Ταξίδι στην καρδιά ενός άστρου νετρονίων.

Πρόκειται για την ανακάλυψη μια νέας Φάσης της Ύλης;

 Τα άστρα νετρονίων ίσως να κρύβουν μέσα τους μια εντελώς νέα φάση της ύλης, πιστεύει ο Ακαδημαϊκός ερευνητής Aleksi Vuorinen από το Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι.

  

Ο Aleksi Vuorinen έλαβε επιχορήγηση από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας (ERC) αξίας άνω του 1 εκατομμυρίου ευρώ για τη μελέτη της πυκνότερης ύλης στο Σύμπαν. Ο Vuorinen μελετά την Κουάρκ ύλη, η οποία μπορεί να βρεθεί στους πυρήνες των εξαιρετικά πυκνών αντικειμένων του Σύμπαντος που ονομάζονται : Αστέρες Νετρονίων.

Η ύλη στα αστέρια νετρονίων είναι τόσο πυκνή ώστε ένα κομμάτι μεγέθους ενός κύβου ζάχαρης θα μπορούσε να περιέχει όλους τους ανθρώπους που ζουν σήμερα. Εκεί δηλαδή η ύλη δεν αποτελείται από 99,999999999% κενό χώρο όπως συμβαίνει στον κόσμο μας.

Καλλιτεχνική απεικόνιση μια έκρηξης σε ένα αστέρα νετρονίων ο οποίος έχει εξαιρετικά μεγάλο μαγνητικό πεδίο. Οι αστέρες αυτού του τύπου καλούνται Μάγναστρα.

Εικόνα: NASA's Goddard Space Flight Center
"Τα αστέρια νετρονίων με τεράστια μάζα βρίσκονται στο χείλος της κατάρρευσης και του μετασχηματισμού τους σε μαύρες τρύπες, οπότε δεν μπορεί να υπάρχει επί της ουσίας πυκνότερο σύστημα ακόμη και έξω από τους ορίζοντες γεγονότων των μελανών οπών". 

ΜΙΓΜΑ ΚΟΥΑΡΚ ΚΑΙ ΓΛΟΥΟΝΙΩΝ

Εκτός από τις φάσεις της ύλης, ο Vuorinen ειδικεύεται και σε νέες υπολογιστικές μεθόδους. Παρόλο που η θεωρία της κβαντικής χρωμοδυναμικής (QCD) αναπτύχθηκε περισσότερα από 40 χρόνια πριν για να περιγράψει τις ιδιότητες της πυρηνικής και της Κουάρκ ύλης, εξακολουθεί να παρέχει μαθηματικές προκλήσεις. Πλέον, υπάρχει περιθώριο για νέες προσεγγίσεις.

Οι θεωρητικές προβλέψεις των ιδιοτήτων των άστρων νετρονίων εξακολουθούν να είναι ασαφείς σε σχέση με τις προβλέψεις εκείνες που σχετίζονται με τις ιδιότητες των άλλων αστεριών, εξηγεί ο Vuorinen.

 "Δεν υπάρχει τίποτα εγγενώς μυστηριώδες για την ύλη που βρίσκεται μέσα στα αστέρια νετρονίων. Τα αστέρια αυτά είναι δομημένα από εξαιρετικά πυκνή πυρηνική ύλη, στην οποία συμπιέζονται μαζί νετρόνια, πρωτόνια και ορισμένοι βαρύτεροι ατομικοί πυρήνες. "

Προς το παρόν, το σημαντικότερο αναπάντητο ερώτημα, είναι εάν η πυρηνική ύλη στους πυρήνες των πιο ογκωδών αστέρων νετρονίων μετατρέπεται σε Κουάρκ ύλη.

