Φυσική & Φιλοσοφία (204 άρθρα)

Αστρονόμοι εντόπισαν μια σπάνιου μεγέθους μαύρη τρύπα

| 0 ΣΧΟΛΙΑ
Φωτογραφία από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble του σφαιρωτού αστρικού σμήνους Messier 4. Το σμήνος συνίσταται από αρκετές εκατοντάδες χιλιάδες άστρα. Οι αστρονόμοι υποψιάζονται ότι μια μαύρη τρύπα ενδιάμεσης μάζας, 800 ηλικακές μάζες, κρύβεται στον πυρήνα του σμήνους.

Μια αθέατη μαύρη τρύπα μεσαίας μάζας, που κρύβεται στην καρδιά του κοντινότερου σφαιρωτού σμήνους αστέρων στη Γη, το οποίο βρίσκεται 6.000 έτη φωτός μακριά, εντόπισαν αστρονόμοι.

Οι μαύρες τρύπες μεσαίας μάζας, που ζυγίζουν περίπου 100 ως 100.000 φορές τη μάζα του Ήλιου, φαίνεται ότι είναι σπάνιες και αστρονόμοι έχουν εντοπίσει κάποιες πιθανές τέτοιες μαύρες τρύπες στην περιφέρεια άλλων γαλαξιών, αλλά και σε πυκνά σφαιρωτά σμήνη αστεριών που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τον γαλαξία μας.

Χρησιμοποιώντας τις μοναδικές δυνατότητες του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble της NASA/ESA, οι αστρονόμοι εστίασαν στον πυρήνα του σφαιρωτού αστρικού σμήνους Messier 4 (M4) για να διερευνήσουν μαύρες τρύπες με μεγαλύτερη ακρίβεια από ό,τι σε προηγούμενες έρευνες. Η μελέτη τους δημοσιεύεται στο περιοδικό της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας «Monthly Notices».

Η ομάδα, με επικεφαλής τον Εντουάρντο Βιτράλ από το Επιστημονικό Ινστιτούτο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου στη Βαλτιμόρη, εντόπισε μια πιθανή μαύρη τρύπα ενδιάμεσης μάζας, που ζυγίζει περίπου 800 φορές τη μάζα του Ήλιου. Η τρύπα αυτή δεν είναι ορατή, αλλά η μάζα της υπολογίστηκε μελετώντας την κίνηση των αστεριών που βρίσκονται στο βαρυτικό πεδίο της. Συγκεκριμένα, οι αστρονόμοι εξέτασαν παρατηρήσεις δώδεκα ετών του Μ4 από το Hubble. Το διαστημικό σκάφος Gaia του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) συνέβαλε επίσης με σαρώσεις πάνω από 6.000 αστέρων που περιόρισαν το συνολικό σχήμα του σμήνους και τη μάζα του.

Πάντως, επειδή οι μαύρες τρύπες μεσαίας μάζας στα σφαιρωτά σμήνη είναι τόσο αόριστες, ο Βιτράλ προειδοποιεί ότι «εναλλακτικά, μπορεί να υπάρχει ένας αστρικός μηχανισμός που απλώς δεν γνωρίζουμε, τουλάχιστον στο πλαίσιο της τρέχουσας φυσικής».

Πηγή

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Κβαντομηχανική ελεύθερη πτώση

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Ένα από τα απλούστερα και σημαντικότερα προβλήματα της κλασικής φυσικής, είναι η μελέτη της κίνησης μιας μπάλας μάζας m που αφήνεται να πέσει ελεύθερα από ύψος H και ανακλάται ελαστικά από το οριζόντιο επίπεδο έδαφος.
Aν είναι η σταθερή επιτάχυνση της βαρύτητας (ή η ένταση του ομογενούς βαρυτικού πεδίου) και δεν υπάρχει αντίσταση του αέρα, τότε η συνολική της μηχανική ενέργεια παραμένει συνεχώς σταθερή: E=K+U=\dfrac{1}{2}mv^{2} + mgx=mgH. Όταν η μπάλα απέχει απόσταση x από το έδαφος, έχει ταχύτητα: v=\sqrt{2g(H-x)}. Η συνολική ενέργεια της μπορεί να πάρει οποιαδήποτε τιμή στο συνεχές διάστημα τιμών 0 \leq E=mgH< \infty για 0 \leq H < \infty και προφανώς, η ελάχιστη τιμή της σ’ αυτό το συνεχές εύρος είναι Ε=0, όταν H=0.

Όμως, αν αντί για ένα μακροσκοπικό αντικείμενο όπως η μπάλα, πέφτει ελεύθερα και αναπηδά ελαστικά ένα μικροσκοπικό σωματίδιο, τότε η συμπεριφορά του θα είναι κβαντομηχανική. Η ενέργεια του σωματιδίου θα παίρνει διακριτές τιμές και η ελάχιστη τιμή της θα είναι διάφορη του μηδενός.

Στη συνέχεια θα εξετάσουμε την ελεύθερη πτώση ενός σωματιδίου στο πλαίσιο της κβαντικής φυσικής.

Ένας γρήγορος τρόπος να εκτιμήσουμε την τάξη μεγέθους της ελάχιστης ενέργειας (της ενέργειας στην θεμελιώδη κατάσταση) είναι να εφαρμόσουμε την αρχή της αβεβαιότητας \Delta p \Delta x \sim \hbarΗ αβεβαιότητα στη θέση θα είναι της τάξης \Delta x \sim H=E/mg, ενώ η αβεβαιότητα στην ορμή \Delta p \sim p=\sqrt{2mE}, οπότε \Delta p \Delta x \cong \sqrt{2mE} \cdot E/mg \cong \hbarΛύνοντας ως προς την ενέργεια παίρνουμε: E \cong \sqrt[3]{\hbar^{2}mg^{2}/2}

Η πλήρης κβαντομηχανική περιγραφή θα προκύψει από την μονοδιάστατη εξίσωση Schrödinger για ένα σωματίδιο με δυναμική ενέργεια U(x)=mgx :

-\dfrac{\hbar^{2}}{2m} \dfrac{d^{2}y}{dx^{2}}+(mgx-E) y=0 ή y''+\left(\dfrac{2mE}{\hbar^{2}}-\dfrac{2m^{2}gx}{\hbar^{2}} \right)y=0

Αναζητούμε λύση της εξίσωσης για x>0 και οριακές συνθήκες y(0)=0 και y(\infty) \rightarrow 0.
For old times’ sake, ακολουθούμε τον τρόπο επίλυσης που περιγράφεται στο βιβλίο του Siegfried Flügge, «Practical Quantum Mechanics»: Θέτoντας \dfrac{1}{\ell^{3}}=\dfrac{2m^{2}g}{\hbar} \, , \, \,\, \dfrac{\lambda}{\ell^{2}}=\dfrac{2mE}{\hbar^2} και \xi = \dfrac{x}{\ell}-\lambda, η εξίσωση Schrödinger απλοποιείται στην απλούστερη μορφή της διαφορικής εξίσωσης Airy: \dfrac{d^{2}y}{d \xi^{2}} - \xi y=0, με οριακές συνθήκες: y(- \lambda)=0 και y(\infty) \rightarrow 0. Παρατηρείστε ότι η τιμή ξ=0 αντιστοιχεί στην x =\lambda \ell= E/mg=H και ότι η κίνηση του σωματιδίου, όταν εξετάζεται κλασικά, περιορίζεται στο εύρος 0 \leq x \leq H ή -\lambda \leq \xi \leq 0.

