Φυσική & Φιλοσοφία (201 άρθρα)

Η πυκνότητα ενός λευκού νάνου ξεπερνά την φαντασία μας. Μια κουταλιά ύλης λευκού νάνου ζυγίζει όσο ένα αυτοκίνητο στην Γη. Τα άτομα στο εσωτερικό του άστρου συμπιέζονται τόσο πολύ που βρίσκονται στα όρια της κατάρρευσης. Συμπιέστε λίγο περισσότερο έναν λευκό νάνο και θα καταρρεύσει προς ένα άστρο νετρονίων.

Οι επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν την πυκνότητα ενός λευκού νάνου στο εργαστήριο. Η κατάσταση της ύλης που προσομοιάζει με αυτή του λευκού νάνου δημιουργείται εστιάζοντας το φως ενός ισχυρού λέιζερ σε έναν μικροσκοπικό χρυσό θάλαμο, γνωστό ως hohlraum.

O θάλαμος hohlraum

Στον θάλαμο αυτό τοποθετήθηκε ένα σφαιρίδιο ενός χιλιοστού από μεθυλιδίνη (ή ⫶CH). Το σφαιρίδιο συμπιέζεται σε πίεση 450 εκατομμύρια ατμόσφαιρες, θερμαίνεται έως 35 εκατομμύρια βαθμούς και «λούζεται» από ακτίνες Χ. Όταν το σφαιρίδιο ακτινοβολείται, το εξωτερικό στρώμα του θερμαίνεται και διαστέλλεται, δημιουργώντας ένα ωστικό κύμα κρούσης προς το κέντρο του σφαιριδίου με ταχύτητα 200 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο.
Το υλικό του λευκού νάνου εμφανίζεται μόνο στο μικρό χρονικό διάστημα
των εκρήξεων, που όμως είναι αρκετό για την μελέτη της συμπεριφορά της ύλης.

Με τον όρο λευκός νάνος χαρακτηρίζεται το υπόλειμμα του πυρήνα ενός άστρου μικρής ή μεσαίας μάζας που απομένει μετά τον θάνατο του αστέρα αυτού. Οι λευκοί νάνοι είναι το ένα από τα τρία είδη «αστρικών πτωμάτων» (τα άλλα δύο είναι οι αστέρες νετρονίων και οι μαύρες τρύπες)

Η καταστατική εξίσωση μας δείχνει την σχέση πίεσης, πυκνότητας και θερμοκρασίας ενός υλικού. Μέσα από μια τέτοια εξίσωση οι φυσικοί μπορούν να κατανοήσουν πως σχηματίζονται και εξελίσσονται οι λευκοί νάνοι.
Στο πείραμα χρησιμοποιήθηκε δείγμα μεθυλιδίνης διότι οι πειραματιστές ήθελαν να κατανοήσουν έναν σπάνιο τύπο λευκών νάνων, γνωστών ως DQ. Οι λευκοί νάνοι DQ είναι εξαιρετικά θερμοί και διαθέτουν ατμόσφαιρα αερίου άνθρακα. Παλιότερες προσπάθειες αναδημιουργίας αυτού του τύπου ύλης είχαν αποτύχει.

Αν και είναι η πρώτη φορά που ύλη λευκού νάνου σχηματίζεται στο ηλιακό μας σύστημα, σίγουρα δεν θα είναι και η τελευταία. Ο πιο μεγαλειώδης σχηματισμός θα συμβεί σε περίπου 5 δισεκατομμύρια χρόνια όταν ο Ήλιος μας θα έχει εξαντλήσει το υδρογόνο καύσιμο και μετά από μια σύντομη περίοδο ως ερυθρός γίγαντας θα τελειώσει την ζωή του καταρρέοντας ως λευκός νάνος.

Πηγή: universetoday.com

Αναρωτηθήκατε ποτέ γιατί μια πτήση προς τα δυτικά διαρκεί περισσότερο από την ίδια διαδρομή προς τα ανατολικά;  Γιατί όταν ένα αεροπλάνο ταξιδεύει αντίθετα από την περιστροφή της Γης δεν φτάνει πιο γρήγορα.   Όλα έχουν να κάνουν με την περιστροφή της γης, αλλά δεν είναι τόσο απλά όσο ακούγεται. Ας δούμε με μια γρήγορη ματιά γιατί συμβαίνει αυτό.

Γιατί χρειάζεται περισσότερος χρόνος για να πετάξετε δυτικά;

Μεγαλύτεροι χρόνοι πτήσης

Υπάρχουν πολλοί παράγοντες που επιδρούν στη χρονική διάρκεια της πτήσης, αλλά σε γενικές γραμμές, πάντα θα βλέπεις τις πτήσεις προς τα δυτικά να διαρκούν περισσότερο. Συγκρίνετε τις περισσότερες πτήσεις και θα δείτε ότι η επιστροφή προς τα ανατολικά χρειάζεται λιγότερο χρόνο από την πτήση προς τα δυτικά.

Για παράδειγμα, μια πτήση από τη Νέα Υόρκη προς το Λονδίνο διαρκεί περίπου 6 ώρες και 45 λεπτά και η επιστροφή από το Λονδίνο στη Νέα Υόρκη διαρκεί 8 ώρες.    Ομοίως η πτήση από το Λονδίνο προς το Χονγκ Κονγκ διαρκεί 12 ώρες, ενώ η επιστροφή προς τα δυτικά διαρκεί 13 ώρες.

Το αποτέλεσμα της περιστροφής της γης – αλλά δεν είναι τόσο προφανές το γιατί!

Η Γη περιστρέφεται από τα δυτικά προς ανατολικά. Και με αρκετή ταχύτητα – στον Ισημερινό, η ταχύτητα περιστροφής είναι περίπου 1.000 χιλιόμετρα την ώρα. Σκεπτόμενος απλά, αυτή η ταχύτητα θα πρέπει να επηρεάζει μια πτήση προς τα δυτικά και να την κάνει να διαρκεί λιγότερο χρόνο, καθώς η Γη κινείται αντίθετα προς το αεροσκάφος.

