Custom Search

Κυριακή, 23 Οκτωβρίου 2011

Η πτώση ενός θρύλου


Ένα μεγάλο κεφάλαιο της αστρονομίας υψηλών ενεργειών έκλεισε την Κυριακή 23 Οκτωβρίου 2011 με την πρόσκρουση στη Γη του γερμανικού δορυφόρου ακτίνων-Χ ROSAT. Το διαστημικό αυτό τηλεσκόπιο εκτοξεύθηκε την 1η Ιουνίου 1990. Για τα επόμενα 8.5 χρόνια επέστρεφε στη Γη εικόνες του Σύμπαντος στις ακτίνες-Χ αφήνοντας μια πλούσια παρατηρησιακή κληρονομία η οποία ακόμη και σήμερα, 13 χρόνια μετά τη διακοπή της λειτουργίας του, αποτελεί πολύτιμη πηγή αναφοράς για την επιστημονική κοινότητα.

Στις 12 Φεβρουαρίου 1998 μία βλάβη στο σύστημα πλοήγησης είχε ως αποτέλεσμα τα όργανα παρατήρησης του ROSAT να εκτεθούν στην έντονη Ηλιακή ακτινοβολία και να καταστραφούν. Από τότε ο δορυφόρος κινούνταν σε τροχιά που τον έφερνε όλο και πιο κοντά στη Γη. Η τελική είσοδος στην ατμόσφαιρα του πλανήτη μας έγινε τα ξημερώματα της Κυριακής 23 Οκτωβρίου 2011. Κομμάτια του ROSAT βάρους έως 1.5 τόνοι είναι πιθανό να μην αποτεφρώθηκαν πλήρως κατά την είσοδο τους στην ατμόσφαιρα αλλά να προσέκρουσαν στην επιφάνεια της Γης. Μέχρι στιγμής δεν έχει αναφερθεί κάποια μαρτυρία που να συνδέεται με την πτώση του γερμανικού δορυφόρου.

Κατά τη διάρκεια της ζωής του ο ROSAT ανακάλυψε πάνω από 100.000 νέες πηγές ακτίνων-Χ, μεταξύ των οποίων ενεργούς γαλαξιακούς πυρήνες, σμήνη γαλαξιών, απομεινάρια υπερκαινοφανών αστέρων, διπλά συστήματα και κομήτες. Οι επιστημονικές δημοσιεύσεις που βασίστηκαν στα δεδομένα του ROSAT έχουν συγκεντρώσει μέχρι σήμερα πάνω από 120.000 αναφορές από την αστρονομική κοινότητα, γεγονός που δείχνει την τεράστια επιρροή της διαστημικής αυτής αποστολής στην εξέλιξη της γνώσης μας για το Σύμπαν. Είναι χαρακτηριστικό ότι τα σμήνη και οι ομάδες γαλαξιών που εντόπισε ο ROSAT χρησιμοποιούνται ακόμη συστηματικά, σε συνδυασμό με νεώτερες παρατηρήσεις, για τον προσδιορισμό της γεωμετρίας του χωροχρόνου και τη μελέτη της φύσης της σκοτεινής ενέργειας.

Το Γερμανικό Κέντρο Αεροναυτικής (DLR) ετοιμάζεται να εκτοξεύσει το 2013 τον eROSITA, ένα νέο δορυφόρο ακτίνων-Χ, ο οποίος ευελπιστεί να συνεχίσει την επιτυχία του ROSAT.

Σάββατο, 22 Οκτωβρίου 2011

Κοπέρνικος, Μπράχε και Κέπλερ: Τρεις σπουδαίοι αστρονόμοι

H παραγωγή του Ιδρύματος Ευγενίδου «Κοπέρνικος, Μπράχε και Κέπλερ: Τρεις σπουδαίοι 
αστρονόμοι» είναι διαθέσιμη στο διαδίκτυο στη δίευθυνση: http://vimeo.com/30782266

Πέμπτη, 20 Οκτωβρίου 2011

1883: το έτος που παραλίγο καταστράφηκε η Γη;


Στις 12 Αυγούστου του 1883 ο Μεξικάνος αστρονόμος José Bonilla κατέγραφε Ηλιακές κηλίδες όταν παρατήρησε κάτι ασυνήθιστο. Για δύο συνεχόμενες μέρες μέτρησε 450 άγνωστης ταυτότητας αντικείμενα να περνάνε μπροστά από τον Ήλιο. Περιέγραψε ότι περιβάλλονταν από μία ομιχλώδη άλω και άφηναν πίσω τους ένα επίσης ομιχλώδες ίχνος, ενώ συχνά εμφανιζόταν σε ομάδες. Ήταν σκοτεινά όταν περνούσαν μπροστά από τον Ηλιακό δίσκο και φωτεινά έξω από αυτόν.

