Tag archive

βαρυτικος φακος

Τηλεσκόπιο Ηλιακού Μεγέθους

in Astronomy by

Η ανθρωπότητα για χιλιετίες θέτει ερωτήσεις σχετικά με την προέλευση του Κόσμου. Η Φιλοσοφία ήταν η πρώτη που προσπάθησε να δώσει απαντήσεις. Με τη σταδιακή εξέλιξη της επιστήμης και της τεχνολογίας όμως, η ανθρωπότητα κατέστει ικανή να κατανοήσει καλύτερα το Σύμπαν, δημιουργώντας έναν νέο κλάδο στην Αστρονομία, την Κοσμολογία.

Κοσμολογία καλούμε τον κλάδο της αστρονομίας, που αναζητά ερωτήσεις σε ερωτήματα όπως: Απο τι είναι φτιαγμένο το Σύμπαν; Πώς σχηματίστηκε; Πόσο χρονών είναι; Τι θα συμβεί στο Σύμπαν μας στο απώτερο μέλλον; Πώς και γιατί δημιουργήθηκαν οι μεγαλύτερες δομές στο Σύμπαν; Η κατανόησή μας λοιπόν για το Σύμπαν σήμερα, μπορεί να συνοψιστεί σε ένα απλό διάγραμμα πίτας.

Παρόλο που πολλές μελέτες και θεωρίες έχουν διατυπωθεί, μόνο τον τελευταίο αιώνα, με τη χρήση σύγχρονων τηλεσκοπίων, είμαστε αρκετά ισχυροί ώστε να παρέχουμε ουσιαστικές απαντήσεις.

Image Credit: nasa.gov

Αυτό το διάγραμμα δείχνει τη συνολική περιεκτικότητα υλο-ενέργειας του Σύμπαντος. Όλη η «κανονική» ύλη στο Σύμπαν (η ουσία που συνθέτει τους γαλαξίες, τους πλανήτες, τα αστέρια, τα νεφελώματα, τη σκόνη, τους βράχους και τα αέρια) είναι γνωστή ως Βαρυονική Ύλη και αντιπροσωπεύει μόνο το 4% της συνολικής μάζας-ενέργειας του Σύμπαντος . Τα άλλα δύο κομμάτια της πίτας είναι η Σκοτεινή Ύλη και η Σκοτεινή Ενέργεια, που μαζί συνθέτουν το σύνολο σχεδόν του γνωστού μας Σύμπαντος. Ο όρος «Σκοτεινή» τους δόθηκε γιατί είναι αδύνατη η άμεση παρατήρησή τους. Μόνο έμμεσα μπορούμε να εντοπίσουμε την Σκοτεινή Ύλη και Ενέργεια, κυρίως από τις επιδράσεις τους στο χώρο γύρω τους.

Σύμφωνα με την Γενική θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν, η μάζα καμπυλώνει τον χώρο. Το βαρυτικό πεδίο ενός αντικειμένου μεγάλης μάζας μπορεί να εκτρέψει τις ακτίνες φωτός που περνούν κοντά στο εν λόγω αντικείμενο (και συνεπώς, μέσα από το πεδίο βαρύτητας του), προκαλώντας αλλαγή της πορείας τους (ουσιαστικά η μάζα καμπυλώνει τον χώρο γύρω της και οι ακτίνες φωτός αναγκάζονται να ακολουθήσουν μια νέα πορεία στον καμπυλωμένο χώρο). Όσο πιο μεγάλη μάζα έχει το αντικείμενο, τόσο ισχυρότερο είναι το βαρυτικό του πεδίο και συνεπώς τόσο μεγαλύτερη είναι η κάμψη των ακτίνων φωτός. Πάνω σε αντίστοιχη λογική στηρίζεται και η χρήση πυκνότερων υλικών για δημιουργία οπτικών φακών με μεγαλύτερη ικανότητα διάθλασης.

 

Ενω ο Αστερας βρισκεται στην πραγματικη του θεση, το φως εκτρεπεται λογω της μαζας του Ηλιου και φθανει τελικα στα ματια του παρατηρητη. Ο παρατηρητης δεν αντιλαμβανεται την εκτροπη της πορειας του φωτος και ετσι βλεπει τον αστερα σε μια νεα φαινομενικη θεση που βρισκεται στην προεκταση της ευθειας της εισερχομενης ακτινας. Image Credit: users.sch.gr

 

Βαρυτικός εστιασμός συμβαίνει σε όλες τις κλίμακες. Το  βαρυτικό πεδίο ενός γαλαξία λειτουργεί ως βαρυτικός φακός, αλλά το ίδιο μπορεί να προκληθεί και από μικρότερα αντικείμενα, όπως τα αστέρια και οι πλανήτες. Ακόμη και η μάζα του σώματός μας θα κάμψει το φως που διέρχεται πολύ κοντά μας, όμως το αποτέλεσμα είναι απειροελάχιστο για να μετρηθεί.