Αυτό όμως δεν συμβαίνει. Στην πραγματικότητα, το αεροσκάφος απομακρύνεται επίσης από τον προορισμό του καθώς συνεχίζει να περιστρέφεται μαζί με τη γη (μαζί με τη Γη περιστρέφονται και όλα τα υπόλοιπα όχι μόνο η επιφάνεια της, αλλά και οτιδήποτε αιωρείται πάνω απ’ αυτήν όπως ο αέρας και τα αεροπλάνα). Αυτό που έχει σημασία τότε είναι η ταχύτητα του αεροσκάφους σε σχέση με τη Γη.

Εάν χρειάζεστε απόδειξη αυτού του φαινομένου, απλώς θυμηθείτε ότι αν πηδήξετε προς τα πάνω, η Γη δεν περιστρέφεται κάτω από εσάς. Εάν συνέβαινε, θα προσγειωνόσασταν εκατοντάδες μέτρα μακριά!

Προσθέτοντας στις επιπτώσεις του ανέμου – και τα ρεύματα του αέρα (αεροχείμαρροι)

Είναι η περιστροφή της Γης που προκαλεί τους μεγαλύτερους χρόνους πτήσης, αλλά όχι επειδή κινείται προς ή μακριά από τα αεροσκάφη που πετάνε. Αλλά αυτό οφείλεται μάλλον στην επίδραση των κινήσεων του ανέμου – στους λεγόμενους αεροχείμαρρους (jet streams).  Στην Μετεωρολογία αεροχείμαρρος (Jet stream) καλείται ένα ταχέως κινούμενο μακρόστενο σωληνωτό ρεύμα πολύ ισχυρών δυτικών ανέμων σε μεγάλα υψόμετρα.  Δημιουργούνται από συνδυασμό της ατμοσφαιρικής θέρμανσης (από την ηλιακή ακτινοβολία και σε ορισμένους άλλους πλανήτες και από την εσωτερική θερμότητα) και της περιστροφής του πλανήτη γύρω από τον άξονά του.

Ένα περιστρεφόμενο αντικείμενο έχει μια δύναμη κάθετη στον άξονα περιστροφής – αυτή είναι η γνωστή δύναμη Κοριόλις. Αυτή η δύναμη ωθεί τους ανέμους προς τα ανατολικά στο βόρειο ημισφαίριο και προς τα δυτικά στο νότιο ημισφαίριο. Η ισχύς του σχετίζεται με την ταχύτητα περιστροφής. Τα σημεία πιο κοντά στον ισημερινό περιστρέφονται γρηγορότερα από τα σημεία κοντά στους πόλους – καθώς πρέπει να ταξιδεύουν περισσότερο σε κάθε περιστροφή στον ίδιο χρόνο.

Επιπλέον, οι άνεμοι επηρεάζονται από την ηλιακή θέρμανση και θα ρέουν από περιοχές υψηλής πίεσης σε χαμηλή πίεση. Σε συνδυασμό, αυτάές οι επιδράσεις παράγουν αεροχειμάρρους που κινούνται από τα δυτικά προς τα ανατολικά, αλλά με κυματιστό μοτίβο. Η ροή μπορεί να ποικίλει σε ισχύ, ανάλογα με το υψόμετρο και με την πάροδο του χρόνου και συνήθως θα είναι πιο ισχυρή πιο κοντά στους πόλους.

Ειδικότερα στη Γη, οι ισχυρότεροι αεροχείμαρροι είναι οι πολικοί (polar jet) και παρουσιάζονται σε ύψος από 7.000 – 12.000 μέτρα από την επιφάνεια της θάλασσας. Οι υψηλότεροι και κάπως ασθενέστεροι αεροχείμαρροι είναι οι υποτροπικοί (subtropical), συνήθως σε ύψος 10.000 – 16.000 μέτρα από την επιφάνεια της θάλασσας. Συνηθέστερα, εκδηλώνονται πάνω από περιοχές μεσαίων γεωγραφικών πλατών και σε πολυπληθέστερο αριθμό στο Βόρειο ημισφαίριο παρά στο Νότιο, όπου κρίνονται περιορισμένοι.  Οι αεροχείμαρροι μοιάζουν με τεράστια ομοαξονικά σωληνωτά ποτάμια – ρεύματα αέρος με αυξανόμενη ταχύτητα της κεντρικότερης ροής. Το μήκος τους κυμαίνεται μεταξύ 1.600 και 5.000 χιλιομέτρων, το πλάτος τους μεταξύ 160 και 500 χιλιομέτρων, και το υψομετρικό πάχος τους μεταξύ 1,6 και 5 χιλιομέτρων.

Η κύρια εμπορική σημασία των αεροχειμάρρων είναι στα αεροπορικά ταξίδια, καθώς ο χρόνος πτήσης μπορεί να επηρεαστεί δραματικά, αναλόγως με το αν το αεροπλάνο πετάει μέσα σε έναν αεροχείμαρρο ακολουθώντας την ίδια κατεύθυνση με αυτόν (προς τα ανατολικά), οπότε επιταχύνεται ή πετάει ενάντια σε αυτόν (προς τα δυτικά) οπότε επιβραδύνεται. Οι αναταράξεις αέρα, ένας δυνητικός κίνδυνος για τα αεροσκάφη, συχνά βρίσκονται κοντά σε αεροχειμάρρους.

Δεν επηρεάζουν απλώς τους  χρόνους πτήσης αυτές οι ροές του αέρα (Jet stream), αλλά έχουν σημαντικό αντίκτυπο στις διαδρομές που θα ακολουθήσουν τα αεροπλάνα, καθώς και στον προγραμματισμό πτήσεων. Οι αεροπορικές εταιρείες εξετάζουν τα μοτίβα των αεροχειμάρρων κάθε μέρα και αλλάζουν ανάλογα τις διαδρομές για τις πτήσεις τους.  Επίσης, μπορείτε να επαναδρομολογήσετε πτήσεις προς τα δυτικά για να αποφύγετε κάποια από τα έντονα φαινόμενα των αεροχειμάρρων.