Σύμφωνα με τον Vuorinen, οι θεωρητικοί έχουν εδώ και πολύ καιρό διαπιστώσει την ύπαρξη Κουάρκ ουσίας, μια νέα φάση της ύλης στην οποία τα πυρηνικά σωματίδια, όπως τα πρωτόνια και τα νετρόνια, βρίσκονται κάτω από τόσο μεγάλη πίεση που συμπιέζονται μεταξύ τους. Υπό αυτές τις συνθήκες, τα Κουάρκς και τα Γλουόνια που συνθέτουν αυτά τα σύνθετα σωματίδια απελευθερώνονται, δηλαδή συμπεριφέρονται ως νέοι βαθμοί ελευθερίας στο σύστημα.

Η ΩΘΗΣΗ ΤΗΣ ΠΕΡΙΕΡΓΕΙΑΣ…

Σε αντίθεση με το εσωτερικό των μελανών οπών, που δεν μπορούν να παρατηρηθούν πέρα από τον ορίζοντα γεγονότων που προκαλείται από βαρυτικές δυνάμεις, είναι δυνατόν να μελετήσουμε εμπειρικά την ύλη μέσα στα αστέρια νετρονίων. Ειδικότερα, η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και τα βαρυτικά κύματα που εκπέμπονται από τα αστέρια αυτά, περιέχουν τεράστιες ποσότητες πληροφοριών για τις ιδιότητες των πυρήνων των αστεριών.

 "Επιπλέον, η ακριβής παρατήρηση των μακροσκοπικών ιδιοτήτων των άστρων νετρονίων, όπως η μάζα ή η ακτίνα τους, μπορεί να αποκαλύψει μερικά πολύ σημαντικά πράγματα σχετικά με τη συμπεριφορά της Κουάρκ ύλης".

Ο Vuorinen τονίζει ότι αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο τα αστέρια νετρονίων μπορούν να χρησιμεύσουν ως εργαστήρια για τη φυσική των σωματιδίων.

"Ωστόσο, είναι δύσκολο να βρεθούν πρακτικές εφαρμογές για έρευνα όσο αναφορά τα αστέρια νετρονίων, έξω από την συνήθη επιστημονική πειθαρχία. Αυτή είναι κυρίως μια έρευνα προς χάριν της …περιέργειας, όπως άλλωστε συμβαίνει και με το μεγαλύτερο μέρος της σωματιδιακής φυσικής. "

Ο Vuorinen δεν θέλει να χρεωθεί όλα τα εύσημα για την ανακάλυψη της πιθανής αυτής νέας φάσης της ύλης.

  "Υπάρχει πλήθος ερευνητών που κυνηγούν Κουάρκ ύλη, που και ακόμη και η δική μου έρευνα απέχει πολύ από μια …εκπομπή ενός επιστήμονα στην τηλεόραση".

ΠΟΛΥΤΙΜΟΙ ΣΥΝΕΡΓΑΤΕΣ

Ο σπουδαιότερος ερευνητικός εταίρος του Vuorinen είναι ο Aleksi Kurkela, ο οποίος εργάζεται στο CERN. Οι φυσικοί αυτοί έχουν συνεργαστεί για περισσότερο από μια δεκαετία και η συνεργασία τους συνεχίζεται. Οι δύο ερευνητές έχουν από κοινού έναν επόπτη διατριβής, τον Keijo Kajantie, ο οποίος και ελέγχει τις εργασίες τους. Στην πραγματικότητα, οι περισσότεροι Φινλανδοί που μελετούν την Κουάρκ ύλη είναι ακαδημαϊκοί του Ινστιτούτου Φυσικής Kajantie του Πανεπιστημίου του Ελσίνκι.

  "Είναι εξαιρετικά εύκολο και ευχάριστο να συνεργαστείς με τον Aleksi. Έχουμε γίνει επίσης καλοί φίλοι: ήταν κουμπάρος στο γάμο μου το περασμένο καλοκαίρι και είμαι ο νονός του παιδιού του ", εξηγεί ο Aleksi Vuorinen.

