και ενδιαφέρουσα την αστρονομία στους απλούς ανθρώπους, αφού διασκεύασε σε στίχους με ομαλή ροή τον πεζό επιστημονικό λόγο του Ευδόξου. Με το ποίημα αυτό έθεσε στη διάθεση των αναγνωστών του την επιστήμη της αστρονομίας, που ως τότε περιοριζόταν μόνο στους ειδικούς και έγινε ο δάσκαλος του λαού στη γνωριμία των άστρων, αλλά και των σημαδιών πρόγνωσης του καιρού. Και όλα αυτά είχαν απήχηση όχι μόνο στον ελλαδικό χώρο. Ο ποιητής Οβίδιος, ο Κικέρων και άλλοι Λατίνοι, μεταφράζουν στίχους του στα λατινικά και διαδίδουν τη γνώση περί αστερισμών και προγνώσεων στη Δύση.

     Το έργο του Αράτου ήταν προσφιλές ανάγνωσμα όχι μόνο κατά τους Αλεξανδρινούς χρόνους, αλλά και μετά, στους Ρωμαϊκούς και Βυζαντινούς χρόνους. Το έργο του Αράτου είχε τέτοια πέραση, ώστε ο Απόστολος Παύλος (που ήταν συμπατριώτης του Αράτου), επειδή ακριβώς γνώριζε την απήχηση του έργου του Αράτου, ξεκίνησε την ομιλία του στον Άρειο Πάγο κατά την επίσκεψή του στην Αθήνα, απαγγέλοντας ορισμένους στίχους του.

Ακολουθεί ένα χαρακτηριστικό απόσπασμα, που αναφέρεται στη Φάτνη και τους Όνους στον Καρκίνο. Αυτή είναι η δύναμη της ποίησης:

"Κοίτα τη Φάτνη όμοια μ'ένα μικρούλι νέφος,

που βρίσκεται στα βορινά και κάτω απ' τον Καρκίνο.

Και δύο άστρα αμυδρά πολύ κοντά της λάμπουν,

δεν είναι πολύ κοντά, μα ούτε και μακριά της,

όσο μια πήχη θα 'λεγες καθένα τους απέχει,

το ένα είν' απ' το βορρά και τ' άλλο απ' το νότο.

Όνοι εκείνα λέγονται. Στη μέση είν' η Φάτνη.

Αν σκοτεινιάζει ο ουρανός κι αυτά πολύ ταιριάζουν,

τότε φαινόμενο βροχής σημάδι αυτά είναι”.

     Στο τρίτο μέρος του έργου του, στα Δίοσημεία, που σημαίνουν σημάδια από το Δία, αναφέρει σημάδια πρόγνωσης του καιρού. Δεν θα κάνουμε εκτενή αναφορά, αφού ως προς το περιεχόμενο είναι σχεδόν ίδιο με τα σημάδια του Θεόφραστου. Μιλώντας λοιπόν γενικά, ο Άρατος αναφέρει σημάδια από την οπτική εικόνα του Ήλιου και της Σελήνης, από τη Φάτνη, από τους κομήτες και διάττοντες, καθώς επίσης από ζώα, πτηνά, φυτά κτλ. Θα αναφερθούμε μόνο σε λίγα στοιχεία για τη Σελήνη και τον Ήλιο.

"Και πρώτα προσέξτε τα δύο κέρατα της Σελήνης. Η βραδινή της λάμψη μεταβάλλεται κάθε μέρα και καθώς μεγαλώνει η όψη της, παίρνει άλλοι άλλα σχήματα απ' την τρίτη κιόλας μέρα κι άλλα από την τέταρτη. Απ' αυτά πολλά μπορείς να μάθεις για το μήνα π' αρχίζει. Αν είναι λεπτή και καθαρή την τρίτη μέρα δείχνει πως θα' ρθει ξαστεριά κι όταν λεπτή και κοκκινόχρωμη είναι, προλέγει ανέμους. Αν τ' άκρα της δεν είναι διαυγή και τα κέρατά της δεν είναι αιχμηρά κι έχει αδύναμο φως, όταν από την τρίτη μέρα προχωρεί προς την τέταρτη, αυτό αποτελεί σημάδι πως θα πνεύσει νότιος άνεμος ή ότι θα πέσει βροχή".

