Τι λέει για αυτό η Ελληνίδα θεωρητική φυσικός Ασημίνα Αρβανιτάκη;
Τι σημαίνει Υπερακτινοβολία;...
"Αρχικά, θεωρήσαμε ότι ήταν παράλογο", δήλωσε η θεωρητικός φυσικός Δρ. Ασημίνα Αρβανιτάκη στο Περιφερειακό Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής Perimeter (Perimeter Institute for Theoretical Physics), η οποία προτείνει ότι οι μαύρες τρύπες μπορούν να θεωρηθούν ως επιταχυντές σωματιδίων, και πώς μπορούμε να ανακαλύψουμε νέα σωματίδια μέσω ανίχνευσης βαρυτικών κυμάτων τα οποία δημιουργούν οι μαύρες τρύπες.
"Δεν εκπλήσσομαι. Πώς αλλιώς θα μπορούσατε να αντιδράσετε στην ιδέα ότι οι μαύρες τρύπες δημιουργούν στροβιλισμένα νέφη σωματιδίων μεγέθους πλανήτη τα οποία θα μπορούσαν να είναι η σκοτεινή ύλη, εκείνη που πιστεύεται ότι κρατά σε συνοχή τους γαλαξίες. Έχουμε την τάση να θεωρούμε τα σωματίδια ως μικροσκοπικά αλλά, θεωρητικά, δεν υπάρχει λόγος να μην είναι τόσο μεγάλα όσο ένας γαλαξίας".
Η σκοτεινή ύλη αντιπροσωπεύει περίπου το 85 τοις εκατό της συνολικής πυκνότητας μάζας στο γνωστό μας Σύμπαν. Η απροσδιόριστη αυτή ουσία δηλώνεται ως "σκοτεινή", που σημαίνει ότι οι επιστήμονες δεν μπορούν να την ανιχνεύσουν ή να αλληλεπιδράσουν με αυτή με κανέναν ουσιαστικό τρόπο. Αυτή την εβδομάδα, ένα πείραμα που διεξάγεται στον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Πυρηνικών Ερευνών (CERN), καταδεικνύει μια νέα τεχνική ορόσημο για τη λήψη και τη μέτρηση της εξαιρετικά σπάνιας αποσύνθεσης ενός υποατομικού σωματιδίου. Τα αποτελέσματά τους, δείχνουν το πως ακριβείς μετρήσεις αυτής της διαδικασίας θα μπορούσαν να καταλήξουν σε μια νέα φυσική, πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο το οποίο αναπτύχθηκε στη δεκαετία του 1970.
Ενώ το Καθιερωμένο Πρότυπο, το οποίο αναπτύχθηκε περισσότερα από 30 χρόνια πριν, περιγράφει επιτυχώς φαινόμενα από υποατομικές έως γαλαξιακές κλίμακες, και έχει δοκιμαστεί πειραματικά με ακρίβεια δώδεκα δεκαδικών ψηφίων, οι επιστήμονες κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι δεν λαμβάνει υπόψη όλα όσα παρατηρούν, συμπεριλαμβανομένης της σκοτεινής ύλης η οποία αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του υλικού σύμπαντος. Η ανακάλυψη του μποζονίου Higgs πρέπει να ακολουθηθεί από υποδείγματα άλλων σωματιδίων που ταιριάζουν με τις ιδιότητες της σκοτεινής ύλης.
Υπερακτινοβολία (Superradiance)-Μαζικά νέφη Σκοτεινής Ύλης σε τροχιά γύρω από μαύρες τρύπες
Η Υπέρακτινοβολία μιας μαύρης τρύπας είναι μια συναρπαστική διαδικασία κατά τη γενική σχετικότητα και μια μοναδική παρατηρησιακή κατάσταση για υπερελαφρά σωματίδια πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο και το πεδίο Higgs. Μποζόνια - όπως τα Αξιόνια* και τα Σκοτεινά Φωτόνια - με μήκη κύματος συγκρίσιμα με το μέγεθος των αστροφυσικών μελανών οπών τα οποία αναπτύσσονται εκθετικά για να σχηματίσουν μεγάλα νέφη, περιστρέφοντας τη μαύρη τρύπα κατά τη διαδικασία παράγοντας μονοχρωματική, συνεχή ακτινοβολία βαρυτικών κυμάτων.