Λειτουργια Βαρυτικου Φακου.  Image Credit: physics4u.gr

Πώς αυτό μπορεί να χρησιμοποιηθεί;

Η ιδέα που παρουσιάστηκε από τους επιστήμονες του JPL (Jet Propulsion Laboratory – California Institute of Technology) σε ένα εργαστήριο της NASA στα τέλη Φεβρουαρίου, περιελάμβανε την αξιοποίηση του βαρυτικού πεδίου του Ηλίου μας και της χρήσης του ως φακού τηλεσκοπίου. Οι επιδράσεις της τεράστιας μάζας του, θα μας κάνουν ικανούς να παρατηρήσουμε εξωπλανήτες και να τους φωτογραφίσουμε με πολύ μεγάλη ευκρίνεια. Η χρήση του Γιγαντιαίου τηλεσκοπίου μπορεί να δώσει νέα διάσταση στην εύρεση ενός φιλικού προς τη ζωή πλανήτη, ο οποίος μπορεί να μετατραπεί σε μελλοντική αποικία και να θέσει γερές βάσεις στη διαιώνιση του είδους.

Το προτεινομενο τηλεσκοπιο βαρυτικης εστιασης αναμενεται να μας χαρισει φωτογραφιες εξωπλανητων αναλογης ευκρινειας με αυτην εδω.  Image Credit: popularmechanics.com

 

Γιατί λοιπόν να μην έχουμε κατασκευάσει ένα τηλεσκόπιου τέτοιου βεληνεκούς ακόμα;

Όπως και με τη χρήση οπτικών φακών, υπάρχει ένα κομβικό σημείο όπου οι ακτίνες εστιάζουν.

Σε αυτο το σχημα βλεπουμε την αρχη λειτουργιας ενος κλασσικου διαθλαστικου φακου. Φανταστειτε στη θεση του φακου να βρισκεται ο Ηλιος μας, η εστιακη αποσταση να ειναι πανω απο 500 au και στην κυρια εστια να βρισκεται καποιος παρατηρητης / διαστημοσυσκευη.  Image Credit: photo.gr

Για τον βαρυτικό φακό του δικού μας αστεριού, τα κομβικά αυτά σημεία βρίσκονται στο διαστρικό χώρο που εκτείνεται σε απόσταση σχεδόν 14 φορές πιο μακριά από την τροχιά του Πλούτωνα. Το διαστημόπλοιο Voyager 1, που κατέχει το σημερινό ρεκόρ απόστασης, έχει ταξιδέψει μόλις το ένα πέμπτο αυτής της απόστασης μέσα σε σχεδόν μισό αιώνα (Το Voyager 1 εκτοξεύθηκε στις 5 Σεπτεμβρίου του 1977, από το Ακρωτήριο Κανάβεραλ).

Οι εν λόγω ερευνητές προτείνουν τη δημιουργία ενός νέου και ταχύτατου διαστημοπλοίου με αυτόν ακριβώς τον στόχο. Να φθάσει δηλαδή όσο πιο γρήγορα γίνεται στην συγκεκριμένη απόσταση και να γίνει εκεί το μάτι μας, παρατηρώντας μακρινούς εξωπλανήτες και στέλνοντας πίσω φωτογραφίες υψηλής ευκρίνειας. Ένα τέτοιο μοντέλο διαστημοπλοίου αναμένετε να προφθάσει το Voyager 1 σε λίγο περισσότερο από μια δεκαετία, ενώ σε μόλις μισό αιώνα από τώρα θα βρίσκεται στην κατάλληλη απόσταση.

Το μόνο που μένει είναι να αξιολογήσει την πρόταση η NASA και να επενδύσει επάνω της. Η έρευση βέβαια επενδυτών για ένα εγχείρημα που θα ολοκληρωθεί μετά απο 50-60 χρόνια δεν είναι εύκολη υπόθεση. Το νέο διαστημόπλοιο πρέπει να σημειώσουμε πως δεν θα εξυπηρετήσει μόνο αυτό το σκοπό, αφού κατά τη διάρκεια του ταξιδιού του θα μπορέσει να μελετήσει εκ νέου τους μακρινούς κόσμους του Ηλιακού μας Συστήματος, όπως είναι ο Ποσειδώνας και ο Πλούτωνας.

