2020:Ένα έτος στο διάστημα

Είναι δύσκολο να αναφέρουμε το έτος 2020 χωρίς να αναφέρουμε το COVID-19, αλλά καθώς περισσότεροι άνθρωποι από ποτέ επιθυμούσαν να κάνουν ένα διάλειμμα από την επιφάνεια του πλανήτη, η διαστημική έρευνα συνέχισε να ωθεί τις γνώσεις μας για τα αστέρια. Ενώ μεγάλο μέρος της επιστημονικής κοινότητας ασχολήθηκε με την καταπολέμηση μιας πανδημίας, φυσικοί, αστρονόμοι, κοσμολόγοι και άλλοι ερευνητές ώθησαν περαιτέρω την κατανόησή μας για το διάστημα και τα αντικείμενα που κατοικούν εκεί.

Αυτές είναι μερικές από τις προσωπικές μου αγαπημένες ανακαλύψεις και έρευνες που σχετίζονται με το διάστημα που έγιναν φέτος. Η λίστα δεν είναι καθόλου εξαντλητική.

Περιεχόμενα

• 1 Μαύρες Τρύπες σιωπούν
• 2 μαύρες τρύπες ενδιάμεσης μάζας βρέθηκαν και βρέθηκαν ξανά
• 3 Ανακάλυψη της μάζας που λείπει από το Σύμπαν
• 4 δείγματα αστεροειδών που επιστράφηκαν από το Hayabusa2
• 5 Αντίο στο Arecibo

Οι μαύρες τρύπες σιωπούν

Όσον αφορά την επιστήμη της μαύρης τρύπας, το 2019 θα ήταν πάντα μια δύσκολη χρονιά για την κορυφή, καθώς μας έφερε την πρώτη άμεση εικόνα μιας υπερμεγέθους μαύρης τρύπας (SMBH). Ωστόσο, αυτό δεν σημαίνει ότι το 2020 ήταν μια αργή χρονιά για τις εξελίξεις στις μαύρες τρύπες.

Ένα από τα πιο εντυπωσιακά και αξιομνημόνευτα παραδείγματα έρευνας για τις μαύρες τρύπες που ανακοινώθηκε φέτος ήταν η ανακάλυψη μιας «σιωπηλής» μαύρης τρύπας στην κοσμική μας «αυλή». τρύπα στο σύστημα HR 6819, που βρίσκεται εντός του Γαλαξία μας και απέχει μόλις 1.000 έτη φωτός από τη Γη.

Η παρατήρηση σηματοδοτεί το πλησιέστερο στη Γη που έχει ανακαλυφθεί ποτέ μια μαύρη τρύπα και ο Dietrich Baade, ομότιμος αστρονόμος στο ESO στο Garching πιστεύει ότι είναι απλώς «η κορυφή του παγόβουνου».

«Είναι αξιοσημείωτο γιατί όχι μόνο είναι το πρώτο του είδους του που βρέθηκε, αλλά είναι και τόσο κοντά», είπε ο Baade. "Η ανακάλυψη για πρώτη φορά σε απόσταση αναπνοής από αστρονομική πέτρα είναι η μεγαλύτερη έκπληξη που μπορεί να φανταστεί κανείς."

Η μαύρη τρύπα περιγράφηκε ως «σιωπηλή» από την ομάδα επειδή δεν είναι τρέχον υλικό συσσώρευσης — η καταστροφική διαδικασία που δημιουργεί ισχυρές εκπομπές ακτίνων Χ και κάνει παρατηρήσιμα αυτά τα αντικείμενα που παγιδεύουν το φως.

«Αν υπάρχει, «πρέπει» να είναι περισσότερα», παρατήρησε ο Baade τον Μάιο. «Αν η Γη δεν βρίσκεται σε προνομιακή θέση στο Σύμπαν — και όλα τα διαθέσιμα στοιχεία υποδηλώνουν χωρίς αμφιβολία ότι δεν είναι——αυτό σημαίνει ότι πρέπει να υπάρχουν πολλές περισσότερες σιωπηλές μαύρες τρύπες.»