Στην εποχή της αστρονομίας των βαρυτικών κυμάτων και των όλο και πιο ευαίσθητων παρατηρήσεων των μελανών οπών και των ιδιοτήτων τους, η Υπερακτινοβολία των νέων σωματιδίων φωτός αποτελεί μια πολλά υποσχόμενη "λεωφόρο" αναζήτησης για μια νέα Φυσική και νέων σωματιδίων με τη μελέτη η οποία απορρέει από τις μαύρες τρύπες.
Στις 18 Ιουνίου 2019, ο επιστημονικός ιστότοπος The Daily Galaxy δημοσίευσε τη συνέντευξη του Daniel Cossins από το περιοδικό New Scientist με την Δρ. Αρβανιτάκη η οποία περιγράφει την ελάχιστα γνωστή έννοια της Υπερακτινοβολίας, όπου μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα δίνει λίγο από την περιστροφική της ενέργεια σε ένα σωματίδιο το οποίο περιστρέφεται λίγο έξω από αυτήν. Μόνο σωματίδια με ορισμένες ιδιότητες είναι ικανά στο να...κλέψουν ενέργεια με αυτόν τον τρόπο από τη μαύρη τρύπα. Οι υπολογισμοί έχουν δείξει ότι τα σωματίδια αυτά πολλαπλασιάστηκαν για να σχηματίσουν ένα τεράστιο νέφος το οποίο περιβάλλει τη μαύρη τρύπα η οποία συνεχίζει να μεταγγίζει την ενέργεια της μέχρι το νέφος το οποίο δέχεται την ενέργεια αυτή, έως ότου μαύρη τρύπα και νέφος να περιστρέφονται με τον ίδιο ρυθμό.
Η κίνηση του νέφους αυτού θα δημιουργούσε βαρυτικά κύματα τα οποία θα μπορούσαν θεωρητικά να εντοπιστούν στη Γη. Δεδομένου ότι το είδος των σωματιδίων που απαιτούνται για τη δημιουργία του φαινομένου αυτού δεν βρίσκεται στο Καθιερωμένο Πρότυπο, οποιοδήποτε τέτοιο σήμα θα ήταν απόδειξη για ένα νέο είδος σωματιδίου - κατά την υπόθεση της Δρ. Αρβανιτάκη - το Αξιόνιο, ένα υποθετικό σωματίδιο το οποίο έχει προταθεί εδώ και καιρό ως ένα υποψήφιο σωματίδιο σκοτεινής ύλης, και το οποίο έχει κεντρίσει το παγκόσμιο επιστημονικό ενδιαφέρον λόγω της επιτυχίας του συμβολόμετρου LIGO, το βραβευμένο με το βραβείο Νόμπελ πείραμα το οποίο ανίχνευσε τα βαρυτικά κύματα που προκάλεσαν οι αρχαίες συγκρούσεις μελανών οπών.
Οι ανιχνευτές LIGO, σύμφωνα με την Αρβανιτάκη, θα μπορούσαν να διακρίνουν ένα σήμα από ένα νέφος σωματιδίων σκοτεινής ύλης το οποίο τροφοδοτείται από την περιστροφή μιας μαύρης τρύπας, όπου εκείνο θα έμοιαζε περισσότερο σαν ένα σταθερό βουητό παρά σαν μια σύγκρουση. "Τώρα λοιπόν τα κύματα [από Αξιόνια] διασκορπίζονται από την περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα, αλλά στη συνέχεια συνεχίζουν να αναπηδούν εμπρός και πίσω, όπου τελικά η ενίσχυση που προκύπτει γίνεται εκθετική", δηλώνει η Δρ. Αρβανιτάκη.