Παρά το γεγονός ότι άλλοι αστρονόμοι παρατηρούσαν το Ήλιο ταυτόχρονα με τον Bonilla μερικές εκατοντάδες χιλιόμετρα μακριά, δεν υπάρχουν άλλες αναφορές για τα μυστήρια αντικείμενα. Κατά συνέπεια η παρατήρηση του Bonilla σύντομα ξεχάστηκε.

Ο κατακερματισμός του κομήτη Schwassmann-Wachmann 3 όπως τον παρατήρησε το διαστημικό τηλεσκόπειο Hubble. Θραύσματα σαν και αυτά που φαίνονται στην εικόνα πιθανόν να πέρασαν κοντά από τη Γη το 1883 (Source: NASA, ESA, H. Weaver (APL/JHU), M. Mutchler and Z. Levay (STScI))

Σε πρόσφατη δημοσίευση ο ερευνητής Hector Manterola του Πανεπιστημίου της πόλης του Μεξικό και οι συνεργάτες του επανεξέτασαν τις αναφορές του Bonilla υπό το πρίσμα τις αστρονομικής εμπειρίας των τελευταίων 150 χρόνων. Προτείνουν ότι ο αυτό που παρατήρησε ο Bonilla ήταν ο κατακερματισμός ενός κομήτη κατά τη διάβαση του μέσα από το Ηλιακό σύστημα. Πρόσφατες παρατηρήσεις, όπως αυτή στη φωτογραφία, δείχνουν ότι η διαδικασία αυτή είναι συνήθης.

Η νέα ερμηνεία, αν είναι ορθή, έχει τρομακτικές συνέπειες για το τι πραγματικά συνέβη, ή παραλίγο να συμβεί το 1883. Το γεγονός ότι δεν υπάρχει αναφορά για το φαινόμενο από άλλους παρατηρητές μπορεί να εξηγηθεί μόνο αν υποτεθεί ότι τα θραύσματα του κομήτη προβάλλονταν πάνω στον Ηλιακό δίσκο (και άρα ήταν ορατά) μόνο από τη θέση παρατήρησης του Bonilla. Σε αυτήν την περίπτωση άλλοι αστρονόμοι δεν τα είδαν επειδή από τη δική τους γωνία παρατήρησης τα θραύσματα δεν προβάλλονταν πάνω στον Ηλιακό δίσκο. Η υπόθεση αυτή όμως θέτει αυστηρά όρια για το πόσο μακριά από τη Γη βρίσκονταν τα μυστηριώδη αντικείμενα. Ο Manterola υπολόγισε ότι η απόσταση αυτή πρέπει να ήταν μόλις 600-8000 χλμ και κάθε ένα από τα θραύσματα είχαν μέγεθος τουλάχιστον 50 μέτρα, διαφορετικά δεν θα ήταν ορατά. Για σύγκριση ο μετεωρίτης που προσέκρουσε στην Tunguska της Σιβηρίας το 1908 και κατέστρεψε έκταση 2200χλμ2 (περίπου το μέγεθος της ευρύτερης περιοχής του Λονδίνου) είχε αντίστοιχες διαστάσεις, μερικές δεκάδες μέτρα.

Αν οι ισχυρισμοί της ομάδας του Manterola είναι σωστοί τότε το 1883 ο πλανήτης μας έφτασε στο χείλος μίας παγκόσμιας καταστροφής, πιθανόν παρόμοιας με αυτήν που εξάλειψε τους δεινόσαυρους πριν περίπου 65 εκατομμύρια χρόνια.

Είναι ενδιαφέρον ότι την ίδια χρονιά που ο Bonilla είδε τα μυστήρια αντικείμενα στον ουρανό, αστρονόμοι στην Αμερική ανέφεραν την διάβαση του κομήτη Pons-Brooks από το Ηλιακό σύστημα. Είναι πιθανόν ο Bonilla να παρατήρησε τα θραύσματα αυτού του κομήτη. Η επόμενη διάβαση του Pons-Brooks αναμένεται το 2024.