H γενική λύση της εξίσωσης είναι ένας γραμμικός συνδυασμός των συναρτήσεων Airyy(\xi)=c_{1}Ai(\xi)+c_{2}Bi(\xi) (1)

Η γραφική παράσταση των συναρτήσεων Ai(ξ) (με κόκκινο) και Βi(ξ) (με μπλε).

Δεδομένου ότι y(\infty) \rightarrow 0, προκύπτει ότι c2=0 και η εξ. (1) γίνεται y(\xi)=c_{1}Ai(\xi). Από την οριακή συνθήκη (για x=0 ή \xi=-\lambda) θα έχουμε: Ai(-\lambda)=0, η οποία επαληθεύεται για τις διακριτές τιμές \lambda_{n} : \lambda_{1} \cong 2,338, \, \lambda_{2} \cong 4,088, \, \lambda_{3} \cong 5,521 \cdots, κ.ο.κ.
Από τις σχέσεις \dfrac{1}{\ell^{3}}=\dfrac{2m^{2}g}{\hbar} \, , \, \,\, \dfrac{\lambda}{\ell^{2}}=\dfrac{2mE}{\hbar^2}, προκύπτει ότι η ενέργεια παίρνει τις τιμές: E_{n}=\lambda_{n} \sqrt[3]{\dfrac{\hbar^{2}mg^{2}}{2}}, με την ενέργεια της θεμελιώδους κατάστασης να είναι: E_{1}=2,338 \sqrt[3]{\dfrac{\hbar^{2}mg^{2}}{2}}.

Η γραφική παράσταση της λύσης ψ(ξ)=C Αi(ξ), που αντιστοιχεί στην ενεργειακή κατάσταση ΕnΠαρατηρούμε ότι η ιδιοσυνάρτηση εκτείνεται στην κλασικά απαγορευμένη περιοχή x>H, οπότε η πιθανότητα το σωματίδιο να βρεθεί εκεί είναι πεπερασμένη.

Μπορεί όλα τα παραπάνω να φαίνονται πολύ θεωρητικά, όμως η κβαντομηχανική ελεύθερη πτώση σωματιδίου που ανακλάται ελαστικά σε ακλόνητο οριζόντιο επίπεδο, έχει πραγματοποιηθεί πειραματικά με υπερ-ψυχρά νετρόνια, με ταχύτητες περίπου 8 m/s. Οι πέντε πρώτες ιδιοκαταστάσεις, με τις αντίστοιχες ιδιο-ενέργειες του υπερ-ψυχρού νετρονίου που πέφτει ελεύθερα και αναπηδά ελαστικά, φαίνονται στο παρακάτω διάγραμμα, από την εργασία των Cronenberg et al, ‘A Gravity of Earth Measurement with a qBOUNCE Experiment‘:

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Αντιστροφή της ροής θερμότητας λόγω περιστροφής

| 0 ΣΧΟΛΙΑ
Όταν περιστρέφεται αρκετά γρήγορα, ένα ψυχρό σώμα μπορεί να μεταφέρει θερμότητα σε ένα κοντινό θερμό σώμα [Control of the Radiative Heat Transfer in a Pair of Rotating Nanostructures].

Η θερμότητα ρέει αυθόρμητα από τα θερμότερα προς τα ψυχρότερα σώματα. Αυτό μας λέει ο πιο ισχυρός νόμος της φυσικής – ο 2ος θερμοδυναμικός νόμος. Όμως μια γρήγορη περιστροφή θα μπορούσε να παραβιάσει αυτόν τον κανόνα.

Οι 4 ισοδύναμες διατυπώσεις του 2ου νόμου της θερμοδυναμικής:
«Αρχή Kelvin: δεν είναι δυνατή κυκλική διεργασία συστήματος, με μοναδικό αποτέλεσμα την αφαίρεση θερμότητας από κάποιο σώμα και την μετατροπή της σε ισοδύναμο έργο».
«Αρχή Clausius: δεν είναι δυνατή κυκλική διεργασία με μοναδικό αποτέλεσμα τη μεταφορά θερμότητας από το ψυχρότερο στο θερμότερο σώμα».
«Θεώρημα Carnot: με κάθε σύστημα είναι συνυφασμένες δυο συναρτήσεις συντεταγμένων του, η S και η Τ, από τις οποίες η Τ είναι συνάρτηση της εμπειρικής θερμοκρασίας θ μόνο. Οι συναρτήσεις είναι τέτοιες, ώστε σε οποιαδήποτε απειροστή αντιστρεπτή διεργασία του συστήματος να ισχύει dq=TdS».
«Αρχή Καραθεοδωρή: Εις εκάστην γειτονίαν δεδομένης καταστάσεως συστήματος υπάρχουν καταστάσεις μη προσιταί εκ ταύτης δι’ αδιαβατικής διεργασίας αντιστρεπτής ή μη»


Οι Juan Deop-Ruano και ο Alejandro Manjavacas από το Ινστιτούτο Οπτικής (IO-CSIC) στην Ισπανία ανακάλυψαν ότι, αν δύο δίσκοι με διαστάσεις νανομέτρων τοποθετηθούν κοντά ο ένας στον άλλο και περιστραφούν με υψηλές συχνότητες, τότε η θερμότητα θα μπορούσε να ρέει από τον ψυχρό προς τον θερμό δίσκο. Οι ερευνητές αναγνωρίζουν ότι η ανακάλυψή τους θα είναι δύσκολο να αναπαραχθεί στο εργαστήριο —τουλάχιστον στο άμεσο μέλλον—αλλά ελπίζουν ότι το φαινόμενο αυτό θα εμπνεύσει νέες ιδέες όσον αφορά τον έλεγχο της θερμοκρασίας των αντικειμένων νανοκλίμακας.

Πολλές ερευνητικές ομάδες έχουν μελετήσει την μεταφορά ακτινοβολούμενης θερμότητας μεταξύ των νανοδομών. Όπως και πολλοί έχουν διερευνήσει τη λεγόμενη ροπή Casimir που δρα σε κοντινές νανοδομές που περιστρέφονται η μία ως προς την άλλη. Οι Deop-Ruano και Manjavacas είναι οι πρώτοι που ανέλυσαν και τα δύο αυτά αποτελέσματα.

Θεώρησαν δύο δίσκους – έναν θερμό και έναν ψυχρό – των οποίων τα μεγέθη και η μεταξύ τους απόσταση είναι πολύ μικρότερα από το μέσο μήκος κύματος της θερμικής τους ακτινοβολίας. Σε αυτή την περίπτωση, οι δίσκοι προσεγγίζονται ως απλά ηλεκτρικά δίπολα και η αλληλεπίδρασή τους είναι ένας συνδυασμός θερμικής ακτινοβολίας και επιδράσεων ροπής Casimir. Οι ερευνητές υπολόγισαν τη μεταφορά ενέργειας μεταξύ των δίσκων και διαπίστωσαν ότι ένας ψυχρός δίσκος που περιστρέφεται γρήγορα μπορεί να δώσει περισσότερη ενέργεια σε έναν θερμό δίσκο σε σχέση με αυτή που λαμβάνει. Σύμφωναν με τον Manjavacas, «η περιστροφή τροποποιεί την κατανομή ενέργειας της θερμικής ακτινοβολίας των δίσκων, κάνοντάς τους να συμπεριφέρονται σαν να έχουν διαφορετική θερμοκρασία».

