QUIZ: Κοσμολογία (Μέρος Α’)
Σ' αυτήν την εικόνα, που δημοσιοποιήθηκε το 2012, διακρίνονται μερικοί από τους πιο απομακρυσμένους γαλαξίες που είχαν ανακαλυφθεί μέχρι τότε, το φως των οποίων ταξίδευε ακόμη και 13,2 δισ. χρόνια μέχρι να ανιχνευθεί από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble.
Credit: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch (University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (Leiden University), and the HUDF09 Team
Σ' αυτήν την εικόνα, που δημοσιοποιήθηκε το 2012, διακρίνονται μερικοί από τους πιο απομακρυσμένους γαλαξίες που είχαν ανακαλυφθεί μέχρι τότε, το φως των οποίων ταξίδευε ακόμη και 13,2 δισ. χρόνια μέχρι να ανιχνευθεί από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble.
Credit: NASA, ESA, G. Illingworth, D. Magee, and P. Oesch (University of California, Santa Cruz), R. Bouwens (Leiden University), and the HUDF09 Team
Απάντηση: Β-Η Γενική θεωρία της Σχετικότητας (ΓΘΣ) είναι η θεωρία που ανέπτυξε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν (1879–1955) για την βαρύτητα, την οποία και περιγράφει ως την στρέβλωση που προκαλεί στον χωροχρόνο η παρουσία της ύλης. Σύμφωνα με την ΓΘΣ, δηλαδή, όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα ενός σώματος, τόσο μεγαλύτερη είναι και η «παραμόρφωση» που προκαλεί
στον χωροχρόνο και τόσο ισχυρότερη είναι η βαρύτητα. Υπ’ αυτήν την έννοια, λοιπόν, η βαρύτητα δεν οφείλεται σε μία μυστηριώδη δύναμη που δρα ακαριαία από απόσταση, όπως θεωρούσε ο Νεύτωνας, αλλά είναι χαρακτηριστική ιδιότητα του ίδιου του χωροχρόνου. Όπως το έθεσε αρκετά χρόνια αργότερα ο φυσικός John Wheeler (1911–2008), «η ύλη υπαγορεύει στον χωροχρόνο πώς θα καμπυλωθεί και ο βαθμός καμπύλωσης του χωροχρόνου υπαγορεύει στην ύλη πώς θα κινηθεί». Ο Αϊνστάιν, ωστόσο, έχασε την ευκαιρία να προβλέψει πρώτος την διαστολή του Σύμπαντος, μέσα από την ίδια του την θεωρία για την βαρύτητα, διότι πίστευε ότι το Σύμπαν είναι στατικό. Ο πρώτος που ανακάλυψε λύσεις των εξισώσεων του Αϊνστάιν, οι οποίες αντιστοιχούν σε ένα δυναμικά εξελισσόμενο σύμπαν, ήταν ο Ρώσος μαθηματικός Alexander Friedman (1888–1925). Ανεξάρτητα από τον Friedman, ο Βέλγος αστρονόμος και ιερέας Georges Lemaitre (1894–1966) κατέληξε το 1927 στο ίδιο περίπου συμπέρασμα, ενώ 4 χρόνια αργότερα θα προτείνει ότι το Σύμπαν προήλθε από ένα υπέρπυκνο και υπέρθερμο «αρχέγονο άτομο» ενέργειας. Οι θεωρητικές βάσεις πάνω στις οποίες θεμελιώθηκε η Θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης είχαν πλέον τεθεί.
