ΝΑΙ (Νεφέλη – Αδριανός – Ιάνθη): Βαρυτικά κύματα

“Σήμερα θα πάμε σε μία από τις ειδικές εγκαταστάσεις στον κόσμο για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων. Σκοπός μας θα είναι να επαληθεύσουμε την ύπαρξή τους” – γράφει η αστροφυσικός Ειρήνη Σακελλίου

Σήμερα ο Αδριανός, πήγε να δει τις εξαδέλφες του, την 98 Ιάνθη και την 431 Νεφέλη. Τα δύο κοριτσάκια ζούνε στη ζώνη αστεροειδών που είναι ανάμεσα στους πλανήτες Άρη και Δία. Ο Αδριανός σκέφτηκε ότι αφού τα δύο κορίτσια είναι δίδυμα, έχουν την τρομερή ευκαιρία να κάνουν μαζί κάποια πειράματα φυσικής που θα ωφεληθούν από το ιδιαίτερο χαρακτηριστικό της 98 Ιάνθης και της 431 Νεφέλης, το ότι είναι δίδυμα δηλαδή.

Του Αδριανού, του αρέσουν πολύ τα πειράματα. Χρειάζεται όμως να πείσει τις εξαδέλφες του να συμμετάσχουν. Εδώ και πολύ καιρό σκέφτεται αυτή τη μοναδική δυνατότητα που έχουν. Έχει κάνει με το μυαλό του και μία λίστα των πειραμάτων που μπορούν να κάνουν.

Πάει λοιπόν, στην ζώνη αστεροειδών. Σκοπός του είναι να πείσει τα δύο κορίτσια να πάρουν μέρος στα πειράματα.

«Καλημέρα, κορίτσια. Ελπίζω να κοιμηθήκατε καλά. Λέω να βάλουμε τα δυνατά μας σήμερα. Θα είναι πολύ κουραστικό αυτό που σκέφτομαι να κάνουμε, αλλά θα μας ανταμείψει με τεράστια ευχαρίστηση.»

LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory)
LIGO (Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory). Ένα πείραμα φυσικής και αστεροσκοπείο για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων.
Οι τοποθεσίες των δύο ανιχνευτών LIGO στην Αμερική.
Οι τοποθεσίες των δύο ανιχνευτών LIGO στην Αμερική.

Αδριανός: «Σκέφτηκα, να πάμε σε μία από τις ειδικές εγκαταστάσεις στον κόσμο για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων. Σκοπός μας θα είναι να επαληθεύσουμε την ύπαρξη βαρυτικών κυμάτων. Να βοηθήσουμε και εμείς όπως μπορούμε. Δύο εγκαταστάσεις είναι στην Αμερική, μία στην Ιταλία και μία μικρότερη στη Γερμανία. Το Virgo, που είναι στην Ιταλία, είναι κοντά στην Πίζα, στην Τοσκάνη.

Το φαγητό εκεί είναι πάρα πολύ ωραίο. Δίπλα είναι η Μπολόνια και θα φάμε μακαρόνια Bolonaise, αν πάμε εκεί. Πιό κάτω είναι η Γένοβα και θα φάμε μακαρόνια με pesto. Θα επισκεφθούμε τον κεκλιμένο πύργο της Πίζας. Μπορούμε να πάμε να δούμε και τη Φλωρεντία. Τι λέτε; Πάμε στην Ιταλία;»

Virgo
Ο Virgo στην Ιταλία.
Toscana
Χάρτης που δείχνει τα όρια της Τοσκάνης στην Ιταλία.

«Θα πάμε στη Σιένα, που είναι και αυτή στην Τοσκάνη, όπου έχει αγώνες αυτοκινήτων;» πετάγεται τώρα η 431 Νεφέλη.

Τοσκάνη αγώνες αυτοκινήτων«Να αρχίσω να ετοιμάζω τη βαλίτσα; Τι ρούχα να πάρω;» λέει η 98 Ιάνθη τώρα.

Αδριανός: «Είμαι πολύ χαρούμενος που συμφωνείτε να πάμε στην Ιταλία για πειράματα.»

Ο Αϊνστάιν είχε προβλέψει την ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων. Σύμφωνα με τη γενική θεωρία της σχετικότητας, η ύπαρξη κάθε υλικού σώματος (γιά παράδειγμα εγώ, εσύ, ο Ήλιος, η μπάλα,…) αλλάζουν τις ιδιότητες του “χωρόχρονου”.