Για να είναι παρατηρήσιμη αυτή η αντίστροφη ροή θερμότητας σε θερμοκρασίες περίπου 1 Κ, τα αντικείμενα πρέπει να περιστρέφονται με συχνότητα 100 GHz. Δεδομένου ότι πρόσφατα, οι πειραματιστές κατάφεραν να περιστρέψουν νανοδομές με συχνότητα λίγων GHz, οι Deop-Ruano και Manjavacas ελπίζουν ότι η τεχνολογική εξέλιξη θα μπορούσε να επιτρέψει τον μελλοντικό έλεγχο των προβλέψεών τους.

Πηγή

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Άστρα δέκα χιλιάδες φορές μεγαλύτερα από τον Ήλιο

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

… στο αρχέγονο σύμπαν

Στην πρόσφατη δημοσίευση με τίτλο «First emergence of cold accretion and supermassive star formation in the early universe» στο διαδικτυακό αρχείο προδημοσιεύσεων arXiv, μια ομάδα ιαπώνων αστρονόμων υποστηρίζει ότι τα πρώτα άστρα στο σύμπαν μπορεί να είχαν μάζα ∼104−5 M (M=η μάζα του ήλιου). Σήμερα, τα μεγαλύτερα άστρα που παρατηρούνται έχουν μάζες γύρω στις 100 M. Σύμφωνα με τη δημοσίευση, το πρώιμο σύμπαν ήταν ένα πολύ πιο εξωτικό μέρος, γεμάτο με μεγα-γίγαντες αστέρες που ζούσαν γρήγορα και πέθαιναν πάρα πολύ νέοι.

Μια εντελώς καλλιτεχνική άποψη του αρχέγονου σύμπαντος

Ο αστρονόμοι μέχρι σήμερα δεν θεωρούσαν ότι οι πρώτες γενιές κοσμικών αντικειμένων (άστρα, γαλαξίες) είχαν μεγάλο μέγεθος εξαιτίας ελλείψεων συγκέντρωσης ύλης εκείνες τις πρώτες εποχές του σύμπαντος. Αντίθετα, η ερευνητική ομάδα των ιαπώνων υποστηρίζει ότι ένα μεγάλο ποσοστό άστρων αυτής της πρώτης γενιάς άστρων είχε ασύλληπτα μεγάλο μέγεθος. Η νέα μελέτη αναφέρει ότι τα πρώτα άστρα του σύμπαντος είχαν μέγεθος δέκα χιλιάδες φορές μεγαλύτερο από αυτό του ήλιου.

Σύμφωνα με τους ερευνητές αυτά τα γιγάντια άστρα είχαν απίστευτα μεγάλη φωτεινότητα αλλά και σύντομο κύκλο ζωής, μικρότερο από ένα εκατομμύριο χρόνια. (υπενθυμίζεται ότι η ζωή των άστρων στο σημερινό σύμπαν εκτιμάται σε δισεκατομμύρια χρόνια). Ζούσαν γρήγορα και πέθαιναν νέα εμπλουτίζοντας με αυτό τον τρόπο το σύμπαν με νέα και πιο βαρύτερα στοιχεία.

Πηγή

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Εξερευνώντας το μαγνητικό πεδίο της Γης

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Το μαγνητικό πεδίο της Γης βρίσκεται διαρκώς σε κίνηση. Υπάρχουν σημάδια ότι εξασθενεί κιόλας, κάτι που προκαλεί ανησυχία στους επιστήμονες.

Η Γη διαθέτει δύο προστατευτικές ασπίδες που την προστατεύουν από διαστημικούς κινδύνους, την ατμόσφαιρα και ένα μαγνητικό πεδίο. Η απώλεια αυτών των δύο θα σήμαινε το τέλος κάθε ζωής στον Γαλάζιο Πλανήτη. Αυτή τη στιγμή πολλά στοιχεία του γιγάντιου μαγνητικού πεδίου βρίσκονται σε κίνηση και πληθαίνουν οι εικασίες σχετικά με το εάν οι μαγνητικοί πόλοι της Γης θα μπορούσαν μακροπρόθεσμα να αντιστραφούν και να αποδυναμώσουν το πεδίο. Όμως πόσο πιθανό είναι αυτό και τι θα συνεπαγόταν;

Σύμφωνα με τον Ευρωπαϊκό Οργανισμό Διαστήματος (ESA), το μαγνητικό πεδίο της Γης αποτελεί έναν σύνθετο και δυναμικό προστατευτικό μηχανισμό του πλανήτη μας από την κοσμική ακτινοβολία και τα φορτισμένα σωματίδια του ηλίου. «Το μαγνητικό πεδίο της Γης είναι μια σχετικά χαοτική διαδικασία», λέει ο Γιούργκεν Μάτσκα, ειδικός στον γεωμαγνητισμό από το Γερμανικό Κέντρο Ερευνών για τις Γεωεπιστήμες (GFZ) στο Πότσνταμ.

Ο κίνδυνος των ηλιακών καταιγίδων

Οι ηλιακές καταιγίδες δεν είναι μόνο υπεύθυνες για το συναρπαστικό Βόρειο Σέλας. Μπορούν επίσης να προκαλέσουν σημαντικές τεχνολογικές ζημιές και παρεμβολές στους δορυφόρους και στις τηλεπικοινωνίες. Κατά τη διαδικασία αυτή, μικροσωματίδια υψηλής ενέργειας που κινούνται μέσα σε ένα νέφος ηλιακού πλάσματος διανύουν περίπου 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα μέχρι τον πλανήτη μας μέσα σε σύντομο χρονικό διάστημα.

Σε αντίθεση με τους γεωγραφικούς πόλους, οι μαγνητικοί πόλοι της Γης δεν είναι καθόλου άκαμπτοι. Από στατιστική άποψη, η επαναλαμβανόμενη διαδικασία αντιστροφής των πόλων έχει καθυστερήσει εδώ και καιρό, σύμφωνα με τον Μάτσκα. «Η τελευταία αντιστροφή έγινε πριν από περίπου 780.000 χρόνια» όπως λέει, δηλαδή περισσότερο από τον μακροπρόθεσμο μέσο όρο των 300.000 έως 500.000 ετών. Ωστόσο, υπάρχουν επίσης φάσεις στις οποίες δεν υπήρξε καμία αντιστροφή για εκατομμύρια χρόνια. Σύμφωνα με τον Μάτσκα, «γνωρίζουμε από το 1840 ότι η συνολική ισχύς του μαγνητικού πεδίου μειώνεται», κυρίως λόγω της σημαντικής μείωσης στο νότιο ημισφαίριο, στις περιοχές της Νότιας Αφρικής, της Νότιας Αμερικής και του Νοτίου Ατλαντικού, όπου το πεδίο είναι περίπου 30% ασθενέστερο από το αναμενόμενο. Στην Ευρώπη, ωστόσο, βρίσκεται και πάλι σε άνοδο.