Φωτογραφία: Ο Alexander Friedman
Περισσότερες πληροφορίες:
Στο βιβλίο της ψηφιακής παράστασης "Αναζητώντας το Κέντρο του Κόσμου":
https://www.eef.edu.gr/media/3288/to-kentro-tou-kosmou_web-corr.pdf
Στον συνοπτικό Οδηγό της ίδιας παράστασης:
https://www.eef.edu.gr/media/4159/anazhtwntas-to-kentro-tou-kosmou_sunoptikos_web.pdf
Απάντηση: Β-Η Γενική θεωρία της Σχετικότητας (ΓΘΣ) είναι η θεωρία που ανέπτυξε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν (1879–1955) για την βαρύτητα, την οποία και περιγράφει ως την στρέβλωση που προκαλεί στον χωροχρόνο η παρουσία της ύλης. Σύμφωνα με την ΓΘΣ, δηλαδή, όσο μεγαλύτερη είναι η μάζα ενός σώματος, τόσο μεγαλύτερη είναι και η «παραμόρφωση» που προκαλεί στον χωροχρόνο και τόσο ισχυρότερη είναι η βαρύτητα. Υπ’ αυτήν την έννοια, λοιπόν, η βαρύτητα δεν οφείλεται σε μία μυστηριώδη δύναμη που δρα ακαριαία από απόσταση, όπως θεωρούσε ο Νεύτωνας, αλλά είναι χαρακτηριστική ιδιότητα του ίδιου του χωροχρόνου. Όπως το έθεσε αρκετά χρόνια αργότερα ο φυσικός John Wheeler (1911–2008), «η ύλη υπαγορεύει στον χωροχρόνο πώς θα καμπυλωθεί και ο βαθμός καμπύλωσης του χωροχρόνου υπαγορεύει στην ύλη πώς θα κινηθεί». Ο Αϊνστάιν, ωστόσο, έχασε την ευκαιρία να προβλέψει πρώτος την διαστολή του Σύμπαντος, μέσα από την ίδια του την θεωρία για την βαρύτητα, διότι πίστευε ότι το Σύμπαν είναι στατικό. Ο πρώτος που ανακάλυψε λύσεις των εξισώσεων του Αϊνστάιν, οι οποίες αντιστοιχούν σε ένα δυναμικά εξελισσόμενο σύμπαν, ήταν ο Ρώσος μαθηματικός Alexander Friedman (1888–1925). Ανεξάρτητα από τον Friedman, ο Βέλγος αστρονόμος και ιερέας Georges Lemaitre (1894–1966) κατέληξε το 1927 στο ίδιο περίπου συμπέρασμα, ενώ 4 χρόνια αργότερα θα προτείνει ότι το Σύμπαν προήλθε από ένα υπέρπυκνο και υπέρθερμο «αρχέγονο άτομο» ενέργειας. Οι θεωρητικές βάσεις πάνω στις οποίες θεμελιώθηκε η Θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης είχαν πλέον τεθεί.
Φωτογραφία: Ο Alexander Friedman
Περισσότερες πληροφορίες:
Στο βιβλίο της ψηφιακής παράστασης "Αναζητώντας το Κέντρο του Κόσμου":
https://www.eef.edu.gr/media/3288/to-kentro-tou-kosmou_web-corr.pdf
Στον συνοπτικό Οδηγό της ίδιας παράστασης:
https://www.eef.edu.gr/media/4159/anazhtwntas-to-kentro-tou-kosmou_sunoptikos_web.pdf
Ποια Αμερικανίδα αστρονόμος ανακάλυψε την σχέση μεταξύ περιόδου και φωτεινότητας των παλλόμενων μεταβλητών άστρων που είναι γνωστά ως Κηφείδες, η οποία έδωσε στους αστρονόμους έναν νέο τρόπο υπολογισμού αστρονομικών αποστάσεων;
Απάντηση: B-Η Αμερικανίδα αστρονόμος Henrietta Leavitt (1868–1921) είχε αναπτύξει μία νέα τεχνική υπολογισμού αστρονομικών αποστάσεων, με την βοήθεια άστρων περιοδικά μεταβλητής λαμπρότητας που ονομάζονται Κηφείδες. Αν και η συνεισφορά της Leavitt στην πρόοδο της αστρονομίας δεν αναγνωρίστηκε παρά αρκετά αργότερα, η ανακάλυψή της αυτή συνέβαλε εντέλει στην εμπέδωση της διαστολής του Σύμπαντος.
Φωτογραφία: Η Henrietta Leavitt
Περισσότερες πληροφορίες:
https://www.spacetelescope.org/videos/hubblecast116a/
https://www.space.com/34708-henrietta-swan-leavitt-biography.html
Απάντηση: B-Η Αμερικανίδα αστρονόμος Henrietta Leavitt (1868–1921) είχε αναπτύξει μία νέα τεχνική υπολογισμού αστρονομικών αποστάσεων, με την βοήθεια άστρων περιοδικά μεταβλητής λαμπρότητας που ονομάζονται Κηφείδες. Αν και η συνεισφορά της Leavitt στην πρόοδο της αστρονομίας δεν αναγνωρίστηκε παρά αρκετά αργότερα, η ανακάλυψή της αυτή συνέβαλε εντέλει στην εμπέδωση της διαστολής του Σύμπαντος.