 

 

Πηγές:

  • Article’s Image Credit:  “cfhtlens.org”
  • popularmechanics.com  άρθρο  “Astronomers Want to Use the Sun as a Massive Telescope”
  • dailymail.co.uk  άρθρο  “The radical NASA plan to turn the SUN into a giant ‘magnifying glass’ to look for alien worlds”
  • cfhtlens.org  άρθρο  ¨What is Gravitational Lensing?¨
  • nasa.gov  άρθρο  “What is the Universe Made Of?”

Οι Μελανές Οπές σε Ακτινογραφία

in Astronomy by

Πώς βλέπουμε μια μαύρη τρύπα;

Φανταστείτε να κοιτάτε τον αέρα που φυσάει και σηκώνει τα μαλλιά σας ή γέρνει τα δέντρα. Στην ουσία δεν βλέπετε τον αέρα, αλλά την επίδρασή του αέρα στον χώρο γύρω του. Το ίδιο συμβαίνει και όταν κοιτάμε μια μαύρη τρύπα, η οποία  αποτελεί μια σημαντικά μεγάλη συγκέντρωση μάζας σε ένα πολύ μικρό τμήμα του χώρου.

Η βαρύτητά της είναι τόσο έντονη που ούτε το φως δεν μπορεί να δραπετεύσει, διότι η ταχύτητα διαφυγής κοντά στο κέντρο ξεπερνάει την ταχύτητα του φωτός. Σύμφωνα με την γενική θεωρία της σχετικότητας, ούτε ύλη ούτε πληροφορίες μπορούν να κινηθούν από το εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας προς έναν εξωτερικό παρατηρητή. Έτσι η άμεση παρατήρηση της καθίσταται αδύνατη. Όμως οι μαύρες τρύπες αποτελούν αιτίες βαρυτικών διαθλάσεων, οι οποίες μπορούν άμεσα να παρατηρηθούν.

Εξαιτίας της τεράστιας μάζας τους, καμπυλώνουν τον χωροχρόνο σε τέτοιο βαθμό που λειτουργούν ως βαρυτικοί φακοί. Στο παρακάτω σχήμα φαίνεται η λειτουργία ενός τέτοιου φακού, μόνο που αντί για μαύρη τρύπα στο κέντρο έχουμε έναν ολόκληρο Γαλαξία.

Το ρολο του βαρυτικου φακου εκτος απο γαλαξιες παιζουν και οι υπερμεγεθεις μαυρες τρυπες. Image Credit: http://users.sch.gr

Επιπλέον, καθώς οι μαύρες τρύπες καταβροχθίζουν αέρια και ύλη, αποτελούν έντονες πηγές εκπομπής ακτίνων Χ, οι οποίες είναι ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία πέραν του ορατού φάσματος και επιπλέον δεν είναι ανιχνεύσιμες από το έδαφος. Ως ακτίνες Χ ή ακτίνες Ρέντγκεν (Röntgen) αποκαλούμαι ένα τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος με περιοχή μήκους κύματος μεταξύ 10 nm με 10 pm. Ευτυχώς για την ανθρώπινη βιολογία, η ατμόσφαιρα της Γης μέσω του στρώματος Όζον που μας περικλείει, απορροφά ένα μεγάλο μέρος της υπεριώδους ακτινοβολίας (η οποία είναι η πιο επικίνδυνη ακτινοβολία, καθώς με αυτήν έχουν επιτευχθεί εργαστηριακά μεταλλάξεις.).

Image Credit : https://twitter.com/chandraxray

Το Chandra X-ray Observatory αποτελεί ένα διαστημικό παρατηρητήριο της NASA, το οποίο εκτοξεύθηκε στις 23 Ιουλίου του 1999 και παρατηρεί όλες τις πηγές ακτίνων Χ. Στις 04 Ιανουαρίου 2017 η NASA μοιράστηκε μαζί μας την παραπάνω καταπληκτική απεικόνιση μαύρων τρυπών. Η εικόνα αυτή αποτελεί την υψηλότερη συγκέντρωση που έχουμε παρατηρήσει ποτέ.

 

Πηγές

  • Article’s Image “https://twitter.com/chandraxray”
  • http://nerdist.com άρθρο “Chandra Observatory Shows Us a Night Sky Filled with Black Holes”
  • http://www.natureworldnews.com άρθρο “Rare Wandering Black Hole Spotted by NASA X-Ray Telescope”
  • https://en.wikipedia.org/
Go to Top