Χειμώνας και φυσική: Τα νέα του Ιανουάριου

Ο περασμένος μήνας μάς έφερε μερικά ωραία μικρά νέα (για πελώρια πράγματα). Και εξηγούμαι.

Μόλις ανακαλύφθηκε το πιο μακρινό κβάζαρ μέχρι τώρα, και δε θα πιστέψετε πόσο μεγάλο είναι (ναι, clickbait).

Αστρονόμοι στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα εντόπισαν ένα κβάζαρ σε απόσταση 13,3 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, με μάζα όσο ενάμιση δισεκατομμυρίων ήλιων. Τα κβάζαρς είναι ιδιαίτερα ενεργές μαύρες τρύπες στις καρδιές γαλαξιών· καθώς καταπίνουν αστέρια και σκόνη, ένας περιστρεφόμενος δίσκος καυτού υλικού σχηματίζεται γύρω τους και από την τριβή του απελευθερώνεται ενέργεια. Αυτή παράγει την έντονη φωτεινότητά τους που συχνά ξεπερνάει σε λάμψη ολόκληρους γαλαξίες. (Στη συγκεκριμένη περίπτωση το κβάζαρ είναι χίλιες φορές φωτεινότερο από ολόκληρο τον δικό μας γαλαξία.)

Το ότι το βλέπουμε τόσο μακριά σημαίνει και ότι το βλέπουμε όπως ήταν πριν από το αντίστοιχο χρονικό διάστημα, δηλαδή 13,3 δις χρόνια – και μόλις 670 εκατομμύρια χρόνια μετά την εποχή που υπολογίζεται ότι έλαβε χώρα το Μπιγκ Μπανγκ. Το γεγονός αυτό σε συνδυασμό με τη μάζα του κβάζαρ προκάλεσε έκπληξη στους ερευνητές, γιατί δε θα πρόλαβε να μεγαλώσει μέσω της συγχώνευσης περισσότερων μαύρων τρυπών με πιο συνηθισμένα μεγέθη.

-.-

Ερώτηση: Πόσο σκοτεινό είναι το διάστημα;

Απάντηση: Είναι τόσο φωτεινό όσο και το δωμάτιό σου, αν αυτό φωτιζόταν μες στη νύχτα μόνο από το λαμπάκι του ψυγείου του γείτονα που μένει ένα μίλι πιο πέρα.

Σοβαρά, τόσο είναι το φως που βλέπει στον ουρανό το New Horizons, το διαστημόπλοιο που αφού εξερεύνησε τον Πλούτωνα βρίσκεται πλέον στις παρυφές του ηλιακού συστήματος.

Αλλά το θέμα δεν είναι απλά οι αποχρώσεις του γκρι. Αυτή η αμυδρή λάμψη επέτρεψε σε μία ερευνητική ομάδα να υπολογίσει πόσοι γαλαξίες υπάρχουν συνολικά στο σύμπαν. (Παρεμπιπτόντως, η μεταφορά με το λαμπάκι του ψυγείου έρχεται από την ίδια την ομάδα.)

Η ιστορία έχει ως εξής: μέχρι τώρα οι καλύτερες παρατηρήσεις “βαθέος διαστήματος” έχουν γίνει από το τηλεσκόπιο Hubble· και από αυτές έχει υπολογιστεί ότι υπάρχουν συνολικά περίπου δύο τρισεκατομμύρια γαλαξίες. Το Hubble όμως βρίσκεται σε τροχιά γύρω από τη Γη, ενώ τώρα το New Horizons έχει οπτικό πεδίο απαλλαγμένο απ’ το φως του ηλιακού συστήματος. Και η διάχυτη λάμψη που βλέπει είναι περισσότερη από αυτή που αναμενόταν με βάση τους προηγούμενους υπολογισμούς. Το συμπέρασμα που βγήκε είναι πως αν αυτή η λάμψη οφείλεται στην ύπαρξη περισσότερων γαλαξιών, τότε αυτοί δεν μπορούν να είναι περισσότεροι από το διπλάσιο του προηγούμενου νούμερου.