Φωτογραφία: Η Henrietta Leavitt
Περισσότερες πληροφορίες:
https://www.spacetelescope.org/videos/hubblecast116a/
https://www.space.com/34708-henrietta-swan-leavitt-biography.html
Ποιος απέδειξε και πότε ότι υπάρχουν και άλλοι γαλαξίες εκτός από τον δικό μας, δίνοντας οριστικό τέλος στην επονομαζόμενη Μεγάλη Διαμάχη για την φύση και την απόσταση των σπειροειδών νεφελωμάτων και το μέγεθος του Σύμπαντος;
Απάντηση: Α-Χρησιμοποιώντας για τις αστρονομικές του παρατηρήσεις το τηλεσκόπιο Hooker και υπολογίζοντας τις αποστάσεις των σπειροειδών νεφελωμάτων με την μέθοδο της Leavitt, ο Hubble έδωσε τέλος στην επιστημονική διαμάχη για την ύπαρξη ή όχι και άλλων γαλαξιών. Ο Hubble υπολόγισε αρχικά την απόσταση της Ανδρομέδας, με την βοήθεια ενός Κηφείδα που είχε εντοπίσει νωρίτερα σ’ αυτό το νεφέλωμα, αποδεικνύοντας ότι αυτή είναι μεγαλύτερη ακόμη κι από το μέγιστο εύρος του Γαλαξία μας που ήταν αποδεκτό εκείνη την εποχή. Με άλλα λόγια, απέδειξε ότι η Ανδρομέδα βρίσκεται πολύ μακριά μας, ώστε να θεωρείται ότι αποτελεί μέρος του Γαλαξία μας, και ότι στην πραγματικότητα είναι ένας διακριτός γαλαξίας. Επαναλαμβάνοντας τις μετρήσεις αυτές και σε άλλα νεφελώματα, ο Hubble απέδειξε ότι κι αυτά είναι εντέλει ανεξάρτητοι γαλαξίες, σε μεγάλες αποστάσεις από τον Γαλαξία μας. Με την ανακάλυψή του αυτή, που ανακοινώθηκε το 1924, ο Hubble απέδειξε οριστικά την ύπαρξη και άλλων γαλαξιών και έθεσε τις βάσεις για μία ακόμη αλλαγή παραδείγματος, όσον αφορά στον τρόπο που βλέπουμε την θέση μας στο Σύμπαν.
Φωτογραφία: Ο Γαλαξίας Ανδρομέδα
Credit: NASA, ESA, Digitized Sky Survey 2 (Acknowledgement: Davide De Martin)
Περισσότερες πληροφορίες:
Στο βιβλίο της ψηφιακής παράστασης "Αναζητώντας το Κέντρο του Κόσμου": https://www.eef.edu.gr/media/3288/to-kentro-tou-kosmou_web-corr.pdf
Στον συνοπτικό Οδηγό της ίδιας παράστασης: https://www.eef.edu.gr/media/4159/anazhtwntas-to-kentro-tou-kosmou_sunoptikos_web.pdf
Απάντηση: Α-Χρησιμοποιώντας για τις αστρονομικές του παρατηρήσεις το τηλεσκόπιο Hooker και υπολογίζοντας τις αποστάσεις των σπειροειδών νεφελωμάτων με την μέθοδο της Leavitt, ο Hubble έδωσε τέλος στην επιστημονική διαμάχη για την ύπαρξη ή όχι και άλλων γαλαξιών. Ο Hubble υπολόγισε αρχικά την απόσταση της Ανδρομέδας, με την βοήθεια ενός Κηφείδα που είχε εντοπίσει νωρίτερα σ’ αυτό το νεφέλωμα, αποδεικνύοντας ότι αυτή είναι μεγαλύτερη ακόμη κι από το μέγιστο εύρος του Γαλαξία μας που ήταν αποδεκτό εκείνη την εποχή. Με άλλα λόγια, απέδειξε ότι η Ανδρομέδα βρίσκεται πολύ μακριά μας, ώστε να θεωρείται ότι αποτελεί μέρος του Γαλαξία μας, και ότι στην πραγματικότητα είναι ένας διακριτός γαλαξίας. Επαναλαμβάνοντας τις μετρήσεις αυτές και σε άλλα νεφελώματα, ο Hubble απέδειξε ότι κι αυτά είναι εντέλει ανεξάρτητοι γαλαξίες, σε μεγάλες αποστάσεις από τον Γαλαξία μας. Με την ανακάλυψή του αυτή, που ανακοινώθηκε το 1924, ο Hubble απέδειξε οριστικά την ύπαρξη και άλλων γαλαξιών και έθεσε τις βάσεις για μία ακόμη αλλαγή παραδείγματος, όσον αφορά στον τρόπο που βλέπουμε την θέση μας στο Σύμπαν.