Πέμπτη, 6 Οκτωβρίου 2011

Το Νόμπελ φυσικής απονέμεται ξανά σε αστρονόμους

Η Σουηδική Ακαδημία Επιστημών απένειμε το Νόμπελ Φυσικής για το 2011 σε τρεις αστρονόμους, τους Saul Perlmutter, Brian Schmidt και Adam Riess για τη συνεισφορά τους στη κοσμολογία με την ανακάλυψη της επιταχυνόμενης διαστολής του Σύμπαντος.

Στις αρχές τις δεκαετίας του '90 οι Perlmutter και Schmidt ήταν επικεφαλείς δύο ανεξάρτητων ερευνητικών ομάδων που προσπαθούσαν να προσδιορίζουν την γεωμετρία και την ταχύτητα διαστολής του Σύμπαντος με τη βοήθεια μια συγκεκριμένης κατηγορίας υπερκαινοφανών αστέρων, τους επονομαζόμενους τύπου Ia. Ο Riess αν και απλό μέλος της ομάδας του Schmidt θα έπαιζε καθοριστικό ρόλο στην ανάλυση και ερμηνεία των παρατηρήσεων.

Οι υπερκαινοφανείς είναι αστέρια που τερματίζουν τη ζωή τους εκρηκτικά, εκπέμποντας ταυτόχρονα τεράστια ποσά ενεργείας, αντίστοιχα με αυτά που ακτινοβολεί ένας ολόκληρος γαλαξίας. Αυτό που κάνει τους υπερκαινοφανείς τύπου Ia ξεχωριστούς είναι ότι το πόσο της ενέργειας που εκλύεται κατά την έκρηξη τους είναι σχεδόν σταθερό. Συνεπώς μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως πρότυπα για την μέτρηση αποστάσεων στο Σύμπαν.

Ο συνήθης τρόπος που αστρονόμοι μετρούν την απόσταση μακρινών γαλαξιών είναι μέσω της ταχύτητας που απομακρύνονται από εμάς λόγω της διαστολής του Σύμπαντος. Η ταχύτητα αυτή μπορεί να μεταφραστεί σε απόσταση μόνο εφόσον η γεωμετρία του χωροχρόνου και η ταχύτητα διαστολής του Σύμπαντος είναι γνωστές.

Η πρωτοποριακή ιδέα των Perlmutter, Schmidt και Riess ήταν ότι θα μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν τους υπερκαινοφανείς τύπου Ιa για να μετρήσουν αποστάσεις χωρίς να χρειάζεται να γνωρίζουν a priori τη γεωμετρία του χωροχρόνου ή την ταχύτητα διαστολής του Σύμπαντος. Η ένταση της ακτινοβολίας οποιουδήποτε μακρινού αντικειμένου γίνεται αμυδρότερη καθώς ταξιδεύει προς τη Γη, με ρυθμό που εξαρτάται από τη απόσταση που διανύει. Συνεπώς αν γνωρίζουμε την αρχική ένταση της ακτινοβολίας που εξέπεμψε το αντικείμενο και μετρήσουμε την ένταση της ακτινοβολίας που φτάνει στη Γη μπορούμε να υπολογίσουμε την απόσταση του. Το σημαντικό είναι ότι σε αυτόν το υπολογισμό δεν υπεισέρχεται καμία υπόθεση για τη γεωμετρία του Σύμπαντος. Οι υπερκαινοφανεις τύπου Ιa είναι από τα λίγα αντικείμενα για τα οποία γνωρίζουμε με καλή ακρίβεια την αρχική ένταση της ακτινοβολίας που εκπέμπουν. 

Οι ομάδες των Perlmutter και Schmidt αναζήτησαν υπερκαινοφανείς τύπου Ιa σε μακρινούς γαλαξίες με αποστάσεις που έφταναν τα 7 δις έτη φωτός. Απλά παρατηρώντας την ένταση της ακτινοβολίας του υπερκαινοφανούς ήταν σε θέση να γνωρίζουν την απόσταση τους.

Στη συνέχεια μέτρησαν την ταχύτητα με την οποία απομακρύνεται από τη Γη (λόγο διαστολής του Σύμπαντος) ο γαλαξίας στον οποίον ανήκει ο υπερκαινοφανης. Μετέτρεψαν την ταχύτητα σε απόσταση με βάση τις γνώσεις που είχαν τη δεκαετία του '90 για τη γεωμετρία του χωροχρόνου και τη ταχύτητα διαστολής του Σύμπαντος.