Μπορεί να αντιστραφούν οι μαγνητικοί πόλοι;

«Έχουμε κατασκευάσει κάποιες αναπαραστάσεις του μαγνητικού πεδίου της Γης στο παρελθόν, όπου παρατηρείται πολύ συχνή και έντονη μεταβολή της ισχύος του πεδίου ή αντιστροφή των πόλων», λέει ο Μάτσκα. Στο πραγματικό μαγνητικό πεδίο δεν υπάρχουν ενδείξεις αντιστροφής, ωστόσο αυτή θα μπορούσε να προκληθεί λόγω των φαινομένων στο νότιο ημισφαίριο. Την εποχή της τελευταίας αντιστροφής του πεδίου δεν υπήρχαν άνθρωποι στη Γη, οπότε δεν υπάρχουν και σχετικές καταγραφές. Τα περισσότερα σχετικά ευρήματα από τους πυρήνες ωκεάνιων ιζημάτων έδειξαν μάλλον μικρό αντίκτυπο στην εξέλιξη ή την εξαφάνιση των ειδών.

Ωστόσο, τα πράγματα είναι διαφορετικά στην τεχνολογικά ανεπτυγμένη εποχή μας. Οι κίνδυνοι για τους δορυφόρους αυξάνονται διαρκώς. Όταν υπάρχουν προειδοποιήσεις για ηλιακές καταιγίδες, τα συστήματα στις εκάστοτε περιοχές πρέπει να απενεργοποιούνται. «Σίγουρα υπάρχει επίσης η πιθανότητα, αν μας χτυπήσει ένα ιδιαίτερα ισχυρό φαινόμενο, να υπάρξουν μεγαλύτερες ζημιές από αυτές που μπορεί κανείς να φανταστεί», λέει ο Μάτσκα. Η περιοχή του Νοτίου Ατλαντικού αποτελούσε επίσης πάντα μια πρόκληση για τους δορυφόρους σε χαμηλές γήινες τροχιές, καθώς τα ηλεκτρονικά τους συστήματα μπορούν να επηρεαστούν αρκετά από τα πρωτόνια υψηλής ενέργειας.

Η λεγόμενη ηλιακή δραστηριότητα αυξάνεται σήμερα και πάλι στον περίπου ενδεκαετή κύκλο της και το 2025 αναμένεται να φτάσει στον μέγιστο βαθμό. Ωστόσο, η εξασθένηση του μαγνητικού πεδίου δεν είναι τόσο ισχυρή, ώστε να υπάρχουν έντονοι φόβοι για σοβαρές επιπτώσεις από τις ηλιακές καταιγίδες. Πάντως, αν και δεν μπορεί κανείς να δει ή να ακούσει το μαγνητικό πεδίο στον εξωτερικό πυρήνα της Γης, επιστήμονες του Τεχνικού Πανεπιστημίου της Δανίας μετέτρεψαν σε ήχο τα μαγνητικά σήματα που καταμετρήθηκαν από δορυφορική αποστολή του ESA. Και τα ευρήματα είναι περισσότερο απειλητικά παρά καθησυχαστικά.

Πηγή

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Έχει δημιουργήσει κανείς μαύρη τρύπα στη Γη;

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Η δημιουργία μιας μαύρης τρύπας σε εργαστήριο είναι πέρα από την τρέχουσα τεχνολογία, αλλά θα μπορούσε να γίνει πραγματικότητα στο μέλλον

Στη λαϊκή φαντασία, οι μαύρες τρύπες είναι αδηφάγα τέρατα που καταβροχθίζουν οτιδήποτε βρίσκεται κοντά τους. Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο υπάρχουν σποραδικές ανησυχίες ότι οι φυσικοί μπορεί να δημιουργήσουν κατά λάθος ή και σκόπιμα μια μαύρη τρύπα, ίσως μέσα από τις συγκρούσεις σωματιδίων σε έναν επιταχυντή όπως ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων (LHC) στο CERN. Θα κατάπινε την ίδια τη Γη ένα τόσο σκοτεινό μεγαθήριο; Όχι ακριβώς. Κανείς δεν έχει δημιουργήσει ποτέ μαύρη τρύπα στον πλανήτη μας μέχρι τώρα. Αλλά ακόμα κι αν το έκανε, μάλλον δεν θα αποτελούσε τεράστια απειλή.

Οι μαύρες τρύπες του πραγματικού κόσμου είναι τρομακτικές διότι αν τις πλησιάσετε πάρα πολύ, δεν θα μπορέσετε να ξεφύγετε ποτέ από αυτές. Αλλά ακόμα κι αν κάποιος δημιουργούσε μια μαύρη τρύπα σε ένα εργαστήριο στη Γη, «θα είχε τόσο μικρή μάζα, που η βαρυτική της επίδραση θα ήταν σχετικά μικρή», σύμφωνα με τον Eliot Quataert, θεωρητικό αστροφυσικό του Πρίνστον. «Δεν θα καταβρόχθιζε μεγάλη ποσότητα ύλης».

Στην πραγματικότητα, η δημιουργία μιας μαύρης τρύπας σε ένα εργαστήριο είναι ένας στόχος που επιδιώκουν ενεργά οι φυσικοί – ένας στόχος που θα μπορούσε να επιτρέψει στους ερευνητές να απαντήσουν σε πολλά θεμελιώδη ερωτήματα σχετικά με την κβαντική μηχανική και τη φύση της βαρύτητας.

Μια μαύρη τρύπα σχηματίζεται συνήθως όταν πεθαίνει ένα άστρο πολύ μεγαλύτερο από τον ήλιο μας. Προς το τέλος της ζωής του τα εξωτερικά στρώματα ενός τέτοιου άστρου εκρήγνυνται προς τα έξω προκαλώντας ένα θεαματικό σουπερνόβα, ενώ ο πυρήνας του συμπιέζεται προς τα μέσα – προς το κέντρο του – τόσο ισχυρά που καμία γνωστή δύναμη στο σύμπαν δεν μπορεί να το σταματήσει. Έτσι προκύπτει ένα υποατομικό σημείο τεράστιας μάζας και ασύλληπτης πυκνότητας, του οποίου η βαρύτητα είναι τόσο ισχυρή που ακόμη και το φως δεν μπορεί να ξεφύγει από την έλξη του. Αυτού του είδους οι μαύρες τρύπες είναι κάτι το συνηθισμένο στο σύμπαν μας.

Βεβαίως, εφόσον κάτι δεν πλησιάζει πολύ μια μαύρη τρύπα, παραμένει ασφαλές. Μόνο μέσα σε ένα σφαιρικό όριο που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα, γνωστό ως ορίζοντας γεγονότων, ένα άτομο ή ένα αντικείμενο θα έλκονταν αμετάκλητα προς το εσωτερικό της. Οι τεράστιες μαύρες τρύπες έχουν μεγάλο ορίζοντα γεγονότων —με διάμετρο εκατομμυρίων χιλιομέτρων— ενώ οι μικρότερες έχουν ορίζοντες γεγονότων που εκτείνονται μόλις δεκάδες χιλιόμετρα. Αν μπορούσαμε να δημιουργήσουμε μια μαύρη τρύπα σε ένα εργαστήριο που θα ζύγιζε μόνο μισό κιλό, θα είχε έναν ορίζοντα γεγονότων ένα τρισεκατομμύριο φορές μικρότερο από το εύρος του πρωτονίου.

