Άνοιξη και φυσική – Αστέρια, μαύρες τρύπες, ρολόγια, αντιύλη και άλλα

Με λίγη καθυστέρηση είμαστε εδώ για να κοιτάξουμε το επιστημονικό κομμάτι του προηγούμενου μήνα. Ευτυχώς ο Απρίλης δεν αναλώθηκε μόνο στο να νομίζουμε ότι οι επιστημονικές απόψεις, π.χ. περί ασθενειών, δεν πρέπει να αλλάζουν όταν έρχονται καινούργια δεδομένα, ή στο να μην καταλαβαίνουμε ότι ίδια μέτρα πρόληψης δρουν αλλιώς σε διαφορετικές συνθήκες. (Ή στις θεραπείες με χλωρίνη αλλά κάπου εκεί παύουν οι λέξεις να έχουν νόημα.) Για την ακρίβεια υπήρξαν ασυνήθιστα πολλά νέα και θα τα καλύψουμε με συντομία ακόμα κι αν δεν ξέρουμε από πού ν’αρχίσουμε!

– Το πρόγραμμα Event Horizon Telescope, γνωστό για την πρώτη φωτογραφία μαύρης τρύπας που μας έδωσε πέρυσι, τώρα δημοσίευσε την εικόνα ενός πίδακα ραδιοκυμάτων από μία άλλη σε απόσταση μερικών δισεκατομμυρίων ετών φωτός.

– Ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια στην αστροφυσική, οι ταχείες εκλάμψεις ραδιοκυμάτων (FRBs), ίσως βρήκαν την εξήγησή τους. Οι FRBs είναι εξαιρετικά δυνατά και σύντομα “σήματα” από άλλους γαλαξίες. Αυτή τη φορά όμως το ραδιοτηλεσκόπιο CHIME στον Καναδά παρατήρησε μία μέσα στον δικό μας γαλαξία. Η πηγή της γρήγορα βρέθηκε πως είναι ένα μάγναστρο.

Τα μάγναστρα είναι μια περίεργη μορφή νεκρών άστρων. Ουσιαστικά πρόκειται για αστέρες νετρονίων αλλά με μαγνητικά πεδία χιλιάδες φορές ισχυρότερα απ’το συνηθισμένο. Η ισχυρή μαγνητική δύναμη μάχεται τη βαρύτητα του άστρου και σαν αποτέλεσμα το παραμορφώνει, συνοδεία τιτάνιων σεισμών, γιγάντιων εκλάμψεων και απ’ ό,τι φαίνεται και τρομερών FRBs.

– Σε αντίθεση με αυτές τις γρήγορες εξελίξεις, ένα πρόγραμμα στο Very Large Telescope στη Χιλή παρακολουθούσε ένα και μόνο αστέρι για δεκαετίες και τώρα ανακοίνωσε τα αποτελέσματά του. Το αστέρι S2 έχει το προνόμιο να γυρίζει γύρω από τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία μας, συμπληρώνοντας μια περιφορά κάθε 16 χρόνια, και πλέον η τροχιά του είναι γνωστή με ακρίβεια. Επιπλέον διαπιστώθηκε η πρόβλεψη σύμφωνα με τη θεωρία της γενικής σχετικότητας ότι η τροχιά δε μένει ίδια στο χώρο, αλλά συνεχώς μετατοπίζεται προς τα εμπρός.

– Η γενική σχετικότητα περιγράφει τη βαρύτητα και γι’αυτό συνήθως χρησιμοποιείται σε υπολογισμούς για αστέρια, μαύρες τρύπες και ακόμα και ολόκληρους γαλαξίες, πράγματα δηλαδή με μάλλον μεγάλη μάζα. Ίσως όμως αυτά να ανήκουν στο παρελθόν και να μπορεί πλέον να χρησιμοποιηθεί και για καθημερινά θέματα στη γη.

Σύμφωνα με τη θεωρία, ο χρόνος κυλάει τόσο πιο αργά όσο η βαρύτητα είναι ισχυρότερη. Αυτό είναι πράγματι γνωστό από μετρήσεις σε δορυφόρους που όντας μακριά από τη γη νοιώθουν μικρότερη βαρυτική έλξη.