"Συμβουλευτείτε και τον Ήλιο στα δύο του σημεία τα αντιδιαμετρικά, διότι παρόμοια σημάδια αυτός δείχνει και στη δύση και στην ανατολή του.... Αν είναι κόκκινος όπως συχνά συμβαίνει από τα νέφη να κοκκινίζει καθώς σέρνονται άλλα εδώ κι άλλα εκεί, αυτό είναι σημάδι που λέει πολλά και πιο συγκεκριμένα, αν είναι μαύρος σημαίνει βροχή, αν είναι κόκκινος σημαίνει άνεμο. Αν συγχρόνως είναι μαύρος και κόκκινος, αυτό είναι σημάδι βροχής και ανέμου.... Οι μεγάλοι κύκλοι που ζώνουν τον Ήλιο δεν δείχνουν καλό καιρό. Όσο πιο σταθεροί και πιο σκούροι είναι τόσο ο καιρός χειροτερεύει. Αν δε είναι δύο, τότε ο καιρός είναι ακόμα χειρότερος".

Σχετικό βίντεο από τον ιτότοπο: http://www.eoellas.org/2014/12/09/sta-adita-tis-gnosis-aratos/

Πηγές:

. Χαρίτωνα Τομπουλίδη, Η ιστορία και η μυθολογία των αστερισμών, Πλανητάριο Θεσσαλονίκης 2013

. Σταύρου Αυγολούπη, ΄Αρατος ο Σολεύς, περιοδικό "Ουρανός", τεύχος 91, Απρίλιος 2014

. Ησίοδος, Άπαντα, Κάκτος 1993

. Ευάγγελου Σπανδάγου, Η "Εισαγωγή εις τα Φαινόμενα" του Γεμίνου του Ροδίου, Αίθρα 2002

. Αριστοτέλης, Άπαντα, τόμοι 13-14, Κάκτος 1994

. Θεόφραστος, Απαντα 7, Κάκτος 1998

 . Ευάγγελου Σπανδάγου, Τα "Φαινόμενα και Διοσημεία" του Αράτου του Σολέως, Αίθρα 2002.

 

Απόσπασμα από το άρθρο ‘’Αστρονομία και Λαϊκή Μετεωρολογία’’ του περιοδικού

‘’Ουρανός’’ , τεύχος 101, της Εταιρείας Αστρονομίας και Διαστήματος

Η πανσέληνος της 14ης Νοεμβρίου 2016

ΥΠΕΡΠΑΝΣΕΛΗΝΟΣ

Η Σελήνη περιφέρεται γύρω από την Γη με την ίδια φορά που η γη περιφέρεται γύρω από τον ήλιο. Η τροχιά της φυσικά είναι ελλειπτική. Αυτό σημαίνει ότι δεν ισαπέχει από την Γη αλλά έχει κοντινότερο και μακρινότερο σημείο. Το πλησιέστερο σημείο λέγεται περίγειο (363,104 km) και το πιο απομακρυσμένο απόγειο (405,696 km).  Ο αστρικός μήνας της Σελήνης δηλαδή ο χρόνος  περιφοράς  της γύρω από την Γή διαρκεί  27,321 μέρες. Ο Σεληνιακός ή Συνοδικός μήνας δηλ. ο χρόνος που χρειάζεται για να επανέλθει στο ίδιο σημείο εν σχέση με τον ήλιο είναι 29,53059. Οι 14 σεληνιακοί μήνες, δηλαδή  14 x 29,53059 ημέρες = 413,428 ημέρες συμπίπτουν με 15 αστρικούς  διότι 15 x 27,55455 ημέρες = 413,318 ημέρες. Λόγω της σύμπτωσης αυτής το φεγγάρι βρίσκεται στο περίγειο και σε πανσέληνο. Στην περίπτωση αυτή επειδή φαίνεται μεγαλύτερο ονομάζεται Υπερπανσέληνος (supermoon).