διαβάστε σχετικά: Γιατί οι επιταχυντές μπορούν να δημιουργήσουν μαύρες τρύπες

Οι φόβοι για τη δημιουργία μιας μαύρης τρύπας από τον LHC προήλθαν από το γεγονός ότι στην ειδική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, η μάζα (m) και η ενέργεια (Ε) είναι ισοδύναμα – εξού και η πασίγνωστη εξίσωση E = mc2, όπου c η ταχύτητα του φωτός. Επειδή σε έναν υπερεπιταχυντή συγκρούονται πρωτόνια με απίστευτες ταχύτητες (κοντά στην ταχύτητα του φωτός) και ενέργειες, όλα τα είδη περίεργων και εξωτικών σωματιδίων μπορούν να εμφανιστούν, συμπεριλαμβανομένης πιθανώς και μιας μαύρης τρύπας. Αλλά η δημιουργία μιας μαύρης τρύπας με έστω και μικροσκοπικό ορίζοντα γεγονότων θα απαιτούσε δισεκατομμύρια φορές περισσότερη ενέργεια από αυτή που μπορεί να παράξει σήμερα ο LHC. Ακόμα κι αν μπορούσε να δημιουργήσει μια τέτοια μαύρη τρύπα, αυτό το αντικείμενο θα έχανε γρήγορα ενέργεια και θα εξαφανιζόταν εν ριπή οφθαλμού.

Πριν από την λειτουργία του LHC, το 2008, ορισμένοι ερευνητές είχαν υποθέσει ότι, αν o χωροχρόνος είχε επιπλέον διαστάσεις όπως υποθέτει η θεωρία των χορδών – μια θεωρία που επιχειρεί να συγχωνεύσει την κβαντική φυσική με την βαρύτητα σε μια ενιαία θεωρία – θα μπορούσε να εμφανιστεί μια μαύρη τρύπα. Αυτό συμβαίνει επειδή στο τετραδιάστατο σύμπαν μας (με τρεις διαστάσεις του χώρου και μία του χρόνου), η βαρύτητα είναι πολύ ασθενής για να σφυρηλατήσει την ύλη προς μια μαύρη τρύπα. Όμως, αν υπάρχουν κι άλλες διαστάσεις, η βαρύτητα μπορεί να μην είναι τόσο ασθενής όπως μας φαίνεται, αφού μέρος της ισχύος της θα μπορούσε να διαφεύγει προς τις άλλες διαστάσεις. Σε ένα τέτοιο σύμπαν, είναι πολύ πιθανό μια μαύρη τρύπα να εμφανιστεί μέσα σε έναν επιταχυντή, αποκαλύπτοντας έτσι τις άγνωστες πτυχές της βαρύτητας. Αυτή η ανακάλυψη θα ήταν «η πιο περίεργη και εντυπωσιακή νέα φυσική που θα μπορούσαμε να δούμε στον LHC», λέει ο Juan Maldacena, θεωρητικός φυσικός στο Πρίνστον.

Η ιδέα δημιουργία μαύρης τρύπας στον LHC διαδόθηκε από τα μέσα ενημέρωσης, προκαλώντας πάταγο. Μάλιστα ένας Γερμανός χημικός μάλιστα κατέθεσε μήνυση κατά του CERN στο Ευρωπαϊκό Δικαστήριο Ανθρωπίνων Δικαιωμάτων. Μια ειδική επιτροπή φυσικών είχε ήδη αρχίσει να εξετάζει το θέμα το 2003, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι δεδομένου τα σωματίδια από το διάστημα προσπίπτουν στην ατμόσφαιρα της Γης με ενέργειες πολύ μεγαλύτερες από εκείνες του LHC χωρίς να δημιουργούν μαύρες τρύπες, η πιθανότητα δημιουργίας μαύρης τρύπας στο CERN φαινόταν απίθανη. Η έκθεση της επιτροπής αναθεωρήθηκε και επανεκδόθηκε το 2008 με περισσότερες πληροφορίες για να κατευνάσει τους φόβους του κοινού.

Μέχρι σήμερα, δεν έχουν παρατηρηθεί μαύρες τρύπες στον LHC. Κρίμα, γιατί θα επιβεβαίωναν τις προβλέψεις της θεωρίας χορδών, κάτι που «θα ήταν πολύ ωραίο», λέει ο Maldacena, «…αλλά δυστυχώς δεν συνέβη».

Κι αν είμαστε πολύ πίσω όσον αφορά την κατασκευή μιας μαύρης τρύπας στο εργαστήριο, σύμφωνα με κάποιους ερευνητές δεν ισχύει το ίδιο όσον αφορά την κατασκευή … σκουληκότρυπας σε κβαντικό υπολογιστή.

Πηγή

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Η εποχή της αβεβαιότητας

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Ένας πρίγκιπας αλλάζει τα δεδομένα