χωρόχρονος98 Ιάνθη: «Ας θεωρήσουμε πως αυτός ο χωρόχρονος είναι κάτι σαν το επίπεδο της φωτογραφίας με τα τετραγωνάκια.»

431 Νεφέλη: «Και όλα τα υλικά σώματα είναι οι χρωματιστές μπάλες. Είναι φανερό ότι οι μπάλες δημιουργούν βαθουλώματα στο επίπεδο με τα τετραγωνάκια της φωτογραφίας.»

Αδριανός: «Μπράβο κορίτσια. Έχετε κάνει πολύ καλή προετοιμασία. Ας φανταστούμε τώρα ότι αυτό το επίπεδο με τα τετραγωνάκια, ο χωρόχρονος, είναι η επιφάνεια μιας λίμνης. Όταν ρίχνουμε πετραδάκια στη λίμνη, δημιουργούνται κύματα. Σαν και αυτά τα κύματα είναι και τα βαρυτικά. Ένα πολύ ωραίο βιντεάκι που εξηγεί πολλά είναι το επόμενο. Μόνο που είναι στα αγγλικά. Αλλά ξέρετε αγγλικά, έτσι δεν είναι;»

Όταν το βαρυτικό κύμα περάσει από ένα αντικείμενο, έχει ως αποτέλεσμα τη συμπίεση του αντικειμένου κατά μήκος μίας διάστασης και το τέντωμα του στην κάθετη διάσταση. Ένα παράδειγμα (υπερβολικά μεγαλοποιημένο) φαίνεται στο επόμενο βίντεο.

Αδριανός: «Το Virgo που θα πάμε, έχει δύο κάθετους βραχίονες, που είναι 3 χιλιόμετρα ακριβώς ο καθένας. Όταν περνάει ένα βαρυτικό κύμα, ο ένας βραχίονας γίνεται λίγο πιο μεγάλος από τον άλλον. Ο σκοπός μας θα είναι να μετρήσουμε με μεγάλη ακρίβεια το μήκος κάθε βραχίονα.»

98 Ιάνθη: «Αυτή η δουλειά πρέπει να είναι αρκετά δύσκολη.»

431 Νεφέλη: «Άκουσα ότι είναι σαν να θέλουμε να μετρήσουμε την απόσταση του Ήλιου από το πιο κοντινό του αστέρι (το Α του Κενταύρου) με ακρίβεια μιας τρίχας μαλλιών. Δύσκολο ακούγεται.»

H απόσταση του Ήλιου από το πιό κοντινό του αστέρι (το Α του Κενταύρου)

98 Ιάνθη: «Δύσκολο ναι. Αλλά πολύ προκλητικό!»

Αδριανός: «Αυτό που σκέφτηκα να κάνουμε είναι ότι ακριβώς κάνουν και σε άλλα συμβολόμετρα. Η μέθοδος είναι δοκιμασμένη και δουλεύει. Δύο δέσμες φωτός ξεκινάν συγχρόνως από το σημείο ένωσης των δύο βραχιόνων. Η μία δέσμη θα τρέχει τον έναν βραχίονα και η άλλη τον άλλον. Θα αντανακλώνται στο τέλος κάθε βραχίονα. Θα συναντώνται και οι δύο ξανά από εκεί που ξεκίνησαν. Όταν θα συναντώνται θα δημιουργείται ένα είδος εικόνας αν οι βραχίονες είναι ίσοι. Αν δεν έχουν το ίδιο μήκος η εικόνα θα είναι διαφορετική. Αν δεν έχουν το ίδιο μήκος θα σημαίνει ότι πέρασε βαρυτικό κύμα.

Η δουλειά σας θα είναι να παρακολουθείτε την εικόνα που σχηματίζεται. Αν αλλάξει θα σημαίνει ότι πέρασε βαρυτικό κύμα. Δεν θα πρέπει όμως να αφήσετε την εικόνα καθόλου από τα μάτια σας. Να σας εμπιστευτώ; Δεν θα σας πάρει ο ύπνος για παράδειγμα.»

98 Ιανθη: «Μην ανησυχείς καθόλου Αδριανέ. Θα κάνουμε βάρδιες.»

431 Νεφέλη: «Μία θα κοιμάται η μία και η άλλη θα παρακολουθεί.»