Οι πιλότοι όταν ακολουθούν αυτά τα μοτίβα των αεροχειμάρρων κερδίζουν ταχύτητες που κυμαίνονται συνήθως από 130 έως 220 km/h, εξοικονομώντας χρόνο και καύσιμο στην αεροπορική εταιρεία (και επομένως χρήματα).

Τέλος, γιατί οι πτήσεις από την Ευρώπη προς τις ΗΠΑ κινούνται πολύ βόρεια (πάνω από την Γροιλανδία/Καναδά αντί για την φαινομενικά πιο άμεση “ευθεία γραμμή” στον κεντρικό Ατλαντικό;

Είναι πιο σύντομο να ακολουθήσετε την διαδρομή που συμπίπτει με ένα Μεγάλο Κύκλο της Γης, από ότι σε μια ευθεία γραμμή, επειδή η περιφέρεια της γης είναι πολύ μεγαλύτερη στον ισημερινό από ό, τι κοντά στους πόλους.

Πηγή: physics4u.gr

Η ηθοποιός Hedy Lamarr, ήταν γνωστή για τη σκανδαλώδη ερωτική της ζωή και την αποπνικτική ομορφιά. Ένα ντοκιμαντέρ διερεύνησε τον τρόπο με τον οποίο αγνοήθηκαν τα επιστημονικά ταλέντα της   Το αστέρι του Hollywood που θεωρήθηκε σαν «η πιο όμορφη γυναίκα στον κόσμο», είχε ένα φοβερό μυστικό που ήρθε στην επιφάνεια μετά το θάνατό της το 2000 με αυτό το ντοκιμαντέρ. 

H Lamarr της δεκαετίας του 1940 θεωρείτο «η πιο όμορφη γυναίκα στον κόσμο»

Η ηθοποιός, η οποία γεννήθηκε στη Βιέννη το 1914,  αν και πέτυχε τη διεθνή φήμη της ως αστέρας του Χόλιγουντ, δεν ήταν ικανοποιημένη από τη δράση της. Στα διαλείμματα μεταξύ των λήψεων και της διανυκτέρευσης της στο σπίτι, εξασκούσε το αγαπημένο της χόμπι: την εφεύρεση. Στην αυτοβιογραφία της εξομολογήθηκε την αγάπη της για την επιστήμη, τα αποτυχημένα πειράματά της αλλά και τις επιτυχίες της, συμπεριλαμβανομένης της βελτιστοποίησης του αγωνιστικού αεροπλάνου του εραστή της Χάουαρντ Χιουζ. «Δεν χρειάζεται να ασχοληθώ με ιδέες», λέει. “Έρχονται φυσικά.”

Ο μεγαλύτερος επιστημονικός θρίαμβος όμως της Lamarr προοριζόταν για το ναυτικό των ΗΠΑ κατά τον δεύτερο παγκόσμιο πόλεμο, αλλά χρησιμοποιείται πλέον και στη σύγχρονη ασύρματη επικοινωνία όπως στο Bluetooth και σε παλαιότερες εκδόσεις του Wi-Fi.   Στη δεκαετία του ’40, η Lamarr αναγνώρισε το ελάττωμα των τορπιλών που ελέγχονται με ραδιο-σήματα και ότι θα μπορούσαν να μπλοκαριστούν εύκολα από τους Γερμανούς. Μαζί με τον φίλο της George Antheil, ανέπτυξε ένα «μυστικό σύστημα επικοινωνίας» για χρήση σε άμεσο χρόνο.

Δημιούργησε ένα ραδιο-σήμα με «αλλαγή συχνότητας» ως τρόπο καθοδήγησης των ραδιο-ελεγχόμενων τορπιλών χωρίς καμία ανίχνευση, που θα εμπόδιζε με αποτελεσματικό τρόπο τυχόν απόπειρες των Ναζί να μπλοκάρουν ή να παρακολουθούν τα σήματά τους.  Το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας γι αυτή την εφεύρεση της χορηγήθηκε το 1942.

Το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας της Lamarr (US Patent No. 2.292.387) κατατέθηκε το 1941 και αναπτύχθηκε μαζί με τον Αμερικανό συνθέτη και εφευρέτη George Antheil

Ο στρατός πήρε την ιδέα της και, όπως αποκαλύπτει το ντοκιμαντέρ, τελικά την χρησιμοποίησε, αλλά η Lamarr ενημερώθηκε ότι θα συνέβαλε περισσότερο στην πολεμική προσπάθεια ως pinup girl παρά ως εφευρέτης: διασκεδάζοντας στρατεύματα. Η εφεύρεση της Lamarr δεν έγινε γνωστή μέχρι το τέλος της ζωής της, στα τέλη της δεκαετίας του 1990. Κέρδισε περισσότερη φήμη μετά το θάνατο της το 2000 σαν επιστήμων γυναίκα – σε κόμικς, θεατρικά έργα και ακόμη και με ένα Google Doodle , το 2015.

Όλη την ώρα που η Lamarr έκανε μεγάλες ταινίες στο Χόλιγουντ, ο Τύπος συνέχισε να γράφει για την ερωτική της ζωή (έξι γάμους και έξι διαζύγια) ή για το ότι ήταν η πρώτη ηθοποιός που εμφανίστηκε γυμνή και έδειξε τον πρώτο γυναικείο οργασμό σε ταινία ή για τη σκανδαλώδη ερωτική της ζωή και την αποπνικτική ομορφιά της. Οτιδήποτε άλλο εκτός από την εφεύρεσή της – παρά το γεγονός ότι είχε πράγματι δημοσιοποιηθεί το 1941. Το Εθνικό Συμβούλιο Εφευρετών διέρρευσε την ιστορία στον Τύπο, οδηγώντας τους LA Times να θεωρούν την εφεύρεση της ότι είχε μεγάλη αξία στο εθνικό πρόγραμμα άμυνας.