(…) Τον Νοέμβριο του 1924 συγκεντρώνεται ολόκληρη η Σχολή Φυσικής του Πανεπιστημίου των Παρισίων για να ακούσει την υπεράσπιση της διδακτορικής διατριβής του Λουί ντε Μπρολί.
Ο Ντε Μπρολί υψώνει την αριστοκτατικά έρρινη φωνή του και αρχίζει να λέει μονότονα ανήκουστες φράσεις:
«Στη φυσική, έτσι όπως παρουσιάζεται σήμερα, υπάρχουν λανθασμένες θεωρίες, οι οποίες ασκούν μια σκοτεινή γοητεία στη δύναμη της φαντασίας μας. Για περισσότερο από μισό αιώνα διαιρούσαμε τα φαινόμενα του κόσμου σε δυο τομείς: στα άτομα και τα σωματίδια της στερεής ύλης και στα άυλα κύματα του φωτός, τα οποία εξαπλώνονται στη θάλασσα του φωτεινού αιθέρα. Τα δύο αυτά συστήματα όμως δεν πρέπει πλέον να εξετάζονται ξεχωριστά, πρέπει να τα ενώσουμε σε μια και μοναδική θεωρία, μόνο μία τέτοια θεωρία μπορεί να εξηγήσει τις πολλαπλές αλληλεπιδράσεις τους.
Το πρώτο βήμα το έχει ήδη κάνει ο συνάδελφος Αϊνστάιν: Πριν από είκοσι χρόνια διατύπωσε ότι το φως δεν είναι μόνο ένα κύμα, αλλά περιέχει σωματίδια ενέργειας, και αυτά τα φωτόνια, που είναι απλώς ποσότητες ενέργειας, ταξιδεύουν με τα φωτεινά κύματα. Πολλοί αμφέβαλλαν για την ορθότητα αυτής της σκέψης, άλλοι προτίμησαν να κλείσουν τα μάτια για να μη δούν το νέο δρόμο που μας δείχνει. Διότι, ας μη γελιόμαστε, πρόκειται για μια πραγματική επανάσταση. Μιλάμε για το αντικείμενο της φυσικής που εκτιμάται περισσότερο απ’ όλα, το φως, και το φως δεν μας επιτρέπει μόνο να βλέπουμε τις μορφές αυτού του κόσμου, μας δείχνει και τα αστέρια που κοσμούν τους σπειροειδείς βραχίονες του γαλαξία, και την κρυμμένη καρδιά των πραγμάτων. Αυτό το αντικείμενο όμως δεν είναι ένα και μοναδικό, είναι διττό. Το φως υπάρχει με δυο διαφορετικούς τρόπους. Ως τέτοιο ανατινάζει τις κατηγορίες με τις οποίες έχουμε προσπαθήσει να ταξινομήσουμε τις αμέτρητες μορφές με τις οποίες εκδηλώνεται η φύση. Ως κύμα και ως σωματίδιο το φως κατοικεί σε δυο συστήματα, έχει δυο ιδιότητες τόσο αντίθετες, όσο και τα δυο πρόσωπα του Ιανού. Όπως ο θεός των Ρωμαίων, εκφράζει κι αυτό τις αντιφατικές ιδιότητες του συνεχούς και του διακριτού, του ξεχωριστού και του όμοιου.
Εκείνοι που είναι κλειστοί απέναντι σε αυτή τη διαπίστωση προβάλλουν ως επιχείρημα το γεγονός ότι μια τέτοια καινούργια θεωρία σημάινει αντιπαράθεση με την κοινή λογική. Τους λέω όμως το εξής: κάθε μορφή ύλης χαρακτηρίζεται από αυτή τη δυαδικότητα! Δεν υπόκειται μόνο το φως σε αυτή τη διάσπαση, αλλά καθένα από τα άτομα από τα οποία δημιουργήθηκε το σύμπαν. Η διατριβή που κρατάτε στα χέρια σας αποδεικνύει ότι για κάθε υλικό σωματίδιο – είτε πρόκειται για ηλεκτρόνιο είτε για πρωτόνιο – υπάρχει ένα αντίστοιχο κύμα που το μεταφέρει στο χώρο. Γνωρίζω ότι πολλοί θα αμφισβητήσουν τα απιχειρήματά μου και δεν διστάζω να ομολογήσω ότι προέρχονται μόνο από τους μοναχικούς μου συλλογισμούς. Παραδέχομαι τον αλλόκοτο χαρακτήρα που έχουν κια θα δεχτώ την τιμωρία που ίσως υποστώ σε περίπτωση που είναι λανθασμένοι. Αλλά σήμερα σας λέω με απόλυτη βεβαιότητα ότι όλα τα πράγματα μπορούν να υπάρχουν με δυο τρόπους και ότι τίποτα δεν είναι τόσο στέρεο όσο δείχνει. Η πέτρα στο χέρι ενός παιδιού που σημαδεύει το ανίδεο σπουργίτι που κάθεται στο κλαδί του θα μπορούσε να κυλήσει σαν νερό μέσα από τα δάχτυλά του».

Ο Ντε Μπρολί κλείνει τη διάλεξή του. Οι καθηγητές είναι σιωπηλοί και εμβρόντητοι, δεν βρίσκουν λόγια για να σχολιάσουν τις απόψεις του. Ο Λουί ντε Μπρολί εγκαταλείπει την αίθουσα. Πήρε το διδακτορικό του. Πέντε χρόνια αργότερα θα του απονεμηθεί για την εργασία του το βραβείο Νόμπελ.
Η ιδέα των κυμάτων της ύλης αρέσει τόσο πολύ στον Αϊνστάιν, ώστε στο επόμενο συνέδριο, τον Σεπτέμβριο του 1924 στο Ίνσμπουργκ, προτείνει στους πιραματικούς φυσικούς να αναζητήσουν ενδείξεις για φαινόμενα κυμάτων στις μοριακές ακτίνες. Τα κύματα ύλης του Ντε Μπρολί είναι στα μάτια του Αϊνστάιν ένα βήμα για να αποκατασταθεί η κλασική τάξη στη φυσική, την οποία υπονομεύει ο Νιλς Μπορ. Με ένα αντίτιμο ωστόσο: τώρα οι δυο όψεις της ύλης, τα κύματα και τα σωματίδια, βρίσκονται η μία δίπλα στην άλλη. Πως συνδέονται μεταξύ τους; Συνδέονται άραγε με κάποιο τρόπο; Ο Αϊνστάιν δεν έχει απάντηση.

Ένα τυχαίο γεγονός δείχνει τον Απρίλιο του 1925 ότι ο Ντε Μπρολί, με την παράτολμη ιδέα που είχε, βρίσκεται στο σωστό δρόμο. Ο φυσικός Κλίντον Ντέιβισον, τριάντα τεσσάρων ετών, εξετάζει στο εργαστήριο της Western Electric Company στη Νέα Υόρκη τι συμβαίνει όταν βομβαρδίζει με ηλεκτρόνια διάφορα μέταλλα. Μια μέρα ανατινάζεται ένα μπουκάλι με υγροποιημένο αέρα και συντρίβει τους σωλήνες κενού αέρος με το δείγμα νικελίου, στο οποίο έχει στραμμένη την ακτίνα των ηλεκτρονίων. Το νικέλιο σκουριάζει στον αέρα. Ο Ντέιβισον το καθαρίζει θερμαίνοντάς το, χωρίς να φανταστεί ότι κατ’ αυτόν τον τρόπο μετατρέπει τους μικρούς κρυστάλλους σε μεγαλύτερους, στο πλέγμα των οποίων η ακτίνα των ηλεκτρονίων περιθλάται. Ο Ντέβισον δεν μπορεί να εξηγήσει γιατί τα αποτελέσματα των μετρήσεών του είναι τώρα εντελώς διαφορετικά. Τις καταγράφει, τις δημοσιεύει και εκπλήσσεται όταν κάποιοι συνέδελφοί του του εξηγούν τι μέτρησε: ότι τα ηλεκτρόνια μπορούν να συμπεριφέρονται σαν κύματα. Ο Γάλλος πρίγκηπας μάντεψε σωστά. Δώδεκα χρόνια αργότερα πρόκειται να απονεμηθεί στον Κλίντον Ντέιβισον (*) το βραβείο Νόμπελ για την ανακάλυψή του.

απόσπασμα από το βιβλίο του Tobias Hurter, «Η εποχή της αβεβαιότητας, Τα φωτεινά και σκοτεινά χρόνια της φυσικής 1895-1945», μετάφραση: Γιώτα Λαγουδάκου, εκδόσεις διόπτρα

(*) Ο Walter Elsasser ήταν ο πρώτος που πραγματοποίησε στο εργαστήριο περίθλαση ηλεκτρονίων σε κρύσταλλο. Άργησε όμως να δημοσιεύσει την ανακάλυψή του και τον πρόλαβαν οι τυχεροί Clinton Davisson και Lester Germer.

Πηγή

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Τα άστρα «εξαφανίζονται» με ανησυχητικό ρυθμό

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Οι άνθρωποι σε όλο τον κόσμο βλέπουν λιγότερα άστρα στον ουρανό κάθε χρονιά που περνάει.

Οι παρατηρήσεις επαγγελματιών και ερασιτεχνών επιστημόνων σε όλο τον κόσμο κατά τα τελευταία έτη αποκαλύπτουν μια ανησυχητική τάση: τα άστρα στον νυκτερινό ουρανό γίνονται όλο και πιο δύσκολο να παρατηρηθούν εξαιτίας της ταχέως αυξανόμενης φωτορύπανσης.