Ο Baade παρατήρησε επίσης ότι καθώς τα τρέχοντα κοσμολογικά μοντέλα υποδηλώνουν ότι ο αριθμός των μαύρων τρυπών αστρικής μάζας είναι μεταξύ 100.000.000 και 1.000.000.000 και δεν έχουμε παρατηρήσει πουθενά κοντά σε τόσα αντικείμενα, «χρειάζονται πολύ πιο ήσυχες μαύρες τρύπες» για να επιβεβαιωθούν τα τρέχοντα μοντέλα. "Το HR 6819 είναι η κορυφή ενός παγόβουνου, δεν γνωρίζουμε ακόμη πόσο μεγάλο είναι το παγόβουνο."

Ωστόσο, οι σιωπηλές μαύρες τρύπες δεν ήταν τα μόνα παραδείγματα αυτής της επιστήμης που κάνει θόρυβο το 2020. Ανακαλύφθηκαν μαύρες τρύπες ενδιάμεσης μάζας που έλειπαν από καιρό. Και ακριβώς όπως ένα παροιμιώδες λεωφορείο, περιμένεις δεκαετίες να εμφανιστούν μία και μετά να εμφανιστούν δύο ταυτόχρονα.

Βρέθηκαν και ξαναβρέθηκαν μαύρες τρύπες ενδιάμεσης μάζας

Οι μαύρες τρύπες που λείπουν ήταν το θέμα μιας άλλης συναρπαστικής διαστημικής επιστήμης τον Σεπτέμβριο του 2020, όταν ερευνητές από τη συνεργασία VIRGO/LIGO ανακάλυψαν το ενδεικτικό σήμα μιας μαύρης τρύπας μέσης μάζας (IMBH) σε σήματα βαρυτικών κυμάτων. Για να αυξηθεί ο ενθουσιασμός, τα σήματα προήλθαν από τη μεγαλύτερη συγχώνευση μαύρης τρύπας που έχει παρατηρηθεί ποτέ.

Η συγχώνευση— αναγνωρίστηκε ως συμβάν βαρυτικού κύματος GW190521 —ανιχνεύτηκε σε βαρυτικά κύματα και είναι το πρώτο παράδειγμα μιας «ιεραρχικής συγχώνευσης» που λαμβάνει χώρα μεταξύ δύο μαύρων οπών διαφορετικών μεγεθών, η μία από τις οποίες γεννήθηκε από προηγούμενη συγχώνευση.

«Αυτό δεν μοιάζει πολύ με κελάηδισμα, κάτι που συνήθως ανιχνεύουμε», δήλωσε ο Νέλσον Κρίστενσεν, μέλος του Virgo, ερευνητής στο Εθνικό Κέντρο Επιστημονικών Ερευνών της Γαλλίας (CNRS) όταν ανακοίνωσε την παρατήρηση της ομάδας. "Αυτό μοιάζει περισσότερο με κάτι που "μπαμ" και είναι το πιο τεράστιο σήμα που έχουν δει οι LIGO και Virgo."

Η μαύρη τρύπα που γεννήθηκε στην ανιχνευθείσα συγχώνευση φαίνεται να έχει μάζα μεταξύ 100-1000 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου — πιθανότατα 142 ηλιακές μάζες — θέτοντάς την στην περιοχή μάζας ενός IMBH — ένας «ελλείπτης κρίκος» μεταξύ του μαύρου αστρικής μάζας τρύπες και πολύ μεγαλύτερα SMBH.

Νωρίτερα το 2020, μια άλλη ομάδα είχε χρησιμοποιήσει τα δεδομένα ακτίνων Χ του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble που συλλέχθηκαν το 2018 για να προσδιορίσει αυτό που πίστευαν ότι ήταν ένα IMBH με μάζα 50.000 φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο με το όνομα 3XMM J215022.4−055108 (ή J2150−0551 για μικρός).

Το αν το GW190521 ή το J2150−0551 θα μείνει στην ιστορία ως το πρώτο ανακαλυφθέν IMBH είναι λίγο θολό, αλλά αυτό που είναι λιγότερο αμφισβητήσιμο είναι ότι το 2020 θα χαθεί ως το έτος κατά το οποίο ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά αυτές οι μαύρες τρύπες του «ελλείποντος κρίκου» με συναρπαστικές συνέπειες για τη μελλοντική έρευνα μαύρων τρυπών όλων των μεγεθών.