Πηγή: physics4u.gr

Θα εγκαθίστανται σε απόσταση μερικών χιλιομέτρων από τη στεριά και θα παράγουν «καθαρή» ηλεκτρική ενέργεια σε μεγάλες ποσότητες και με αρκετά χαμηλό κόστος.  Οι επιστήμονες επικεντρώνονται στη θάλασσα γιατί οι άνεμοι που πνέουν στα πελάγη είναι κατά κανόνα πιο ισχυροί και έχουν μικρότερη μεταβλητότητα απ ό,τι στη στεριά ΄.

Στην περίπτωση της Ελλάδας, για παράδειγμα, είναι γνωστό πως το πιο πλούσιο αιολικό δυναμικό βρίσκεται ανοιχτά των νησιών του Αιγαίου. Κυρίως όμως, επειδή από οικονομοτεχνική άποψη η θάλασσα είναι το μοναδικό περιβάλλον όπου έχει νόημα να εγκατασταθούν ανεμογεννήτριες με μεγάλο μέγεθος και ισχύ.

Κι αυτό, γιατί η αξία του ρεύματος που θα παράγουν μπορεί να αποσβέσει γρήγορα το κόστος για την κατασκευή, την τοποθέτηση και τη συντήρησή τους, κάτι που είναι δύσκολο να συμβεί στην ξηρά. .

Ετσι, οι επιστήμονες αναζητούν τεχνολογικές λύσεις ώστε να είναι όσο το δυνατόν περισσότερη η ενέργεια από τη μια μεριά και όσο το δυνατόν μικρότερο το κόστος της ανεμογεννήτριας από την άλλη. Αυτό σημαίνει πως δεν μπορούμε να βασιστούμε σε μικρότερες ανεμογεννήτριες που υπάρχουν ήδη στη στεριά, αλλά σε τεράστιες.

Αντίθετα, τα νέα μοντέλα θα αναπτυχθούν ώστε να είναι εξαρχής προσαρμοσμένα στις ιδιαίτερες συνθήκες που επικρατούν στη θάλασσα. Για παράδειγμα, αφού οι ανεμογεννήτριες θα βρίσκονται εκ των πραγμάτων αρκετά μακριά από κατοικημένες περιοχές, θα μπορούν οι έλικές τους να περιστρέφονται πιο γρήγορα, χωρίς να ενοχλούν με τον θόρυβο που θα προκαλούν. Θα μελετήσουμε αρκετές ακόμη ιδέες που θα μπορούσαν να κάνουν τη διάταξη πιο οικονομική, όπως νέα υλικά κατασκευής ή γεννήτριες ηλεκτροπαραγωγής με υπεραγώγιμα υλικά, οι οποίες θα δουλεύουν σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες. .

Για τη μείωση του κόστους έχει ήδη μελετηθεί και σχεδιαστεί μια εναλλακτική επιλογή για τη θεμελίωση των ανεμογεννητριών, όχι σε στύλους που χρησιμοποιούνται σήμερα και «καρφώνονται» στον πυθμένα για να τοποθετηθεί επάνω τους η ανεμογεννήτρια.

Στο μέλλον θα σχεδιάσουμε μια υποθαλάσσια βάση στήριξης, η οποία θα επιτρέπει να τοποθετηθούν μονάδες ακόμη και σε βάθη 60 μέτρων, συγκριτικά με τα 30 μέτρα που εξασφαλίζουν οι σημερινοί στύλοι, ενώ θα μπορεί να μπει σε μαζική παραγωγή, για να κατασκευάζεται φθηνά. Ένας άλλος τρόπος είναι η κατασκευή τσιμεντένιων μονάδων στη ξηρά και τη ρυμούλκηση τους έως τη θέση που θα είναι η παράκτια ανεμογεννήτρια.

Οι ερευνητές μελέτησαν σημεία που απέχουν το πολύ 60 χιλιόμετρα από τις ακτές, στα οποία η θάλασσα έχει βάθος που φτάνει μέχρι τα 60 μέτρα. Οι ανεμογεννήτριες σε αυτά θα μπορούσαν να παράγουν 36.000 τεραβατώρες (TWh) τον χρόνο, ποσότητα πολύ μεγαλύτερη από τις 23.000 τεραβατώρες που χρειάζεται ο πλανήτης τον χρόνο. Ειδικά στην ΕΕ με αυτόν τον τρόπο παραγωγής η ισχύς μπορεί να αυξηθεί από περίπου 20 γιγαβάτ σήμερα σε σχεδόν 130 γιγαβάτ ως το 2040, ακόμη και τα 180. Ακόμη καλύτερη προβλέπεται να είναι η εικόνα στην Κίνα όπου η ισχύς προβλέπεται να αυξηθεί από 4 σε 110 γιγαβάτ ή και τα 170 γιγαβάτ. Το εντυπωσιακό είναι ότι σήμερα η παραγωγή ενέργειας από ανεμογεννήτριες στη θάλασσα είναι μόλις το 0,3% του παγκόσμιου συνόλου, πράγμα που δείχνει ότι οι προοπτικές αυτής της υπεράκτιας παραγωγής είναι τεράστιες.

Το πρόβλημα της Ελλάδας

Δυστυχώς λόγω της εκκρεμότητας στο θέμα των χωρικών υδάτων, η Ελλάδα έχει το μειονέκτημα ότι δεν μπορεί να τοποθετήσει ανεμογεννήτριες μακρύτερα από 6 ναυτικά μίλια από τη στεριά, ενώ, ακόμη και μέσα σε αυτή τη ζώνη, σε πολλές θαλάσσιες περιοχές το βάθος ξεπερνά τα 60 μέτρα.

Στην Ελλάδα μελετάμε να εγκαταστήσουμε παράκτιες ανεμογεννήτριες που φτιάχτηκαν στη Νορβηγία το 2017 για  πρώτη φορά στον κόσμο. Το αιολικό πάρκο που έφτιαξαν οι Νορβηγοί είναι 25 χιλιόμετρα από τις ακτές του Πίτερχεντ της Σκωτίας. Είναι ικανό, με εγκατεστημένη ισχύ 30 MW, να ηλεκτροδοτήσει περίπου 20.000 κατοικίες.