Στην εικόνα αυτή της Υπερακτινοβολίας, θα δημιουργηθεί ένα νέφος από αναρίθμητα Αξιόνια, τα οποία θα αναδιοργανώσουν τον εαυτό τους κατά τρόπο συντεταγμένο, προσθέτει η Δρ. Αρβανιτάκη, "εμφανίζοντας πολλές από αυτές τις εικόνες των ατομικών τροχιών, μόνο σε μαζική κλίμακα".
Το παράλογο πρόβλημα στο θέμα αυτό, λέει η Δρ. Αρβανιτάκη, "είναι να δημιουργήσουμε αυτά τα "άτομα μαύρης τρύπας". Το δε μήκος κύματος του Αξιονίου θα πρέπει να είναι τόσο μεγάλο όσο μεγάλη είναι και η μαύρη τρύπα. Αυτό δεν είναι πρόβλημα εδώ, καθώς το μήκος κύματος είναι αντιστρόφως ανάλογο με τη μάζα, και με την παρουσία Αξιονίων μιλάμε για εξαιρετικά ελαφρά σωματίδια" .
Αυτό που η Δρ. Αρβανιτάκη και οι συνάδελφοί της έχουν συμπεράνει είναι ότι τα νέφη αυτά μπορεί να αποκαλυφθούν στα βαρυτικά κύματα, τους αμυδρούς κυματισμούς του Χώρου, τα οποία συλλέχθηκαν για πρώτη φορά από το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων με Συμβολόμετρο Λέιζερ (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory - LIGO) το 2015 πράγμα που σημαίνει ότι δεν χρειάζεστε μαύρες τρύπες οι οποίες να συγκρούονται μεταξύ τους. Τα Αξιόνια τα οποία συγκρούονται στο νέφος αυτό θα πρέπει να εξολοθρεύονται μεταξύ τους έτσι ώστε να παράγουν Βαρύτονια, τα σωματίδια εκείνα τα οποία θεωρούνται ότι συγκροτούν τα βαρυτικά κύματα.
Ουσιαστικά, τα Αξιόνια και οι μαύρες τρύπες συνδυάζονται με δραματικό αποτέλεσμα, για να παράγουν αυτό που περιγράφει η Δρ. Αρβανιτάκη ως "βαρυτικοί φάροι" οι οποίοι λάμπουν προς κάθε κατεύθυνση.
Η Δρ. Αρβανιτάκη συνεργάζεται με φυσικούς στο πείραμα LIGO ώστε να προετοιμαστεί για την τρίτη περίοδο του ανιχνευτή, η οποία ξεκίνησε τον περασμένο Απρίλιο, αρχίζοντας αμέσως να εντοπίζει νέα βαρυτικά κύματα.
"Μπορεί να είμαστε σε θέση να χρησιμοποιήσουμε μαύρες τρύπες ως ανιχνευτές σωματιδίων διαφορετικού είδους", δήλωσε ο Will East, συνάδελφος της Δρ. Αρβανιτάκη στο Ινστιτούτο Perimeter, ο οποίος εργάζεται στη διεπαφή της φυσικής βαρύτητας, της Αστροφυσικής και της Κοσμολογίας.
Η Εικόνα του άρθρου:
Απεικόνιση της κατανομής της σκοτεινής ύλης (με γκρι χρώμα) στο γιγαντιαίο σύμπλεγμα γαλαξιών Abell από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble
……………….Επεξηγήσεις………………..
* Άρθρο του καθηγητή Γιάννη Σεμερτζίδη
……………….*………………..
Ενημερωθείτε για θέματα Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο
Facebook:
Και στο blog: Αστρονομία και Επιστήμη
Πηγές υπάρχουν επίσης και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα
μπλε ή κόκκινα 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:
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.