Φωτογραφία: Ο Γαλαξίας Ανδρομέδα
Credit: NASA, ESA, Digitized Sky Survey 2 (Acknowledgement: Davide De Martin)
Περισσότερες πληροφορίες:
Στο βιβλίο της ψηφιακής παράστασης "Αναζητώντας το Κέντρο του Κόσμου": https://www.eef.edu.gr/media/3288/to-kentro-tou-kosmou_web-corr.pdf
Στον συνοπτικό Οδηγό της ίδιας παράστασης: https://www.eef.edu.gr/media/4159/anazhtwntas-to-kentro-tou-kosmou_sunoptikos_web.pdf
Απάντηση: Γ- Χρονικά, η πρώτη, τεκμηριωμένη με την αστρονομική παρατήρηση, απόδειξη ότι το Σύμπαν όντως διαστέλλεται, ανακαλύφθηκε το 1929 από τον Hubble. Δυστυχώς, όμως, η σημαντική συνεισφορά ενός άλλου αστρονόμου, του Vesto Slipher (1875–1969), ο οποίος υπολόγισε τις μετατοπίσεις προς το ερυθρό δεκάδων γαλαξιών, δεν αναγνωρίζεται όσο πρέπει, ακόμη και σήμερα. Ο Slipher υπολόγισε από το 1912 μέχρι το 1925 τις μετατοπίσεις των φασματικών γραμμών και τις ακτινικές ταχύτητες πολλών γαλαξιών, διαπιστώνοντας ότι τα περισσότερα από αυτά απομακρύνονται από εμάς, και μάλιστα με μεγάλες ταχύτητες. Χρησιμοποιώντας τις μετρήσεις του Slipher και τις αντίστοιχες μετρήσεις για άλλους γαλαξίες του Milton Humason (1891–1972), συναδέλφου του στο αστεροσκοπείο Wilson, και υπολογίζοντας ο ίδιος τις αποστάσεις των γαλαξιών, των οποίων γνώριζε τις ακτινικές ταχύτητες, ο Hubble διαπίστωσε ότι όσο πιο μακριά βρίσκεται ένας γαλαξίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η μετατόπισή του προς το ερυθρό και τόσο ταχύτερα απομακρύνεται. Σύμφωνα, δηλαδή, με την μελέτη του Hubble, που δημοσιεύθηκε το 1929, οι γαλαξίες απομακρύνονται από εμάς με ταχύτητες ανάλογες της απόστασής τους. Οι θεωρητικές μελέτες των Friedman και Lemaitre, σύμφωνα με τις οποίες το Σύμπαν είχε μια αρχή και έκτοτε διαστέλλεται και ψύχεται διαρκώς, επιβεβαιώθηκαν, και λίγο αργότερα ο ίδιος ο Αϊνστάιν αναγκάστηκε να παραδεχτεί ότι η επιμονή του σ’ ένα στατικό σύμπαν ήταν η μεγαλύτερη γκάφα της ζωής του.