«Η μελέτη της προέλευσης και της εξέλιξης των μαύρων τρυπών μέσης μάζας θα δώσει τελικά μια απάντηση στο πώς δημιουργήθηκαν οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες που βρίσκουμε στα κέντρα μεγάλων γαλαξιών», δήλωσε η Natalie Webb από το Université de Toulouse στη Γαλλία. μέρος της ομάδας που βρήκε το J2150−0551. Και τα IMBH δεν ήταν το μόνο στοιχείο που έλειπε από το Σύμπαν που εμφανίστηκε το 2020.

Ανακάλυψη της μάζας που λείπει από το Σύμπαν

Τον Μάιο, αστρονόμοι, συμπεριλαμβανομένου του καθηγητή J. Xavier Prochaska του UC Santa Cruz, ανακοίνωσαν ότι βρήκαν το χαμένο μισό της βαρυονικής ύλης που λείπει που απαιτούν τα κοσμολογικά μοντέλα.

«Το θέμα σε αυτή τη μελέτη είναι «συνηθισμένη» ύλη — το υλικό που αποτελείται από τα σώματά μας, τη Γη και το σύνολο του περιοδικού πίνακα. Αναφερόμαστε σε αυτό το θέμα ως «βαρυονική» – ύλη που αποτελείται από βαρυόνια όπως ηλεκτρόνιο και πρωτόνια», είπε ο Prochaska όταν μίλησε αποκλειστικά στο ZME Science νωρίτερα φέτος. "Ιδιαίτερο ενδιαφέρον για τους αστρονόμους είναι να εξακριβώσουν το κλάσμα του υλικού που είναι στενά συνδεδεμένο με τους γαλαξίες έναντι του κλάσματος που βρίσκεται έξω στο ανοιχτό Σύμπαν  —αυτό που αποκαλούμε διαγαλαξιακό μέσο ή κοσμικό ιστό."

Η ύλη που ανακάλυψε η ομάδα δεν είναι «σκοτεινή ύλη»— η οποία αντιπροσωπεύει περίπου το 85–90% του περιεχομένου της ύλης του Σύμπαντος——αλλά μάλλον «συνηθισμένη» ύλη που έχει προβλεφθεί ότι υπάρχει από τα μοντέλα μας για την παγκόσμια εξέλιξη, αλλά έχει παραμείνει κρυφή.

Η ομάδα έκανε την ανακάλυψη χρησιμοποιώντας μυστηριώδεις Γρήγορες Ραδιοεκρήξεις (FRB) και τη μέτρηση της μετατόπισης προς το κόκκινο του γαλαξία από τον οποίο προέρχονται ως μέθοδο ανίχνευσης. Οι FRB μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως ανιχνευτής για τη βαρυονική ύλη, επειδή καθώς ταξιδεύουν σε όλο το Σύμπαν, κάθε άτομο που συναντούν τους επιβραδύνει κατά ένα μικρό ποσό.

Αυτό σημαίνει ότι φέρουν μαζί τους ένα ίχνος αυτών των συναντήσεων μαζί τους στη φασματική διάσπαση όπως φαίνεται παραπάνω. Αυτό επέτρεψε στην ομάδα να συμπεράνει την παρουσία νεφών ιονισμένου αερίου που είναι αόρατα στη «συνηθισμένη» αστρονομία λόγω του πόσο διάχυτα είναι.

Δείγματα αστεροειδών που επιστράφηκαν από Hayabusa2

Ο ανιχνευτής Hayabusa2 της Ιαπωνίας και η συνεχής έρευνά του για τον αστεροειδή Ryugu ήταν το δώρο που μόλις συνέχισε να δίνει το 2020. Μόλις αυτόν τον μήνα ο ανιχνευτής επέστρεψε στη Γη δείγματα που συλλέχθηκαν από έναν αστεροειδή — που έχει μια τροχιά που τον φέρνει μεταξύ Γης και Άρη — για η πρώτη φορά.