Τιμές παραγόμενης ενέργειας

Οι τιμές αναφοράς δεν αποκλείεται να κινηθούν κάτω από τα 90 ευρώ ανά MWh, μια τιμή ανάλογη για τα χερσαία αιολικά πάρκα.

Πάντως για την ώρα η παραγόμενη ενέργεια από τις πλωτές ανεμογεννήτριες είναι υψηλή. Οι Νορβηγοί υποστηρίζουν ότι σε ορίζοντα δεκαετίας θα μειωθούν οι τιμές στα επίπεδα των 40 με 60 ευρώ ανά MWh. Ας σημειωθεί ότι στο συνολικό κόστος τους το 40% αφορά στην προμήθεια της ανεμογεννήτριας και το 60% του λοιπού εξοπλισμού όπως τα συστήματα αγκύρωσης ή οι πλωτές εξέδρες.

Πηγή: ΑΠΕ

Η ταχύτερα αναπτυσσόμενη μαύρη τρύπα στο σύμπαν – η J2157 – είναι 34 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του ήλιου και  το καθημερινό γεύμα της είναι ισοδύναμο με μια μάζα σαν του ήλιου μας, σύμφωνα με μια  νέα μελέτη.

Αυτή η τεράστια, πεινασμένη μαύρη τρύπα εντοπίστηκε για πρώτη φορά και μελετήθηκε από ερευνητές τον Μάιο του 2018. Προηγουμένως, πίστευαν ότι καταναλώνει τη μάζα που ισοδυναμεί με τον ήλιο μας κάθε δύο ημέρες. Τώρα, έχουν καλύτερη κατανόηση αυτής της τεράστιας τρύπας και της λαιμαργικής συμπεριφοράς της.

Η μαύρη τρύπα είναι γνωστή ως J2157 και απέχει πάνω από 12 δισεκατομμύρια έτη φωτός στο μακρινό σύμπαν. Οι αστρονόμοι προσπαθούν να καταλάβουν πώς αυτές οι τεράστιες μαύρες τρύπες μπορούσαν να εξελιχθούν κατά τις πρώτες μέρες του σύμπαντος. Οι ερευνητές συνεχίζουν να αναζητούν πιο μεγάλες  μαύρες τρύπες όπως αυτή για να καταλάβουν πώς έχουν αναπτυχθεί.

“Είναι η μεγαλύτερη μαύρη τρύπα που βρήκαμε σε αυτήν την πρώιμη περίοδο του Σύμπαντος”, δήλωσε ο Christopher Onken, επικεφαλής της μελέτης και ερευνητής στη Σχολή Αστρονομίας και Αστροφυσικής του Πανεπιστημίου της Αυστραλίας. “Το βλέπουμε σε μια εποχή που το σύμπαν ήταν μόλις 1,2 δισεκατομμυρίων ετών, λιγότερο από το 10% της τρέχουσας ηλικίας του.”

“Η μάζα της μαύρης τρύπας είναι περίπου 8.000 φορές μεγαλύτερη από τη μαύρη τρύπα στο κέντρο του Γαλαξία μας”, λέει ο Onken. “Εάν η μαύρη τρύπα του Γαλαξία ήθελε να μεγαλώσει σε αυτή την μάζα, θα πρέπει να καταπιεί τα δύο τρίτα όλων των αστεριών του Γαλαξία μας.”

Το τηλεσκόπιο SkyMapper στο Παρατηρητήριο Siding Spring στην Αυστραλία μπόρεσε να εντοπίσει αυτή τη μαύρη τρύπα στο σχεδόν υπέρυθρο φως αφού αυτό ταξίδεψε δισεκατομμύρια έτη φωτός για να φτάσει στη Γη.

Τέρας της φύσης

Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν για πρώτη φορά τη μαύρη τρύπα J2157 λόγω της φωτεινότητάς της στο υπεριώδες φως. Ενώ το φως δεν μπορεί να ξεφύγει από τις μαύρες τρύπες, αυτή η μαύρη τρύπα εκπέμπει ακτίνες Χ και υπεριώδες φως που δημιουργούνται λόγω της τεράστιας όρεξής του.

Οι αστρονόμοι έχουν επίσης ορίσει αυτή τη συγκεκριμένη μαύρη τρύπα ως το κέντρο ενός πολύ φωτεινού κβάζαρ. Το κβάζαρ είναι ένας πολύ λαμπρός ενεργός γαλαξιακός πυρήνας, που εμφανίζεται στο ορατό φως ως σημειακή πηγή (σαν άστρο), ενώ αυτό που βλέπουμε ως κβάζαρ είναι μία σχετικώς πυκνή άλως υλικού που περιβάλλει την κεντρική μαύρη τρύπα μεγάλης μάζας στο κέντρο του γαλαξία αυτού. Εκπέμπουν δε τόση ενέργεια στους αέριους δίσκους τους που εμφανίζονται σαν αστέρια μέσα από τα τηλεσκόπια.

Το ότι είναι ορατοί σε αποστάσεις δισεκατομμυρίων ετών φωτός σημαίνει ότι η ενέργεια που εκπέμπουν ως ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία υπερβαίνει την αντίστοιχη κάθε άλλου σώματος, και μπορεί να ισοδυναμεί με την ενέργεια εκατοντάδων συνηθισμένων γαλαξιών μαζί, ή περίπου 1 τρισεκατομμύριο φορές την ενέργεια που εκπέμπει ο Ήλιος στο ορατό φως.

“Αυτή η μαύρη τρύπα αναπτύσσεται τόσο γρήγορα που λάμπει χιλιάδες φορές πιο φωτεινά από έναν ολόκληρο γαλαξία, λόγω όλων των αερίων που απορροφά καθημερινά και τα οποία προκαλούν πολλή τριβή κατά την κίνηση τους και θερμότητα”, δήλωσε ο Christian Wolf, συγγραφέας και αναπληρωτής καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Αυστραλίας.