Οι επιστήμονες πρέπει να είναι κοινωνικοί. Οι σημαντικότεροι συνεργάτες του Vuorinen είναι συνάδελφοί του στον ίδιο τομέα, από όλο τον κόσμο, καθώς και μεταδιδακτορικοί ερευνητές που εργάζονται στην ερευνητική του ομάδα στο Πανεπιστήμιο του Ελσίνκι.

Ο Vuorinen επίσης επαινεί και παροτρύνει πάρα πολύ τους διδακτορικούς και προπτυχιακούς φοιτητές της φυσικής. Το μέλλον του πεδίου αυτού διαγράφεται πολύ λαμπρό.

  "Οι σπουδαστές μας είναι εξαιρετικά παρακινημένοι και έξυπνοι, οπότε δεν μπορώ να παραπονεθώ για τις συνθήκες εργασίας μου".

ΔΥΟ…ΦΥΛΕΣ ΘΕΩΡΗΤΙΚΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

Σύμφωνα με τον Aleksi Vuorinen, οι θεωρητικοί φυσικοί τείνουν να αντιπροσωπεύουν έναν από τους δύο κύριους τύπους. Ο ένας δημιουργείται από το ενδιαφέρον για τις φυσικές ή τις επιστήμες μηχανικής , ενώ το άλλο γοητεύεται από τα …αγνά μαθηματικά.

"Μπορείτε να το δείτε αυτό ήδη στους πρωτοετείς φοιτητές. Μερικοί έχουν σαν κίνητρο την επιθυμία να κατανοήσουν ποιοτικά τα φυσικά φαινόμενα, ενώ άλλοι είναι πιο ευτυχισμένοι όταν εκτελούν περίπλοκους υπολογισμούς" , λέει ο Vuorinen.

"Εγώ προσωπικά ανήκω σταθερά στην τελευταία ομάδα".

Ο Vuorinen βρήκε τη θέση του στη θεωρητική σωματιδιακή φυσική - ή γενικότερα στη φυσική υψηλών ενεργειών, η οποία καλύπτει επίσης και ορισμένες περιοχές της κοσμολογίας.

"Στον τομέα αυτό, μπορώ να χρησιμοποιήσω τη μηχανική των μαθηματικών για να επιλύσω τα πιο ενδιαφέροντα, και αληθινά προβλήματα, τα οποία μας δείχνουν στοιχεία για το πώς λειτουργεί η φύση στο πιο θεμελιώδες της επίπεδο".

Ο Vuorinen λέει ότι ασχολήθηκε με τα αστέρια νετρονίων επειδή το θέμα της έρευνας αυτής έμοιαζε τόσο επίκαιρο όσο και προκλητικό:

«Συνειδητοποίησα ότι υπάρχει μια μεγάλη αναπάντητη ερώτηση στη φυσική των άστρων νετρονίων, και ότι μπορώ και εγώ να είμαι μέρος αυτής της απάντησης».

Πηγή

Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε γράμματα)

Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.

 Για διορθώσεις μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com  η αφήστε μήνυμα inbox στη Σελίδα:

 

 https:/www.facebook.com/groups/174408446026959/

 Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com  . Η δημοσίευση είναι εντελώς δωρεάν.

Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του άρθρου.

 Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου. 

Γιά την ομάδα : @Aratosastronomy

Διαβάστε : Ο πιο απομακρυσμένος γαλαξίας από τη Γη.

Ακόμη: Τι είναι ο Επανιονισμός;

Ένα…ταξίδι με τα τηλεσκόπια του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου (ESO) στον πιο μακρινό γαλαξία που υπάρχει στο παρατηρήσιμο Σύμπαν, καθώς και στα πρώτα εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια που ακολούθησαν την Μεγάλη έκρηξη. 

Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων χρησιμοποιώντας το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (Very Large Telescope-VLT)  του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου (ESO) που βρίσκεται στα υψηλά βουνά στην έρημο της Ατακάμα στης Χιλή, κατάφερε και μέτρησε την απόσταση της Γης από τον πιο απομακρυσμένο γαλαξία που έχει καταγραφεί έως σήμερα. Για πρώτη φορά οι αστρονόμοι μπόρεσαν να επιβεβαιώσουν ότι πράγματι παρατηρούν έναν γαλαξία όπως εκείνος ήταν στην εποχή του λεγόμενου¨ Επανιονισμού¨ (reionization) -οταν η πρώτη γενιά λαμπρών αστεριών έκανε την εμφάνισή της, διαμορφώνοντας το νεαρό Σύμπαν κάνοντάς το διάφανο, δίνοντας τέλος στη περίοδο των λεγόμενων ¨Σκοτεινών Αιώνων¨.

Σχηματική χρονολογική σειρά του σύμπαντος, που απεικονίζει τη θέση του Επανιονισμού στην ιστορία του Σύμπαντος. Εικόνα: https://en.wikipedia.org/wiki/Reionization

Η ομάδα λοιπόν αυτή είχε από καιρό εντοπίσει το γαλαξία αυτό σε εικόνες από το διαστημικό τηλεσκόπιο Χάμπλ της ΝΑΣΑ και του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος  (NASA/ESA Hubble Space Telescope), ο οποίος είναι στην πραγματικότητα το πιο μακρινό αντικείμενο που έχει εντοπιστεί ποτέ στο Σύμπαν.

Καλλιτεχνική απόδοση με λογάριθμους του παρατηρήσιμου σύμπαντος, με το Ηλιακό Σύστημα στο κέντρο και γύρω - γύρω πλανήτες. Εικόνα: wikipedia.org

Η μελέτη αυτών των πρώτων γαλαξιών είναι εξαιρετικά δύσκολη. Είναι πολύ αμυδροί και μικροί σε μέγεθος και μάζα, και από τη στιγμή που το αχνό φως τους φτάνει στη Γη, τείνει να εμπίπτει ως επί το πλείστον στο υπέρυθρο μέρος του φάσματος, λόγω της  παραμόρφωσης που υφίσταται από τη διαστολή του Σύμπαντος.   

Κατά το σχηματισμό του Σύμπαντος τα πράγματα ήταν πολύ…άγρια. Στην απαρχή του χρόνου λοιπόν σε αυτή τη πρώιμη εποχή, λιγότερο από ένα δισεκατομμύριο χρόνια μετά την Μεγάλη Έκρηξη, το Σύμπαν δεν ήταν εντελώς ... διαφανές. Ήταν γεμάτο με Υδρογόνο το οποίο έδρασε τρόπο τινά σαν ομίχλη απορροφώντας την υπεριώδη ακτινοβολία από τους νέους γαλαξίες.

Αυτή λοιπόν είναι η πρώτη φορά που οι αστρονόμοι του ΕΟΔ του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESO) κατάφεραν να αποκτήσουν φασματοσκοπικές παρατηρήσεις για έναν γαλαξία από την εποχή του Επανιονισμού, με άλλα λόγια από τη στιγμή που το Σύμπαν άρχισε να απελευθερώνεται σιγά σιγά από αυτήν την ομίχλη Υδρογόνου που αναφέραμε και πιο πάνω.

Παρά τις δυσκολίες που αναδύθηκαν για την ανακάλυψη αυτών των πρώιμων γαλαξιών, η νέα κάμερα ευρέως πεδίου 3 του διαστημικού τηλεσκοπίου Χάμπλ (Wide Field Camera 3) ανακάλυψε μερικά αντικείμενα στις αρχές του 2010, που όπως όλα έδειχναν επρόκειτο για τέτοιου είδους ¨κρυμμένους¨ γαλαξίες.