Για μεγάλη έκπληξη των αστρονόμων οι δύο ανεξάρτητες μετρήσεις αποστάσεων (υπερκαινοφανείς και ταχύτητα απομάκρυνσης του γαλαξία) δεν συμφωνούσαν. Οι υπερκαινοφανείς τύπου Ιa βρισκόταν σε μεγαλύτερες αποστάσεις από τη Γη από ότι οι επιστήμονες πίστευαν. Οι παρατηρήσεις μπορούσαν να εξηγηθούν μόνο αν το Σύμπαν βρίσκονταν σε επιταχυνόμενη η διαστολή.

Το πείραμα των Perlmutter και Schmidt άλλαξε ριζικά τις ιδέες των επιστημόνων για τη γεωμετρία του χωροχρόνου και τον τρόπο με τον οποίο διαστέλλεται. Αν και τα αποτελέσματα τους αμφισβητήθηκαν έντονα όταν δημοσιεύθηκαν το 1998, μεταγενέστερες ανεξάρτητες παρατηρήσεις επιβεβαίωσαν τους ισχυρισμούς τους. Οι παρατηρήσεις των δύο αστρονόμων οδήγησαν στην καθιέρωση της άποψης ότι το Σύμπαν κυριαρχείτε από σκοτεινή ύλη και ενέργεια, οι οποίες θεωρούνται υπεύθυνες για την επιταχυνόμενη διαστολή του χωροχρόνου.

Μια από τις συνέπειες της επιταχυνόμενη διαστολής είναι ότι τον Σύμπαν δεν πρόκειται να καταρρεύσει στην υπέρπυκνη πύρινη κατάσταση όπως πριν τη Μεγάλη Έκρηξη, αλλά θα καταλήξει, στο μακρινό μέλλον, να είναι κρύο και αφιλόξενο.

Κυριακή, 2 Οκτωβρίου 2011

Φίλοι της αστρονομίας ανακλύπτουν δύο νέους πλανήτες

Οι αστρονόμοι ανακαλύπτουν πλανήτες αναζητώντας περιοδικές μεταβολές της φωτεινότητας τους ως αποτέλεσμα της διάβασης ενός ή περισσότερων πλανητών μπροστά από το φωτεινό τους δίσκο: το φως του αστέρα που βλέπουμε στη Γη μειώνεται κατά ένα μικρό ποσοστό όταν κάποιος από τους πλανήτες που περιστρέφονται γύρω του περάσει μπροστά από τη διεύθυνση παρατήρησης. Οι μεταβολές της φωτεινότητας είναι μεγάλες και εύκολα ανιχνεύσιμες στην περίπτωση γιγάντιων αέριων πλανητών όπως ο Δίας με διάμετρο 10 φορές μεγαλύτερη από τη Γη. Δεν είναι τυχαίο που η συντριπτική πλειοψηφία των πλανητών που έχουν ανακαλυφθεί τα τελευταία χρόνια ανήκουν σε αυτή την κατηγορία.

Παράδειγμα μεταβολής της φωτεινότητας αστέρα ως αποτέλεσμα της διάβασης ενός πλανήτη. Η παρατηρούμενη φωτεινότητα (άσπρη καμπύλη) ελαττώνεται παροδικά καθώς ο πλανήτης περνάει μπροστά από δίσκο του αστέρα. 

Οι αστρονόμοι όμως επιθυμούν να εντοπίσουν και μικρότερους πλανήτες με χαρακτηριστικά παρόμοια με αυτά της Γης. Η συχνότητα τέτοιων σωμάτων στο Γαλαξία μας παραμένει άγνωστη, αν και αποτελεί παράμετρο κλειδί για την κατανόηση του μηχανισμού δημιουργίας πλανητικών συστημάτων όπως το Ηλιακό. Επιπλέον η ανίχνευση πλανητών σαν το δικό μας, οι οποίοι θα μπορούσαν να συντηρήσουν ζωή, αποτελεί το πρώτο βήμα για την αναζήτηση εξωγήινης νοημοσύνης.

Ο εντοπισμός πλανητών όπως η Γη σε μακρινούς αστέρες κάθε άλλο από εύκολη είναι. Η μείωση της φωτεινότητα του αστέρα αναμένεται να είναι απειροελάχιστη, μόλις 1/10.000, κατά τη διάβαση ενός γήινου πλανήτη. Μεταβολές αυτού του μεγέθους είναι σχεδόν απαγορευτικές για τα επίγεια τηλεσκόπια καθώς η ατμόσφαιρα της Γης επιφέρει αντίστοιχες μεταβολές στο φως των αστέρων, ενώ καιρικά φαινόμενα και ο κύκλος ημέρας/νύχτας δεν επιτρέπουν τη αδιάκοπη παρακολούθηση της φωτεινότητας τους. Συνεπώς γήινοι πλανήτες είναι δυνατό να εντοπιστούν μόνο από το Διάστημα.