“Αν είχαμε αυτό το τέρας να κάθεται στο κέντρο του Γαλαξία μας, θα φαινόταν 10 φορές πιο φωτεινό από την πανσέληνο. Θα εμφανιζόταν ως ένα απίστευτα λαμπερό αστέρι που θα εξαφάνιζε σχεδόν όλο το φως των άστρων στον ουρανό Είναι πιθανό να καταστούσε αδύνατη τη ζωή στη Γη με τις τεράστιες ποσότητες ακτίνων Χ που προέρχονται από αυτήν. ”

Η νέα μελέτη παρακολούθησε τη μαύρη τρύπα χρησιμοποιώντας το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο του Ευρωπαϊκού Νότιου Παρατηρητηρίου στη Χιλή για να μετρήσει τη μάζα του.

«Γνωρίζαμε ότι βρισκόμασταν σε μια τεράστια μαύρη τρύπα όταν συνειδητοποιήσαμε τον ταχύ ρυθμό ανάπτυξης», δήλωσε ο Fuyan Bian, αστρονόμος στο Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο.

“Το πόσες μαύρες τρύπες μπορούν να καταπιούν εξαρτάται από το πόσο μάζα έχουν ήδη. Έτσι, για να καταβροχθίσει αυτή την ύλη με τόσο υψηλό ρυθμό, πιστεύαμε ότι θα μπορούσε να γίνει νέος κάτοχος ενός ρεκόρ. Και τώρα ξέρουμε.”

Περαιτέρω μελέτη και παρατήρηση αυτής της μαύρης τρύπας θα ρίξει επίσης φως στον γαλαξία που τον φιλοξενεί, ο οποίος μπορεί να αποκαλύψει περισσότερες πληροφορίες σχετικά με το πρώιμο σύμπαν και το πώς οι τεράστιες μαύρες τρύπες εξελίχθηκαν νωρίς.

“Με μια τέτοια τεράστια μαύρη τρύπα, είμαστε επίσης ενθουσιασμένοι που μπορούμε να μάθουμε και για τον γαλαξία στον οποίο αναπτύσσεται”, δήλωσε ο Onken. “Είναι αυτός ο γαλαξίας ένας από τα μεγαθήρια του πρώιμου Σύμπαντος, ή μήπως η μαύρη τρύπα καταπίνει απίστευτα το περιβάλλον της; Θα πρέπει να συνεχίσουμε να σκάβουμε για να το καταλάβουμε.”

Πηγή: physics4u.gr

Αρθρο των Διονύση Σιμόπουλου και Ηλία Μαγκλίνη στην Καθημερινή (26/6/2020):

«Βίωσα την πλέον ζωντανή επαφή μου με την απεραντοσύνη της φύσης χρόνια πριν στο Αιγαίο Πέλαγος», έγραφε το 2013 στο περιοδικό Harper’s ο φυσικός και συγγραφέας Αλαν Λάιτμαν (Alan Lightman, «Our Place in the Universe», από την ανθολογία «The Best American Science and Nature Writing», επιμ. Siddhartha Mukherjee, εκδ. Houghton Mifflin Harcourt).

Ο Λάιτμαν –γνωστός στο ελληνικό αναγνωστικό κοινό από τα βιβλία «Τα όνειρα του Αϊνστάιν» (εκδ. Κάτοπτρο), «Η ώρα των άστρων» (εκδ. Κάτοπτρο), «Mr g: Το πείραγμα του Θεού» (εκδ. Τραυλός) κ.ά.– περιγράφει πώς ενοικίασε ένα ιστιοπλοϊκό με τη γυναίκα του και σάλπαραν νύχτα από τον Πειραιά. Αφού άφησαν το Σούνιο και κατευθύνθηκαν προς την Υδρα, σιγά σιγά, στεριά και άλλα πλεούμενα χάθηκαν από τον ορίζοντα.

«Κοιτώντας ολόγυρά μας», γράφει, «μπορούσαμε να δούμε μονάχα το νερό να εκτείνεται προς όλες τις κατευθύνσεις έως ότου ενώθηκε με τον ουρανό. Αισθάνθηκα ασήμαντος, παραπεταμένος, ένα μικρό, αλλόκοτο πετραδάκι μέσα σε αυτό το σπήλαιο πελάγους και ουρανού». Οποιος έχει ταξιδέψει στο Αιγαίο νύχτα με ιστιοφόρο πρέπει να έχει νιώσει τα ίδια ακριβώς συναισθήματα με εκείνα του Λάιτμαν – όπως επίσης τη σαγήνη, τη γαλήνη, το δέος απέναντι σε αυτή την φαντασμαγορία του έναστρου ουρανού, ο οποίος αποκτά αίφνης μυρωδιά, της αλμύρας, και ήχο, αυτόν του παφλασμού.

Πράγματι, η θάλασσα, το πέλαγος, ο ωκεανός, ενώνονται νοητά με τον ουρανό, τον ουρανό της ημέρας αλλά κυρίως της νύχτας. Μοιάζουν τόσο συγγενή, μακρινά αλλά και τόσο κοντινά αδέλφια: όχι τυχαία, οι αστροναύτες εκπαιδεύονται για τις συνθήκες μηδενικής βαρύτητας και για τους «διαστημικούς περιπάτους» μέσα σε ειδικές δεξαμενές νερού.

Η σχέση νυχτερινού ουρανού και θάλασσας πηγαίνει πολύ πίσω, πολύ πριν τα διαστημικά προγράμματα και τον σύγχρονο τουρισμό. Οι αρχαίοι ναυτικοί χρησιμοποιούν τους 88 αστερισμούς εδώ και χιλιάδες χρόνια. Για παράδειγμα, μολονότι δεν είναι τόσο μεγάλη ή φωτεινή όσο η Μεγάλη Αρκτος, η Μικρά Αρκτος ήταν πάντοτε ιδιαιτέρως χρήσιμη για πολλές κουλτούρες στο ζήτημα του προσανατολισμού επειδή δεν κινείται όπως άλλοι αστερισμοί, έτσι καθώς βρίσκεται στον βόρειο αστρικό πόλο. Εάν οι ναυτικοί μπορούσαν να εντοπίσουν τη Μικρά Αρκτο, ήξεραν προς τα πού πέφτει ο βορράς.