Για να δημιουργηθούν βαρυτικά κύματα που μπορούν να παρατηρηθούν σήμερα με την τεχνολογία που διαθέτουμε, τα σώματα πρέπει να έχουν πολύ μεγάλη μάζα, να περιστρέφονται γρήγορα και να μην είναι τελείως σφαιρικά.

98 Ιάνθη: «Κάτι σαν εμένα και την 431 Νεφέλη να χορεύουμε γύρω γύρω, πιασμένες από τα χέρια;»

Αδριανός: «Θα δημιουργήσετε στα σίγουρα βαρυτικά κύματα έτσι, αλλά δεν θα είναι ανιχνεύσιμα. Θα είναι πάρα πολύ αμυδρά.»

431 Νεφέλη: «Αν παχύνουμε;»

Αδριανός: «Κορίτσια, αν θέλουμε να ανιχνεύσουμε βαρυτικά κύματα, η μόνη λύση είναι να βρούμε αντικείμενα στο σύμπαν. Ένα ζεύγος μαύρων τρυπών, ή αστέρων νετρονίων για παράδειγμα. Και τα δύο αντικείμενα του ζευγαριού πρέπει να έχουν πολύ μεγάλη μάζα.»

98 Ιάνθη: «Εμείς οι δύο πάμε τώρα να κάτσουμε στην αρχή των βραχιόνων να προσέχουμε την εικόνα.»

Αδριανός: «Και εγώ πάω να ανοίξω το συμβολόμετρο.»

Η επόμενη μικρή ταινία δείχνει δύο μαύρες τρύπες να περιστρέφονται η μία γύρω από την άλλη. Καθώς περιστρέφονται έρχονται ολοένα και πιο κοντά. Στο τέλος συγχωνεύονται σε μία μαύρη τρύπα.
Κατά τη διάρκεια της περιστροφής των μαύρων τρυπών, εκπέμπονται βαρυτικά κύματα.

Αυτά τα βαρυτικά κύματα ανιχνεύτηκαν από τα δύο συμβολόμετρα LIGO στην Αμερική και το VIRGO στην Ιταλία. Οι φυσικοί που έκαναν δυνατή την ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων πήραν το βραβείο Νόμπελ το 2017.

Αποτελέσματα και από τα τρία συμβολόμετρα που οδήγησαν στο βραβείο Νόμπελ Φυσικής το 2017. Αυτό που είναι εμφανές και χαρακτηριστικό του συμβάντος, είναι ότι και στα τρία γραφήματα με τις κίτρινες μπανάνες (σε πράσινο-μπλε υπόβαθρο), όσο αυξάνει ο χρόνος τόσο αυξάνει η συχνότητα.

98 Ιάνθη: «ΤΡΕΞΤΕ, ΓΡΗΓΟΡΑ!!!!!! Νομίζω ότι η φωτογραφία άλλαξε.»

Η 431 Νεφέλη ξυπνάει, σηκώνεται, ντύνεται και τρέχει στην 98 Ιάνθη πολύ γρήγορα. Έρχεται και ο Αδριανός.

Αδριανός: «Όλα εντάξει; Ανιχνεύσαμε τίποτα;»

98 Ιάνθη: «Ναι, ναι, μόλις τώρα. Τα καταφέραμε!»

431 Νεφέλη: «Μπράβο μας.»

Αδριανός: «Μία άλλη μέρα θα κάνουμε τα άλλα πειράματα που έχω σκεφτεί αφού είμαστε μία πολύ καλή ομάδα και καταφέραμε να δούμε βαρυτικά κύματα.»

Ας τα ακούσουμε τώρα:


Αυτό που ακούγεται είναι μία πολύ πετυχημένη προσομοίωση του τι θα είχαμε ακούσει όταν συγχωνεύθηκαν οι δύο μαύρες τρύπες αν τα αυτιά μας μπορούσαν να ανιχνεύσουν αυτά τα κύματα.

Ας πάμε να φάμε την καλύτερη μακαρονάδα που λατρεύουμε, για να γιορτάσουμε την επιτυχία μας.

One thought on “ΝΑΙ (Νεφέλη – Αδριανός – Ιάνθη): Βαρυτικά κύματα

Leave a Reply

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out /  Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out /  Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out /  Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out /  Change )

Connecting to %s

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.