Φθινόπωρο και φυσική: τα νέα του Νοεμβρίου

Τα νέα του περασμένου μήνα έχουν να κάνουν με ελλείμματα κοσμικών διαστάσεων και με πετυχημένες προσπάθειες να καλυφθούν.

Ένα έλλειμμα είναι αυτό της μάζας στο σύμπαν. Η μάζα που παρατηρούν οι αστρονόμοι στους γαλαξίες είναι περίπου η μισή από αυτή που υπολογίζουν έμμεσα ότι θα πρέπει κανονικά να περιέχουν. (Να σημειωθεί ότι δε μιλάμε για τη σκοτεινή ύλη, που είναι ένα πολύ μεγαλύτερο ποσό “αθέατης” μάζας. Η σκοτεινή ύλη δε γνωρίζουμε καν από τι αποτελείται, ενώ στην περίπτωση που συζητάμε πρόκειται για “κανονική” ύλη.)

Μία λογική υπόθεση είναι ότι η κρυμμένη μάζα βρίσκεται στην πραγματικότητα ανάμεσα στους γαλαξίες, διασπαρμένη στα νήματα αερίου που τους συνδέουν. Πράγματι, πριν μισό χρόνο μία μελέτη βρήκε σοβαρές ενδείξεις για κάτι τέτοιο, όπως μπορεί να θυμάστε ότι διαβάζατε εδώ.

Και τώρα μία νέα ανάλυση υποστηρίζει αυτή την υποψία χρησιμοποιώντας μια διαφορετική μέθοδο.

Ερευνητές στο Πανεπιστήμιο Paris-Saclay χρησιμοποίησαν δύο καταλόγους αστρονομικών παρατηρήσεων· ο ένας περιέχει διαγαλαξιακά νήματα αερίου (15 χιλιάδες για την ακρίβεια) και ο άλλος ακτίνες Χ από το διάστημα. Η παρουσία ακτίνων Χ σε κάποιο σημείο σημαίνει ότι εκεί υπάρχει θερμό αέριο. Οι ερευνητές σύγκριναν τις θέσεις ανάμεσα στους δυο καταλόγους, και βρήκαν πως το ποσό μάζας που λείπει δείχνει όντως να είναι αυτό που βρίσκεται στα πελώρια κοσμικά νήματα που εκτείνονται ανάμεσα στους γαλαξίες.

Ένα άλλο έλλειμμα έχει να κάνει με τη δημιουργία ενέργειας στο εσωτερικό των άστρων.

Το ότι τα άστρα παράγουν ενέργεια μέσω της πυρηνικής σύντηξης είναι κάτι που οι αστροφυσικοί γνωρίζουν καλά. (Η σύντηξη είναι ο συνδυασμός μικρότερων πυρήνων προς μεγαλύτερους, αντίθετα με τη σχάση, την πυρηνική διεργασία που χρησιμοποιεί η ανθρωπότητα, όπου οι πυρήνες σπάνε σε μικρότερα κομμάτια.) Επίσης γνωρίζουν ότι η πιο βασική σύντηξη, όπου από υδρογόνο φτιάχνεται ήλιο, μπορεί να συμβεί μέσω δύο διαφορετικών διαδικασιών.

Η μια από τις δύο διαδικασίες, γνωστή σαν “αλυσίδα πρωτονίου-πρωτονίου”, είναι υπεύθυνη για την παραγωγή του 99% της ενέργειας του Ήλιου και έχει παρατηρηθεί και μελετηθεί αρκετά καλά. Η άλλη όμως, ο λεγόμενος “κύκλος άνθρακα-αζώτου-οξυγόνου”, είχε υποτεθεί αλλά δεν είχε παρατηρηθεί ποτέ στην πράξη.

Αυτό το έλλειμμα στις γνώσεις μας μπορεί να αφορά μόνο το 1% της ηλιακής ενέργειας, αλλά σε πιο βαριά αστέρια ο “κύκλος” είναι η κύρια πηγή παραγωγής. Αν ληφθούν υπόψη όλα τα άστρα, τότε αναδεικνύεται σε νούμερο ένα πηγή ενέργειας στο σύμπαν.

Και τώρα, για πρώτη φορά παρατηρήθηκαν σαφείς ενδείξεις ότι η διαδικασία συμβαίνει όπως προβλέπει η σχετική θεωρία.

Την ανακάλυψη έκανε το πείραμα Borexino στο ιταλικό εργαστήριο του Gran Sasso. Το Borexino συλλαμβάνει νετρίνα που έρχονται από τον Ήλιο. Τα νετρίνα είναι τα περιβόητα υποατομικά σωματίδια που περνάνε μέσα από ολόκληρη τη Γη χωρίς να σταματούν· ένα πολύ-πολύ μικρό ποσοστό τους όμως μπορεί να σταματάει όταν τυχαίνει να συγκρουστεί μετωπικά με πυρήνες ή ηλεκτρόνια ατόμων. Αυτό εκμεταλλεύονται πειράματα όπως το Borexino, τοποθετώντας ανιχνευτές μέσα σε τεράστιους όγκους βαριών υγρών και περιμένοντας τις συγκρούσεις.

Τα νετρίνα προσφέρονται ιδιαίτερα για να μάθει κανείς τι συμβαίνει στο εσωτερικό του Ήλιου. Οι δύο διαδικασίες σχάσης εκπέμπουν μεγάλους αριθμών νετρίνων, η κάθε μία με διαφορετικά χαρακτηριστικά.

Όπως μαντεύετε, το Borexino ανίχνευσε νετρίνα με τα χαρακτηριστικά που αναμένονται από τον  κύκλο άνθρακα-αζώτου-οξυγόνου. Και πραγματοποιώντας μετρήσεις επί αρκετό καιρό μάζεψε αρκετά ώστε να ανακοινωθεί με σιγουριά πως η διαδικασία παρατηρήθηκε στην πράξη για πρώτη φορά.

Κλείνοντας με τη χαριτωμένη είδηση του μήνα, έχουμε τη σέλφι που ανέβασε το όχημα Curiosity της NASA. To Curiosity τριγυρίζει στον Άρη από το 2012. Πρόσφατα, σαν καλός influencer, έβγαλε 59 ολόκληρες φωτογραφίες μέχρι να τις συνδυάσει στην τέλεια σέλφι και βέβαια να σβήσει το selfie stick από το πλάνο.