Ενα από τα πρόσφατα γνωστά τραγούδια, με αρκετή μάλιστα επιτυχία, αναφέρει στους στίχους του, μεταξύ άλλων, και τα εξής: «Ποιος είδε νύχτα με δυο φεγγάρια/ ποιος είδε ήλιο σαν αχινό/ κι ερωτευμένα πουλιά και ψάρια/ να κολυμπάνε στον ουρανό». Παρόλο που οι στίχοι αυτοί φαίνονται ίσως λίγο… παράλογοι, εν τούτοις έχουν μια δόση αλήθειας αν αναλογιστεί κανείς ότι υπάρχουν πράγματι τέσσερα τουλάχιστον ψάρια που «κολυμπάνε στον ουρανό»! Πρόκειται φυσικά για τους αστερισμούς των Ιχθύων, του Νότιου Ιχθύος και του Ιπτάμενου Ιχθύος, ο πρώτος μάλιστα απ’ αυτούς φαίνεται στον ουρανό στη διάρκεια του φθινόπωρου και περιλαμβάνει δύο ψάρια συνδεδεμένα μεταξύ τους με μια μακριά μεταξωτή κορδέλα.

Ο αστερισμός των Ιχθύων είναι από τους αρχαιότερους αστερισμούς αν και δεν είναι εύκολα αναγνωρίσιμος. Για να εντοπιστεί ευκολότερα βρίσκουμε πρώτα το μεγάλο τετράπλευρο του Πήγασου, του φτερωτού αλόγου, και κάτω από το τετράπλευρο βρίσκουμε μια κυκλική συστάδα άστρων που σχηματίζει τον πρώτο Ιχθύν, ενώ στο πλάι του τετράπλευρου υπάρχει μια άλλη συστάδα άστρων που αντιπροσωπεύει τον δεύτερο Ιχθύν. Οι δύο αυτές αστρικές συστάδες, οι ουρές των Ιχθύων, ενώνονται μεταξύ τους με μια κορδέλα που αντιπροσωπεύεται από μια λεπτή σειρά άστρων.

Οι πρώτοι, και βασικότεροι, αστερισμοί καταγράφηκαν πριν από περίπου 2.300 χρόνια από τον Ελληνα αστρονόμο Εύδοξο, για να τους αντιγράψει στη συνέχεια ο Αρατος. Μερικές εκατοντάδες χρόνια αργότερα, ο Κλαύδιος Πτολεμαίος συνέταξε έναν κατάλογο και σχεδίασε τα σχήματα όλων των αστέρων που υπάγονται σε αστερισμούς στην περίφημη «Αλμαγέστη» (ή Μαθηματική Σύνταξις). Οπως μας υπενθυμίζει η Σάρα Γκίλινχαμ στο εξαιρετικό λεύκωμα για μικρούς και μεγάλους «Κοιτάζοντας τα αστέρια» (εκδ. Καπόν), σχεδόν χίλια χρόνια μετά τον Πτολεμαίο, «και περισσότερα από 1.600 χιλιόμετρα μακριά, ένας Πέρσης αστρονόμος, ο Αλ-Σούφι, μετέφρασε το βιβλίο του Πτολεμαίου στα αραβικά, προσθέτοντας τις δικές του αστρικές παρατηρήσεις. (…) Κάμποσους αιώνες αφότου τα πρώτα χειρόγραφα αντίγραφα βρήκαν τον δρόμο τους στην Ευρώπη, το βιβλίο του Αλ-Σούφι μεταφράστηκε στα λατινικά. Αυτός είναι και ο λόγος που βρίσκουμε σε αστερισμούς και αστέρες ελληνικές, αραβικές και λατινικές λέξεις».

Ο κατάλογος του Πτολεμαίου πάντως αποτελεί τη βάση του επίσημου συστήματος των αστερισμών που χρησιμοποιούν έως σήμερα οι επιστήμονες. Το ενδιαφέρον όμως είναι ότι η ανακάλυψη των νεότερων αστερισμών, ειδικά στο νότιο ημισφαίριο, οφείλεται σε μερικούς πρωτοπόρους θαλασσοπόρους εξερευνητές. Κατά την Γκίλινχαμ, «ο Πτολεμαίος και ο Αλ-Σούφι δεν μπορούσαν να ταξιδέψουν μακριά για να διακρίνουν τα άστρα στο νότιο ημισφαίριο, εκατοντάδες χρόνια αργότερα όμως, όταν Ιταλοί, Γάλλοι, Ολλανδοί και Πολωνοί εξερευνητές ταξίδεψαν στις θάλασσες του νότου, είδαν πολλά άστρα για πρώτη φορά, χαρτογραφώντας νέους αστερισμούς».

Ο Γαλιλαίος

Τίποτε από όλα αυτά δεν θα ήταν δυνατόν αν δεν είχε προηγηθεί ο Γαλιλαίος και η ευρεία, και εξελιγμένη, χρήση του τηλεσκοπίου. Είναι μάλιστα πολύ πιθανό πολλές από τις πρώτες αστρικές παρατηρήσεις και τους σχηματισμούς νέων αστερισμών να έγιναν από το κατάστρωμα κάποιας ευρωπαϊκής καραβέλας που έπλεε στις απέραντες θάλασσες του Ινδικού και του Ειρηνικού ωκεανού.