​Η πανσέληνος της 14ης Νοεμβρίου 2016  που ολοκληρώνεται μόνο μιάμιση ώρα μετά την διέλευση από το περίγειο σε απόσταση 356.509 χιλιομέτρων από την Γή (η οποία είναι μικρότερη των συνήθων διελεύσεων), θα μας δείξει ένα δίσκο 14% μεγαλύτερο και 30% λαμπρότερο του συνήθους. Τον προηγούμενο μήνα όπως και τον επόμενο, συμπίπτει να έχουμε υπερπανσέληνο, όμως όχι σε τόσο κοντινή απόσταση.  Αυτή θα είναι η μεγαλύτερη και λαμπρότερη των τελευταίων 69 ετών καθώς αντίστοιχη είχε συμβεί στις 26 Ιανουαρίου του 1948.

Δεν είναι σπάνιο το φαινόμενο να είναι κοντα στο  περίγειο μια πανσέληνος. Η πλησιέστερη προσέγγιση ονομάζεται proxigee και τα τελευταία χρόνια συνέβη τις παρακάτω ημερομηνίες.                          Έτος                Ημερομηνία                 Απόσταση (Km)                            2011                 19 Μαρτίου                     356.575                           2012                 06 Μαΐου                         356.925                           2013                 23 Ιουνίου                       356.991                           2014                 10 Αυγούστου                 356.896                           2015                 28 Σεπτεμβρίου               356.877                           2016                 14 Νοεμβρίου                  356.509 Από τον παραπάνω πίνακα διαπιστώνουμε ότι το φαινόμενο αυτό επαναλαμβάνεται κάθε  1 χρόνο 1 μήνα και 18 ημέρες  και η επόμενη φορά προσδιορίζεται  στις 2 Ιανουαρίου 2018. Πηγαίνοντας μακρύτερα στο μέλλον, υπερπανσέληνος αυτού του μεγέθους θα συμβεί  στις 25 Νοεμβρίου 2034 (356.446 χιλιόμετρα),  ενώ μεγαλύτερη (εγγύτερη στην Γη)  του  21ου  αιώνα, στις 6 Δεκεμβρίου του 2052 (356.425 χιλιόμετρα).

Σε κάθε πανσέληνο, Σελήνη Γη και Ήλιος ευθυγραμμίζονται με την Γη ενδιάμεσα. (Στην θέση αυτή λέμε ότι βρίσκονται σε συζυγία.) Αυτό δημιουργεί μεγαλύτερες του συνήθους παλίρροιες. Στις περιπτώσεις της υπερσελήνης είναι φυσικό  να δημιουργούνται  οι υψηλότερες πλημμυρίδες και οι ρηχώτερες αμπώτιδες. Η σελήνη αφού επιδρά στα νερά δημιουργώντας την παλίρροια και αφού το ανθρώπινο σώμα αποτελείται κατά 70% και το αίμα 90% από νερό είναι φυσικό να έχει επίδραση και στον άνθρωπο. Κάποιοι άνθρωποι παθαίνουν διαταραχές του ψυχισμού τους, σεληνιάζονται. Η πανσέληνος έχει συνδεθεί με αυτοκτονίες, ανθρωποκτονίες, τροχαία ατυχήματα, χωρισμούς, ανατροπές και αυξημένη εγκληματικότητα. Ο θρύλος του μεσαίωνα θέλει αυτές τις νύχτες, κάποιοι άνθρωποι  να μεταμορφώνονται σε λύκους.  Φυσικά είναι η βραδιά των Λυκανθρώπων. Απ΄την άλλη όμως, σταθήκατε ποτέ στην άκρη της λεωφόρου των ερωτευμένων; Σ΄ αυτή την ακτίνα (τον δρόμο) που το ολόγιομο φεγγάρι του ποιητή δημιουργεί  πάνω στην θάλασσα. Γαληνεύει η ψυχή και δημιουργεί επιθυμία τρυφερών σχέσεων. Θέλεις να τον περπατήσεις αυτό τον δρόμο πιασμένος χέρι χέρι με το άλλο σου μισό. Χιλιάδες ανά τον κόσμο ερασιτέχνες και επαγγελματίες αστρονόμοι θα στηθούν στα τηλεσκόπια τους να απολαύσουν το ιδιαίτερο αυτό φαινόμενο. Καλή παρατήρηση ή καλή βόλτα στην λεωφόρο. Ότι και αν επιλέξετε αξίζει.

Πληροφορίες από earthsky.org           

ethaios.com         

Παρατήρηση του Φαινομένου