Αυτό δε σημαίνει αναγκαστικά πως υπάρχουν 4 τρις γαλαξίες. Μπορεί να σημαίνει πως υπάρχουν άλλων ειδών φωτεινά αντικείμενα βαθειά στο σύμπαν. Για παράδειγμα, η λάμψη θα μπορούσε να έρχεται από γαλαξίες-νάνους που δεν μπορούμε ακόμα να ανιχνεύσουμε, από “φωτοστέφανα” άστρων που είναι γνωστό ότι περιβάλλουν γαλαξίες, από αστέρια που έχουν διαφύγει στο διαγαλαξιακό διάστημα, ή και από κάτι ολότελα καινούργιο.

Παρ’ όλο που αυτή η ιστορία ξυπνάει τη φαντασία, πρέπει να σημειωθεί ότι στους σχετικούς υπολογισμούς χρησιμοποιήθηκαν πολλές υποθέσεις και πρσεγγίσεις. (Για παράδειγμα, από την παρατηρούμενη λάμψη έπρεπε να αφαιρεθούν οι πηγές φωτός που είναι ήδη γνωστές, μια διαδικασία δύσκολη.) Αλλά τουλάχιστον, υπάρχει ένας τρόπος να τσεκαριστεί μες στα επόμενα χρόνια το αν ο αριθμός των γαλαξιών είναι μεγαλύτερος απ’ ό,τι πιστευόταν: και αυτός είναι το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, ο διάδοχος του Hubble, που σχεδιάζεται να εκτοξευθεί από τη NASA μες στο 2021.

-.-

Και τέλος, τον περασμένο μήνα μάθαμε ότι ένα μικρό “κβαντικό ίντερνετ” στήθηκε χρησιμοποιώντας δύο drones.

Οι κβαντικές τηλεπικοινωνίες μπορεί να βρίσκονται ακόμα πολύ μακριά, αλλά σίγουρα αποτελούν ένα καυτό αντικείμενο έρευνας. Σε κάθε περιίπτωση, ένα κύριο συστατικό τους αποτελούν τα ζεύγη διεμπλεκόμενων φωτονίων (ναι, κι εμείς θα προτιμούσαμε να τα λέμε “διαπλεκόμενα”). Πρόκειται για παλμούς φωτός που εκπέμπονται από την ίδια πηγή και έχουν συμπληρωματικές κβαντικές ιδιότητες.

Τώρα, στα σχετικά πειράματα το διεμπλεκόμενο φως μεταφέρεται συνήθως με οπτικές ίνες. Δεν πρόκειται όμως για το καλύτερο μέσο, ενώ η απευθείας μετάδοση μέσω του αέρα θα είχε λιγότερες απώλειες.

Και αυτό ακριβώς, τη μετάδοση στον αέρα, χρησιμοποίησαν με επιτυχία ερευνητές απ’ το κινέζικο Πανεπιστήμιο του Nanjing. Για το μικρό δίκτυό τους χρησιμοποίησαν δύο drones, το ένα για να παράγει τα διεμπλεκόμενα ζεύγη και να στέλνει τα μισά φωτόνια σε έναν επίγειο σταθμό, και το άλλο για να συλλαμβάνει και να αναμεταδίδει τα άλλα μισά φωτόνια σε έναν δεύτερο επίγειο σταθμό.

Οι δύο σταθμοί βρίσκονταν σε απόσταση ενός χιλιομέτρου μεταξύ τους και έφτασε σε αυτούς το 25% και το 4% των αρχικών φωτονίων αντίστοιχα, το οποίο είναι μια καλή αρχή. Και έτσι οι ερευνητές έδειξαν ότι μια μέρα θα μπορούσε να υπάρξει ένα ευέλικτο δίκτυο κβαντικών τηλεπικοινωνιών, και ότι τα drones δε θα χρησιμεύουν μόνο για το ντελίβερι του καφέ μας (όπως είμαι σίγουρη ότι όλοι ονειρευόμαστε).