Αν και οι ανιχνευτές έχουν προσγειωθεί σε αστεροειδείς και έχουν συλλέξει δείγματα στο παρελθόν, αυτά τα δείγματα έχουν εξεταστεί επί τόπου. Έτσι, αυτή είναι η πρώτη φορά που οι ερευνητές μπόρεσαν να έρθουν «από κοντά και προσωπικά» με την ύλη από έναν αστεροειδή.

Το Hayabusa2 έφτασε στο Ryugu στα τέλη Ιουνίου 2018, κάνοντας το άγγιγμα του στην επιφάνεια του αστεροειδούς τον Φεβρουάριο του επόμενου έτους μετά από μήνες προσεκτικών ελιγμών που διεξήγαγε η Ιαπωνική Υπηρεσία Αεροδιαστημικής Εξερεύνησης (JAXA) και την επιλογή μιας βέλτιστης περιοχής από την οποία συλλογή δειγμάτων.

Πριν από την επιστροφή των δειγμάτων στις 5 Δεκεμβρίου, ο ανιχνευτής έστειλε μερικές εκπληκτικές εικόνες της επιφάνειας του αστεροειδούς. Ωστόσο, αυτές οι εικόνες ήταν κάτι παραπάνω από καθαρά αισθητικές. Η εξέταση των κόκκων σκόνης στην επιφάνεια του Ryugu έδωσε στην ομάδα, συμπεριλαμβανομένου του Tomokatsu Morota, του Πανεπιστημίου Nagoya, Ιαπωνία, ενδείξεις μιας περιόδου ταχείας θέρμανσης από τον Ήλιο.

«Τα αποτελέσματά μας υποδηλώνουν ότι ο Ryugu υποβλήθηκε σε μια τροχιακή εκδρομή κοντά στον
Ήλιο», είπε ο Morota τον Μάιο. "Αυτό περιορίζει τις διαδικασίες τροχιακής μετάβασης των αστεροειδών από την κύρια ζώνη στην τροχιά κοντά στη Γη."

Αν και είναι εντυπωσιακό αυτό το επίτευγμα, είναι η συλλογή δειγμάτων από τον αστεροειδή και η επακόλουθη ασφαλής επιστροφή τους στη γη που είναι το «κύριο πιάτο» της αποστολής Hayabusa2. «Ο πιο σημαντικός στόχος του touchdown είναι η συλλογή δειγμάτων από την επιφάνεια του Ryugu», εξήγησε ο Morota.

Ελπίζεται ότι η πρόσβαση σε αυτά τα δείγματα θα βοηθήσει να απαντηθούν επίμονα ερωτήματα σχετικά με τη σύνθεση αστεροειδών, καθώς και να βοηθήσουν τους ερευνητές να επιβεβαιώσουν την ύποπτη ηλικία του Ryugu των 100 εκατομμυρίων ετών — που στην πραγματικότητα τον καθιστά αρκετά νέο όσον αφορά τους άλλους αστεροειδείς.

Αστεροειδής όπως ο Ryugu μπορούν να λειτουργήσουν ως «στιγμιότυπο» του συστήματος στο οποίο σχηματίζονται τη στιγμή αυτού του σχηματισμού. Αυτό συμβαίνει επειδή ενώ οι πλανήτες υφίστανται μεγάλη αλληλεπίδραση με άλλα σώματα, οι αστεροειδείς παραμένουν σχεδόν ανέγγιχτοι.

Αν και οι ερευνητές αναμφίβολα θα ενθουσιαστούν με την επιστροφή των δειγμάτων Ryugu και τη συνεχιζόμενη επιτυχία της αποστολής Hayabusa2, το 2020 δεν ήταν όλα καλά νέα για τους λάτρεις της έρευνας για αστεροειδείς.