Μια νέα επιστημονική έρευνα βρήκε ότι μπροστά στα μάτια μας, συχνά χωρίς να το συνειδητοποιούμε, τα άστρα εξαφανίζονται με εντυπωσιακό – ή μάλλον με ανησυχητικό – ρυθμό.

Σχεδόν ένας στους τρεις παγκοσμίως δεν βλέπει πια τα άστρα

Η αλλαγή στην ορατότητα των άστρων αντιστοιχεί σε μια κατά σχεδόν 10% ετήσια αύξηση στη φωτεινότητα του νυχτερινού ουρανού κατά την τελευταία δεκαετία. Αυτό σημαίνει ότι ένα παιδί που όταν γεννήθηκε σε μια περιοχή, 250 άστρα ήταν ορατά, σήμερα στην ίδια τοποθεσία μετά από 18 χρόνια μπορεί να παρατηρήσει το πολύ 100 άστρα, δηλαδή πάνω από τα μισά έχουν πια γίνει «αόρατα».

Το γυμνό ανθρώπινο μάτι θα έπρεπε να μπορεί να δει αρκετές χιλιάδες άστρα σε έναν καθαρό σκοτεινό ουρανό. Δυστυχώς εκτιμάται ότι σε όλο τον κόσμο περίπου το 30% των ανθρώπων – σχεδόν ο ένας στους τρεις – έχει χάσει πια τη θέα του γαλαξία μας λόγω της φωτορύπανσης και το πρόβλημα συνεχώς επιδεινώνεται, σύμφωνα με τη νέα έρευνα.

Οι ερευνητές του διεθνούς επιστημονικού προγράμματος Globe at Night, με επικεφαλής τον Κρίστοφερ Κίμπα του γερμανικού κέντρου ερευνών German Research Center for Geoscience (GFZ) στο Πότσνταμ και του Πανεπιστημίου Ρουρ-Μπόχουμ, οι οποίοι έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό Science, ανέλυσαν στοιχεία της περιόδου 2011-2022 που αφορούσαν συνολικά 51.351 παρατηρήσεις άστρων με γυμνό μάτι από ανθρώπους σε περίπου 19.300 τοποθεσίες σε διάφορες χώρες, κυρίως σε Ευρώπη (3.700) και Βόρεια Αμερική (9.500).

Διπλασιάστηκε η φωτεινότητα του νυχτερινού ουρανού

Εκτιμήθηκε ότι η φωτεινότητα του νυχτερινού ουρανού διπλασιάστηκε σε λιγότερα από οκτώ χρόνια. Η ετήσια αύξηση της φωτεινότητας, που κυμαίνεται από σχεδόν 7% στην Ευρώπη έως 10% στις ΗΠΑ, είναι πολύ μεγαλύτερη εκείνης (περίπου 2% ετησίως) που αφορά στην αύξηση του τεχνητού φωτός με βάση τις μετρήσεις ακτινοβολίας από δορυφόρους.

Αυτό οφείλεται κυρίως στο ότι οι δορυφόροι μετρούν τη φωτορύπανση, καταγράφοντας κυρίως το φως που κατευθύνεται προς τον ουρανό, ενώ οι πολίτες επηρεάζονται κυρίως από την οριζόντια φωτορύπανση που είναι και η μεγαλύτερη.

Σε πολλές κατοικημένες περιοχές της Γης ο νυκτερινός ουρανός δεν σκοτεινιάζει ποτέ πλήρως, καθώς υπάρχει διάχυτη μια λάμψη τεχνητού φωτός στην ατμόσφαιρα.

Αυτή η φωτορύπανση δυσκολεύει τη δυνατότητα παρατήρησης των άστρων τα βράδια. Η εξάπλωση του φωτισμού LED, που εκπέμπει περισσότερο μπλε φως στο οποίο τα μάτια είναι πιο ευαίσθητα, έχει επιδεινώσει την κατάσταση.

Πέραν αυτού, η φωτορύπανση διαταράσσει τη φυσική κυκλική μετάβαση από το ηλιακό στο αστρικό φως και αντίστροφα, μια φυσική διαδικασία με την οποία έχουν εξελιχθεί οι βιολογικοί οργανισμοί (μεταξύ άλλων και οι ίδιοι οι άνθρωποι).

Μελέτες στο παρελθόν έχουν αναδείξει τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις του τεχνητού φωτισμού, μεταξύ άλλων για ζώα και έντομα, αλλά και γενικότερα για τα οικοσυστήματα της Ευρώπης και άλλων περιοχών, καθώς επίσης για την ανθρώπινη υγεία.

Πηγή

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Το James Webb επιβεβαιώνει τον πρώτο του εξωπλανήτη

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

-Πρόκειται για τον εξωπλανήτη LHS 475 b που βρίσκεται σε απόσταση περίπου 41 έτη φωτός από τη Γη
-Είναι ένας βραχώδης εξωπλανήτης στο μέγεθος της Γης και περιφέρεται γύρω από τον ερυθρό νάνο LHS 475
-Ολοκληρώνει μια περιφορά γύρω από το άστρο του σε δύο γήινες ημέρες και είναι μερικές εκατοντάδες βαθμούς θερμότερος από τη Γη
-Παρά την τεράστια ευαισθησία των οργάνων του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb, δεν εντοπίστηκε κανένα ίχνος ατμόσφαιρας

Πώς εντοπίζουν οι αστρονόμοι έναν μακρινό εξωπλανήτη; Παρατηρώντας τις μεταβολές του φωτός καθώς περιφέρεται γύρω από το άστρο του. Στο διάγραμμα βλέπουμε την λαμπρότητα του άστρου LHS 475 συναρτήσει του χρόνου όπως την κατέγραψε ο φασματογράφος εγγύς υπερύθρου (NIRSpec) του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb της NASA, όταν ο εξωπλανήτης LHS 475 b πέρασε μπροστά από το άστρο του στις 31 Αυγούστου 2022.

To διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb μάς «μάγεψε» όλους πέρσι με τα συναρπαστικά ευρήματά του και σίγουρα θα συνεχίσει να κάνει το ίδιο και το 2023, καθώς για πρώτη φορά επιβεβαίωσε την ύπαρξη ενός κοντινού εξωπλανήτη.

Πρόκειται για τον βραχώδη LHS 475b, ο οποίος έχει σχεδόν παρόμοιο μέγεθος με τη Γη (το 99% της διαμέτρου της), ενώ βρίσκεται σε απόσταση μόνο 41 ετών φωτός στον αστερισμό της Οκτάδος.

Οι ερευνητές του Εργαστηρίου Εφαρμοσμένης Φυσικής (APL) του Πανεπιστημίου Τζον Χόπκινς της Βαλτιμόρης έκαναν τη σχετική ανακοίνωση σε συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας.

Η αρχική ανακάλυψη του εν λόγω εξωπλανήτη είχε γίνει από το διαστημικό τηλεσκόπιο TESS της Αμερικανικής Διαστημικής Υπηρεσίας (NASA) και ακολούθησε η επιβεβαίωση του με νέες παρατηρήσεις από το ισχυρότερο τηλεσκόπιο Webb.

Ίδιο μέγεθος με τη Γη, αλλά πολύ πιο θερμός πλανήτης

Ανάμεσα σε όλα τα τηλεσκόπια, το James Webb είναι το μοναδικό που μπορεί να μελετήσει τις ατμόσφαιρες εξωπλανητών με το μέγεθος της Γης.