Τώρα όμως πέντε ιαπωνικές ερευνητικές ομάδες το επιβεβαίωσαν συγκρίνοντας δύο ρολόγια ακριβείας, το ένα στο έδαφος και το άλλο στον τηλεοπτικό πύργο Tokyo Skytree σε ύψος 450 μέτρων. Το ρολόι στον πύργο μέτρησε το χρόνο να περνάει πιο γρήγορα (κατά τέσσερα νανοδευτερόλεπτα τη μέρα) λόγω της ελαφρώς πιο αδύναμης έλξης της γης σε αυτό το …υψόμετρο. Μάλιστα η ακρίβειά του ήταν τόση που θα μπορούσε να μετρήσει διαφορά ύψους ακόμα και λίγων εκατοστών.

Ουσιαστικά το πείραμα έδειξε πως αυτή η ακρίβεια δεν περιορίζεται πλέον μέσα σε ένα εργαστήριο αλλά ότι οι συσκευές μπορούν σχετικά εύκολα να τοποθετηθούν ακόμα και σε σημεία που δεν είναι πάντα προσβάσιμα, επιτρέποντας στη βαρύτητα να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση πολύ μικρών μετατοπίσεων. Είναι χαρακτηριστικό ότι μία από τις πρώτες εφαρμογές που φαντάζονται οι ερευνητές είναι η ανίχνευση μετατοπίσεων του γήινου φλοιού.

– Στο μεταξύ λίγο πιο πέρα, σε δύο χωριά της Ιαπωνίας, ένα αρκετά μεγαλύτερο πείραμα βρίσκεται κοντά στο να απαντήσει σε μια βασική ερώτηση για την αντιύλη.

Τα νετρίνα είναι πολύ ελαφριά σωματίδια ακόμα και για τα δεδομένα των υποατομικών σωματίδιων, γνωστά για το ότι διαπερνούν τη γη κατά τρισεκατομμύρια ανά δευτερόλεπτο χωρίς να σταματούν. Το πείραμα Τ2Κ τα μελετάει εδώ και δεκαετίες δημιουργώντας μεγάλες ποσότητες νετρίνων σε έναν επιταχυντή στην περιοχή του Τοκάι, στέλνοντάς τα στο έδαφος, και ανιχνεύοντάς τα όταν βγουν από το έδαφος 300 χιλιόμετρα πιο μακριά στην περιοχή Καμιόκα. Εκεί συναντούν μία δεξαμενή νερού όπου ελάχιστα από αυτά τυχαίνει να πέσουν πάνω σε πυρήνες ατόμων, αφήνοντας το σήμα τους στους ανιχνευτές του πειράματος.

Τα τελευταία χρόνια το Τ2Κ κοιτάζει για το αν τα νετρίνα και τα αντι-νετρίνα, τα αντίστοιχα σωματίδια αντιύλης, συμπεριφέρονται σύμφωνα με τους ίδιους νόμους. Αυτό είναι γνωστό (αν και ανεξήγητο) ότι δεν συμβαίνει σε ένα μικρό ποσοστό ραδιενεργών διασπάσεων με άλλα σωματίδια. Αλλά ακόμα δεν έχει εξεταστεί στην περίπτωση των νετρίνων λόγω του απρόσιτου χαρακτήρα τους.

Το Τ2Κ ανακοίνωσε τα μέχρι τώρα αποτελέσματά του όπου βλέπει πράγματι μια μικρή διαφορά ανάμεσα στα νετρίνα και τα αντι-νετρίνα, αλλά χρειάζονται μερικά ακόμα χρόνια μετρήσεων για να ειπωθεί οτιδήποτε οριστικό. Πάντως έδειξε ότι βρίσκεται σε καλό δρόμο για να απαντήσει σε μία απ’τις ερωτήσεις που θεωρούνται σήμερα κομβικές στη φυσική – αφού μπορεί να συνδέεται με το γιατί στο σύμπαν υπάρχει μόνο ύλη, ενώ αν υπήρχαν ίσα ποσά ύλης και αντιύλης και είχαν ακριβώς την ίδια συμπεριφορά τότε τα πάντα θα είχαν εξαϋλωθεί. Γεγονός που ορισμένοι πιστεύουν ότι θα είχε αποτελέσει λύση σε μια σειρά προβλημάτων, αλλά σίγουρα όχι εμείς.