Τα αντικείμενα αυτά θεωρούνταν ότι είναι γαλαξίες που ακτινοβολούν στο πρώιμο σύμπαν με  μετατοπίσεις στο ερυθρό σε κλίμακες μεγαλύτερες από οκτώ. Αλλά το να επιβεβαιώσεις ότι οι μετρούμενες αποστάσεις είναι σωστές σε τέτοια αμυδρά και απομακρυσμένα αντικείμενα είναι μια τεράστια πρόκληση, που μπορεί να πραγματοποιηθεί μόνο χρησιμοποιώντας αξιόπιστη φασματοσκοπία από πολύ μεγάλα επίγεια τηλεσκόπια.

Η ομάδα ήταν ενθουσιασμένη στη διαπίστωση, ότι αν συνδυαστεί η τεράστια δύναμη συλλογής φωτός του ΠΜΤ (VLT) με την ευαισθησία του υπέρυθρου φασματοσκοπικού οργάνου SINFONI, και εάν στη συνέχεια χρησιμοποιηθεί πολύ μεγάλο χρόνος έκθεσης, θα είναι εφικτή η ανίχνευση της αχνής λάμψης από ένα από αυτά τα πολύ απομακρυσμένα αντικείμενα, και στη συνέχεια να είναι δυνατή η μέτρηση της απόστασή τους από τη Γη.

Μια έκθεση 16 ωρών με το ΠΜΤ (VLT) και του φασματοσκοπικού οργάνου SINFONI στο γαλαξία UDFy-38135539, έδειξε πράγματι την πολύ αμυδρή λάμψη από το περιβάλλον Υδρογόνο με κλίμακα 8.6 στη μετατόπιση στο ερυθρό, πράγμα που σημαίνει ότι αυτό το φως έφυγε από τον γαλαξία όταν το Σύμπαν είχε ηλικία μόλις 600 εκατομμύρια χρόνια! 

Αυτός είναι αξιόπιστα ο πιο μακρινός γαλαξίας που επιβεβαιώθηκε ποτέ.

Ένα από τα περίεργα πράγματα, σχετικά με αυτή την ανακάλυψη, που προβληματίζουν την ομάδα, είναι ότι η υπεριώδης ακτινοβολία που εκπέμπεται από τον γαλαξία αυτόν, δεν φαίνεται να είναι αρκετά ισχυρή ώστε να μπορεί να ¨καθαρίσει¨ την ομίχλη του Υδρογόνου που είναι γύρω του.

Επομένως, μια πιθανή εξήγηση είναι ότι πρέπει να υπάρχουν και άλλοι γειτονικοί γαλαξίες ίσως πιο αμυδροί και με μικρότερη μάζα, που συνέβαλαν στο ιονισμό του υδρογόνου στην περιοχή του χώρου γύρω από τον γαλαξία UDFy-38135539, καθιστώντας τον έτσι διαφανή.

Χωρίς αυτή την πρόσθετη βοήθεια, το λαμπρό φως από τον κύριο γαλαξία θα είχε παγιδευτεί στην γύρω ομίχλη του Υδρογόνου, αδυνατώντας έτσι να ξεκινήσει το ταξίδι των 13 εκατομμυρίων ετών προς τη Γη... 

Οι εγκαταστάσεις του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου στη Χιλή

Πηγή

Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε γράμματα)

Απόδοση στα Ελληνικά : Δημήτρης Γκίκας.

 Για διορθώσεις μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο, απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com  η αφήστε μήνυμα inbox στη Σελίδα:

 https:/www.facebook.com/groups/174408446026959/

 Επίσης εάν θέλετε να δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη σχετική βιβλιογραφία, και την σχετική έντυπη άδεια σας για δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com  . Η δημοσίευση είναι εντελώς δωρεάν.

Εάν, κατά την άποψή σας, υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η ομάδα μας δεν μπορεί να παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του άρθρου.

 Το κείμενο υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις ή νέα στοιχεία που αφορούν το θέμα του άρθρου. 

Γιά την ομάδα : @Aratosastronomy