Αντίο στον Arecibo

Το εμβληματικό ραδιοτηλεσκόπιο στο Αστεροσκοπείο Arecibo στο Πουέρτο Ρίκο κατέρρευσε στις αρχές Δεκεμβρίου, πριν από την προγραμματισμένη κατεδάφισή του. Το τηλεσκόπιο που θα είναι γνωστό στους κινηματογραφόφιλους ως το σκηνικό της κορυφαίας μάχης στην πρώτη έξοδο του Πιρς Μπρόσναν ως Τζέιμς Μποντ, το Goldeneye του 1995, λειτουργούσε μέχρι τον Νοέμβριο, παίζοντας ρόλο στην ανίχνευση αστεροειδών κοντά στη Γη και στην παρακολούθηση αν αποτελούν απειλή για τον πλανήτη.

Η κατάρρευση της πλατφόρμας 900 τόνων του ραδιοτηλεσκοπίου, η οποία αιωρήθηκε πάνω από το πιάτο πλάτους 305 μέτρων του τηλεσκοπίου, την 1η Δεκεμβρίου, ακολούθησε το σπάσιμο ενός από τα κύρια καλώδιά του τον Νοέμβριο.

Το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ (NSF), το οποίο διαχειρίζεται το αστεροσκοπείο είχε ανακοινώσει τον ίδιο μήνα ότι το τηλεσκόπιο θα ήταν οριστικά κλειστό επικαλούμενο «ανησυχίες για την ασφάλεια» μετά από προειδοποιήσεις μηχανικών ότι θα μπορούσε να καταρρεύσει ανά πάσα στιγμή.

Μετά την κατάρρευση, οι NSF δημοσίευσαν συγκλονιστικά πλάνα από την κατάρρευση του ραδιοτηλεσκοπίου που καταγράφηκε από drones. Το βίντεο δείχνει καλώδια να σπάνε στην κορυφή ενός από τους τρεις πύργους από τους οποίους αναρτήθηκε η πλατφόρμα οργάνων. Στη συνέχεια, η πλατφόρμα πέφτει προς τα κάτω, προσκρούοντας στο πλάι του πιάτου.

Το αστεροσκοπείο είχε παίξει ρόλο σε πολλές σημαντικές ανακαλύψεις της διαστημικής επιστήμης από την κατασκευή του το 1963. Πιο συγκεκριμένα, οι παρατηρήσεις που έγιναν από το όργανο αποτέλεσαν τη βάση της ανακάλυψης ενός νέου τύπου πάλσαρ από τους Russell A. Hulse και Joseph H. Talyor το 1974. Η ανακάλυψη θα κέρδισε στο δίδυμο το Νόμπελ Φυσικής το 1993.

Κάποιο καλό θα μπορούσε τελικά να βγει από την κατάρρευση του Arecibo. Ερωτήσεις είχαν τεθεί για τη συντήρηση του ραδιοτηλεσκοπίου για αρκετό καιρό και το γεγονός ότι το καλώδιο που έσπασε τον Νοέμβριο χρονολογείται από την κατασκευή του οργάνου πριν από 57 χρόνια δεν έχει διαφύγει της προσοχής και του σχολιασμού.

Ως αποτέλεσμα, διάφοροι διαστημικοί φορείς ενθαρρύνονται να καταβάλουν προσπάθειες για την καλύτερη συντήρηση του εξοπλισμού και των εγκαταστάσεων μεγάλης κλίμακας, ώστε να μπορούν να αποφευχθούν απώλειες όπως αυτή στο μέλλον.

Για τους περισσότερους από εμάς, το 2020 θα είναι μια χρονιά που θα προτιμούσαμε να ξεχάσουμε. Ενώ πολύ λίγοι από εμάς ερχόμαστε να σχολιάσουμε με ειλικρίνεια ότι είχαμε κάτι που πλησιάζει σε μια «καλή χρονιά» η διαστημική επιστήμη έχει οργώσει μπροστά, αν και ελαφρώς παρεμποδίζεται από την παγκόσμια πανδημία.

Οι γνώσεις και η κατανόησή μας για την επιστήμη του διαστήματος είναι καλύτερες στο τέλος του 2020 από ό,τι ήταν δώδεκα μήνες νωρίτερα, και αυτό είναι τουλάχιστον κάτι θετικό που προέκυψε από αυτήν την οδυνηρή χρονιά.