Μέχρι στιγμής πάντως δεν είναι γνωστό αν ο LHS 475b διαθέτει ατμόσφαιρα και τι είδους. Θα ακολουθήσουν επί τούτου πιο ακριβείς μετρήσεις με το τηλεσκόπιο

Επειδή ήδη το Webb έχει βρει ότι ο συγκεκριμένος εξωπλανήτης είναι μερικές εκατοντάδες βαθμούς Κελσίου πιο ζεστός από τη Γη, δεν αποκλείεται να έχει την ατμόσφαιρα της Αφροδίτης, δηλαδή να περιέχει μεγάλη ποσότητα διοξειδίου του άνθρακα και πυκνά νέφη.

Ο πλανήτης διαγράφει μια πλήρη περιφορά πέριξ του άστρου του μέσα σε μόνο δύο μέρες (η διάρκεια του έτους του), καθώς κινείται πολύ κοντά στο άστρο του, έναν ερυθρό νάνο που έχει τη μισή θερμοκρασία του Ήλιου.

Πηγή

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία

Μπορεί μια κουταλιά λάδι να ηρεμήσει τα κύματα της θάλασσας;

| 0 ΣΧΟΛΙΑ

Μια κουταλιά λάδι μπορεί να σταματήσει τον κυματισμό της θάλασσας και να την γαληνέψει;
Η απάντηση είναι καταφατική, αρκεί να μην φαντάζεστε μια φουρτουνιασμένη θάλασσα πολλών μποφόρ. Το φαινομένο οφείλεται στον σχηματισμό αδιάλυτων μεμβρανών μονομοριακής φύσης στην επιφάνεια του νερού.

Διάταξη μορίων που διαθέτουν υδρόφοβη «ουρά» και υδρόφιλη «κεφαλή» δημιουργούν μονομοριακό στρώμα στην επιφάνεια του νερού

Οι «αδιάλυτες μονομοριακές μεμβράνες» συνδέονται με τις συναρπαστικές διηγήσεις των ναυτικών που ξεκινούν από την Ρωμαϊκή Αυτοκρατορία και τον Πλίνιο τον Πρεσβύτερο (23-79) και φτάνουν μέχρι τον 18ο αιώνα, όπου πρώτος ο Βενιαμίν Φραγκλίνος άρχισε να πειραματίζεται με τα παράξενα φαινόμενα που προκαλούν στο νερό.

Το μόριο ενός λιπαρού οξέος

Το μόριο ενός λιπαρού οξέος

Κατά τη διάρκεια ενός ταξιδιού στην Αγγλία το 1757, ο Βενιαμίν Φραγκλίνος παρατήρησε, ότι όταν οι ναύτες άδειασαν στη θάλασσα χρησιμοποιημένο λίπος, τα κύματα ηρέμησαν εξαιτίας της μεμβράνης που σχηματίστηκε στην επιφάνεια της θάλασσας. Έτσι, το 1765, ο Φραγκλίνος βασιζόμενος σ’ αυτή την παρατήρηση έκανε ένα πείραμα σε μια λίμνη έκτασης περίπου 2000 m2 στην Αγγλία.
Διαπίστωσε ότι η ρίψη ενός κουταλιού λαδιού στο νερό αρκούσε για να καλύψει την επιφάνεια της λίμνης και να ηρεμήσει τα κύματα!
Από τότε κουβαλούσε μαζί του ένα μπουκαλάκι με λάδι λέγοντας στον κόσμο ότι έχει την ικανότητα να σταματάει τα κύματα.

Έστω ότι ο Βενιαμίν Φραγκλίνος έριξε 5 ml λιπαρού οξέος σε μια λίμνη επιφάνειας 2000 m2 και το λιπαρό οξύ έχει μοριακό βάρος περίπου 300 και πυκνότητα 0,9 g/cm3. Να δείξετε ότι για να δημιουργηθεί συμπυκνωμένη μονομοριακή μεμβράνη σε ολόκληρη την επιφάνεια της λίμνης, το μήκος ενός μορίου του λιπαρού οξέος πρέπει να είναι 25 Å και το εμβαδόν της εγκάρσιας επιφάνειας του μορίου 22 Å2.

Το πείραμα επανέλαβε πριν από ένα χρόνο περίπου ο Dr Greg Kestin και ανάρτησε σχετικό βίντεο στο youtube, στο κανάλι του «What The Physics?!» . Εξηγεί πως διατάσσονται τα μόρια του λαδιού στην επιφάνεια του νερού, προκαλώντας αλλαγή στις εφαπτομενικές τάσεις κοντά στην επιφάνεια, η οποία πλέον παύει να λυγίζει και να τεντώνει από τον άνεμο.  Ο άνεμος τώρα απλά παρασύρει το μονομοριακό στρώμα, χωρίς να δημιουργούνται κυματισμοί, κάνοντας το νερό φαίνεται πιο λείο:

(το βίντεο πλησιάζει στα δυο εκατομμύρια προβολών εξαιτίας του άρθρου που δημοσιεύθηκε πριν από 20 μέρες στην dailymail.co.uk)

… κι ένα δεύτερο βίντεο με το ίδιο πείραμα:

Να λοιπόν που μια κουταλιά λάδι αρκεί να «κάνει τη θάλασσα λάδι».

Η επιστημονική μελέτη των μονομοριακών στρωμάτων στην επιφάνεια του νερού συνεχίστηκε το 1890 από τον Λόρδο Rayleigh. Τοποθετώντας μικρές ποσότητες ορισμένων σχετικά διαλυτών ελαίων σε μια καθαρή επιφάνεια νερού μιάς στέρνας, διαπίστωσε ότι αυτές διατάσσονταν με τέτοιο τρόπο ώστε να δημιουργούν ένα μονομοριακό στρώμα. Πριν από την εργασία του Rayleigh, η Agnes Pockels, από την Γερμανία, χωρίς καμία επίσημη επιστημονική κατάρτιση, κατασκεύασε έναν ζυγό για την μελέτη των αδιάλυτων μονοστιβάδων. Πραγματοποίησε μια σειρά πειραμάτων, τα οποία περιέγραψε σε μια επιστολή προς τον Λόρδο Rayleigh το 1881. Στην πραγματικότητα, εφηύρε από το 1883 τον ζυγό μεμβρανών (διάταξη μέτρησης επιφανειακής τάσης), πολύ πριν τον Irving Langmuir. Ο Langmuir τo 1932 βραβεύθηκε με το Νόμπελ Χημείας για τις μελέτες του σχετικά με την χημεία δυο διαστάσεων, που περιλάμβανε και την ερμηνεία των μονομοριακών στρωμάτων λαδιού στην επιφάνεια του νερού.

Διαβάστε επίσης:
1. The calming effect of oil on water
2. Pouring oil on choppy water to calm it , does it work and if so how?
3. Ασκήσεις σχετικές με το πείραμα του Benjamin Franklin: «Φαρμακευτική Τεχνολογία Ι», Παπαϊωάννου Γ., Δεμέτζος Κ., Βλάχου Μ., εκδόσεις ΠΑΡΙΣΙΑΝΟΥ, 2007

Πηγή

Κατηγορίες:
Φυσική & Φιλοσοφία
web design by