Βρισκόμαστε βέβαια στο απόγειο της Αναγέννησης. Κατά την Γκίλινχαμ: «Η εποχή αυτή είναι γνωστή ως η Εποχή των Ανακαλύψεων, τότε που οι Ευρωπαίοι εξερευνούσαν σε βάθος το έδαφος, τη θάλασσα και τον ουρανό. Οι αστρονόμοι αντιλήφθηκαν ότι υπήρχαν ακόμα πολλές περιοχές στον ουρανό οι οποίες δεν περιλάμβαναν αστερισμούς επίσημα χαρτογραφημένους, οπότε, άρχισαν να ανακαλύπτουν όσα περισσότερα άστρα μπορούσαν και να τα συνδέουν σε εικόνες. (…) Τα ταξίδια τους στις ακτές της Αυστραλίας ή της Ινδονησίας, για παράδειγμα, τους έδωσαν την ευκαιρία να ανακαλύψουν εξωτικά ζώα που έβλεπαν για πρώτη φορά, όπως τον χαμαιλέοντα και το πτηνό τουκάν. (…) Τα παραδείσια πτηνά, τα χελιδονόψαρα και τα τουκάν δεν ζουν στην Ολλανδία, την Πολωνία ή τη Γαλλία, συνεπώς η θέα αυτών των εξωτικών πλασμάτων πρέπει να συνάρπασε και να ενέπνευσε τους Ευρωπαίους εξερευνητές που χαρτογραφούσαν αστερισμούς. Οι αστρονόμοι ονομάτιζαν τους αστερισμούς με βάση πολλά από τα ζώα που ανακάλυπταν στα μέρη όπου ταξίδευαν, όπως στους Παπούα της Νέας Γουινέας, στη Νότια Ασία και στη Νοτιοανατολική Ασία. (…) Σε αυτούς τους αστρονόμους περιλαμβάνονται οι Ολλανδοί εξερευνητές Πίετερ Ντίρκζουν Κέιζερ και Φρέντερικ ντε Χούτμαν, οι οποίοι ταξίδεψαν μαζί στα τέλη του 16ου αιώνα. Ο Ολλανδός χαρτογράφος και αστρονόμος Πέτρους Πλάνκιους ακολούθησε τις σημειώσεις των Κέιζερ και Ντε Χούτμαν που αυτοί του έδωσαν στα 1595 και δημιούργησε νέα άστρα στον ουρανό».

Ενδεικτικά, ένας από όλους αυτούς τους νεότερους αστερισμούς που γεννήθηκαν… καταμεσής της θάλασσας είναι ο Χαμαιλέων (Chamaeleon). Οι Ολλανδοί εξερευνητές που δημιούργησαν τον αστερισμό προφανώς είδαν πολλούς χαμαιλέοντες στη Μαδαγασκάρη, έναν από τους πιο ενδιαφέροντες σταθμούς τους κατά τον ρουν τους στο νότιο ημισφαίριο προκειμένου να χαρτογραφήσουν τα αστέρια.

Ενας άλλος τέτοιος αστερισμός είναι η Δοράς (Dorado), πολύ μικρός αστερισμός που βρίσκεται κοντά στο Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου. Μοιάζει πολύ με ξιφία και ενίοτε απεικονίζεται ως ξιφίας. Η ονομασία Δοράς παραπέμπει στον Ιπτάμενο Ιχθύν, η ισπανική ρίζα (Dorado) παραπέμπει στο «χρυσόψαρο» αλλά κυρίως στο «δελφινόψαρο». Τα δελφινόψαρα απαντούν σε ζεστά τροπικά νερά και δεν έχουν σχέση με τα δελφίνια. Τα δελφινόψαρα λέγονται «μάχι-μάχι» στις θάλασσες του Ειρηνικού.
Οι Ολλανδοί εξερευνητές είχαν εντυπωσιαστεί τόσο πολύ από όλα αυτά τα απίθανα πλάσματα που έβλεπαν στα ταξίδια τους στο νότιο ημισφαίριο, ώστε δημιούργησαν πολλούς αστερισμούς για να τα τιμήσουν. Είχαν δει δελφινόψαρα να κυνηγούν χελιδονόψαρα γι’ αυτό και τοποθέτησαν τη Δοράδα κοντά στον Ιπτάμενο Ιχθύν.

Ο αστερισμός του Ινδού

Ενα ακόμα παράδειγμα: ο αστερισμός του Ινδού (Indus). Αρχικά απεικονιζόταν ως ιθαγενής που οι Ολλανδοί εξερευνητές συνάντησαν στα ταξίδια τους στις Ανατολικές Ινδίες, στη νότια Αφρική ή στη Μαδαγασκάρη. Οπως γράφει η Γκίλινχαμ, «η χρήση του όρου δείχνει πόσο εσφαλμένα οι εξερευνητές θεωρούσαν ότι όλοι οι ιθαγενείς ήταν ίδιοι σε όλα τα μέρη, ενώ στην πραγματικότητα ήταν ξεχωριστά άτομα με συγκεκριμένα ονόματα για τις φυλές και τις κοινότητές τους».

Μπορούμε μονάχα να φανταστούμε τους εξερευνητές αστρονόμους, είτε από κάποιο κατάστρωμα είτε από κάποιο τροπικό νησί, να αφήνουν τη ματιά τους να χάνεται στην τρομακτική αυτή αστροφεγγιά: ο νεωτερικός άνθρωπος πήρε έτσι μια καλή γεύση απεραντοσύνης. Οπως μπορεί να συμβεί και σήμερα στον καθένα μας.

«Δεκαετίες πριν, όταν ταξίδεψα με τη γυναίκα μου στο Αιγαίο», γράφει ο Λάιτμαν, «εν μέσω του ατελείωτου νερού και του ουρανού, το άπειρο μου έκανε μια ελάχιστη νύξη. Ηταν μια αίσθηση που ουδέποτε είχα νιώσει, συνοδευόμενη από δέος, φόβο, τον τρόμο του υψηλού, αποπροσανατολισμό, απομόνωση και δυσπιστία. Εθεσα μια πορεία 255 μοιρών, εμπιστευόμενος την πυξίδα μου –έναν μικροσκοπικό δίσκο με βαμμένους αριθμούς και μια περιστρεφόμενη μεταλλική βελόνη– και ήλπισα για το καλύτερο. Μέσα σε λίγες ώρες, ως διά μαγείας, μια χλωμή, ωχρή σταλιά γης εμφανίστηκε μπροστά μας, κάτι που μας πλησίαζε συνεχώς, ένας τόπος με σπίτια και κρεβάτια και άλλα ανθρώπινα πλάσματα».

Πηγή: kathimerini.gr