Το τηλεσκόπιο Kepler της NASA σχεδιάστηκε ακριβώς για αυτό το σκοπό. Καταγράφει ταυτόχρονα τις μεταβολές της φωτεινότητας 150.000 αστέρων με ακρίβεια ικανή για τον εντοπισμό ακόμη και μικρών πλανητών. Η αποστολή μέσα σε δύο χρόνια λειτουργίας έχει ήδη καταγράψει περίπου 1200 νέους υποψήφιους πλανήτες, όταν στην προ-Kepler εποχή, είχαν βρεθεί μόλις 500 κατά τη διάρκεια μίας δεκαετίας.

Η ομάδα που σχεδίασε τον Kepler έχει αναπτύξει κατάλληλο λογισμικό το οποίο αναλύει αυτόματα και με ελάχιστη ανθρώπινη παρέμβαση τον τεράστιο όγκο δεδομένων και αναγνωρίζει περιοδικές μεταβολές στην φωτεινότητα των 150.000 αστέρων που παρακολουθεί η αποστολή. Οι επιστήμονες όμως αναγνωρίζουν ότι η υπολογιστές δεν μπορούν να ανταγωνιστούν το ανθρώπινο μυαλό στην αναγνώριση συστηματικών μοτίβων μέσα σε τυχαίες μεταβολές της φωτεινότητας. Ο εγκέφαλος μας είναι σχεδιασμένος για αυτού του είδους τα προβλήματα. Δυστυχώς η ομάδα του Kepler δεν διαθέτει το ανθρώπινο δυναμικό για να εξετάσει με το μάτι τις μεταβολές της φωτεινότητας 150.000 αστεριών. Για το σκοπό αυτό παράλληλα με την υπολογιστική ανάλυση οι επιστήμονες έθεσαν σε λειτουργία τον ιστότοπο Planet Hunters, στον οποίο μη εξειδικευμένο κοινό έχει τη δυνατότητα να εξετάζει τα δεδομένα του Kepler και να ενημερώνει τους επιστήμονες αν εντοπίσει μεταβολές στη φωτεινότητα κάποιου αστέρα που να υποδεικνύουν πλανητική διάβαση. Μέσα στους πρώτους 6 μήνες λειτουργίας, τον ιστότοπο επισκέφθηκαν πάνω από 40.000 χρήστες. Οι χρονοσειρές φωτεινότητας κάθε ενός από τα 150.000 αστέρια του Kepler εξετάστηκε κατά μέσο όρο 20 φόρες. 
Δεδομένα από το δορυφόρο Kepler για τον αστέρα με κωδικό KIC 6185331, για τον οποίο το κοινό ανακάλυψε την ύπαρξη πλανήτη. Το πάνω διάγραμμα δείχνει της μεταβολές της φωτεινότητας του αστέρα που παρατήρησε ο Kepler. Οι κόκκινες διακεκομμένες γραμμές σηματοδοτούν την περιοδική διάβαση του πλανήτη. Το κάτω διάγραμμα εστιάζει στη χρονική περίοδο της διάβασης και δείχνει λεπτομέρειες της μεταβολής της φωτεινότητας κατά τη χρονική αυτή περίοδο (κόκκινη γραμμή).

Οι δύο πρώτοι υποψήφιοι πλανήτες που ανακάλυψε το κοινό μέσω του Planet Hunters δημοσιεύτηκαν πρόσφατα στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Οι παρατηρήσεις του Kepler σε συνδυασμό με φασματοσκοπικά δεδομένα από το τηλεσκόπιο 10 μέτρων Keck στη Χαβάη έδειξαν ότι οι δύο νέοι πλανήτες έχουν ακτίνες 3 και 8 φορές μεγαλύτερες της Γης και περιστρέφονται γύρω από τα αστέρια τους κάθε 10 και 50 ημέρες αντίστοιχα. Το εντυπωσιακό είναι ότι το αυτοματοποιημένο λογισμικό της ομάδας του Kepler δεν κατάφερε να αναγνωρίσει το σήμα της διάβασης των δύο πλανητών κατά την ανάλυση των δεδομένων. Αυτό δείχνει τη σημασία της ανθρώπινης παρέμβασης στην ανάλυση δεδομένων όπως αυτά του Kepler καθώς και την σημαντικότητα της εμπλοκής φίλων της αστρονομίας στην επιστημονική ερεύνα.