Φωτογραφία: Ο Edwin Hubble
Credit: NASA & ESA
Περισσότερες πληροφορίες:
Στο βιβλίο της ψηφιακής παράστασης "Αναζητώντας το Κέντρο του Κόσμου": https://www.eef.edu.gr/media/3288/to-kentro-tou-kosmou_web-corr.pdf
Στον συνοπτικό Οδηγό της ίδιας παράστασης: https://www.eef.edu.gr/media/4159/anazhtwntas-to-kentro-tou-kosmou_sunoptikos_web.pdf
Απάντηση: Γ- Χρονικά, η πρώτη, τεκμηριωμένη με την αστρονομική παρατήρηση, απόδειξη ότι το Σύμπαν όντως διαστέλλεται, ανακαλύφθηκε το 1929 από τον Hubble. Δυστυχώς, όμως, η σημαντική συνεισφορά ενός άλλου αστρονόμου, του Vesto Slipher (1875–1969), ο οποίος υπολόγισε τις μετατοπίσεις προς το ερυθρό δεκάδων γαλαξιών, δεν αναγνωρίζεται όσο πρέπει, ακόμη και σήμερα. Ο Slipher υπολόγισε από το 1912 μέχρι το 1925 τις μετατοπίσεις των φασματικών γραμμών και τις ακτινικές ταχύτητες πολλών γαλαξιών, διαπιστώνοντας ότι τα περισσότερα από αυτά απομακρύνονται από εμάς, και μάλιστα με μεγάλες ταχύτητες. Χρησιμοποιώντας τις μετρήσεις του Slipher και τις αντίστοιχες μετρήσεις για άλλους γαλαξίες του Milton Humason (1891–1972), συναδέλφου του στο αστεροσκοπείο Wilson, και υπολογίζοντας ο ίδιος τις αποστάσεις των γαλαξιών, των οποίων γνώριζε τις ακτινικές ταχύτητες, ο Hubble διαπίστωσε ότι όσο πιο μακριά βρίσκεται ένας γαλαξίας, τόσο μεγαλύτερη είναι η μετατόπισή του προς το ερυθρό και τόσο ταχύτερα απομακρύνεται. Σύμφωνα, δηλαδή, με την μελέτη του Hubble, που δημοσιεύθηκε το 1929, οι γαλαξίες απομακρύνονται από εμάς με ταχύτητες ανάλογες της απόστασής τους. Οι θεωρητικές μελέτες των Friedman και Lemaitre, σύμφωνα με τις οποίες το Σύμπαν είχε μια αρχή και έκτοτε διαστέλλεται και ψύχεται διαρκώς, επιβεβαιώθηκαν, και λίγο αργότερα ο ίδιος ο Αϊνστάιν αναγκάστηκε να παραδεχτεί ότι η επιμονή του σ’ ένα στατικό σύμπαν ήταν η μεγαλύτερη γκάφα της ζωής του.
Φωτογραφία: Ο Edwin Hubble
Credit: NASA & ESA
Περισσότερες πληροφορίες:
Στο βιβλίο της ψηφιακής παράστασης "Αναζητώντας το Κέντρο του Κόσμου": https://www.eef.edu.gr/media/3288/to-kentro-tou-kosmou_web-corr.pdf
Στον συνοπτικό Οδηγό της ίδιας παράστασης: https://www.eef.edu.gr/media/4159/anazhtwntas-to-kentro-tou-kosmou_sunoptikos_web.pdf
Ποιος/ποια ανακάλυψε πρώτος τις πρώτες ισχυρές ενδείξεις για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης;
Απάντηση: Α.-Οι πρώτες σοβαρές ενδείξεις για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης εμφανίστηκαν στις αρχές της δεκαετίας του '30, χάρη στις πρωτοποριακές μελέτες του Ελβετού αστρονόμου Fritz Zwicky (1898–1974), ο οποίος προσπαθούσε να υπολογίσει την μάζα του γαλαξιακού σμήνους Κόμη. Χρησιμοποιώντας το θεώρημα Virial, που σχετίζει την μέση κινητική ενέργεια ενός συστήματος με την συνολική δυναμική του ενέργεια, ο Zwicky υπολόγισε αρχικά την βαρυτική μάζα του σμήνους. Στην συνέχεια, συνέκρινε το αποτέλεσμά του με μία εκτίμηση της μάζας του σμήνους, βασισμένη στην φωτεινή ύλη των επιμέρους γαλαξιών του. Το αποτέλεσμα στο οποίο κατέληξε ήταν εντυπωσιακό: η μάζα που αντιστοιχούσε στην «φωτεινή» ύλη του σμήνους ήταν κατά πολύ μικρότερη από αυτήν που απαιτούνταν, προκείμενου να «δικαιολογηθούν» οι μεγάλες ταχύτητες των γαλαξιών του. Με άλλα λόγια, η ποσότητα της ορατής ύλης του σμήνους δεν επαρκούσε, ώστε το σμήνος αυτό να διατηρεί με την βαρυτική του έλξη την συνοχή του άθικτη. Ένας τρόπος με τον οποίο μπορεί να ερμηνευθεί η αναντιστοιχία αυτή είναι να υποθέσουμε ότι οι γνώσεις μας για την βαρύτητα είναι ελλιπείς. Ένας δεύτερος, είναι να υποθέσουμε ότι το σμήνος Κόμη εμπεριέχει περισσότερη ύλη απ’ αυτήν που μπορούμε να δούμε. Ο Zwicky επέλεξε τον δεύτερο, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι το σμήνος αυτό εμπεριέχει και τεράστιες ποσότητες μίας άγνωστης μορφής ύλης. Η πλεονάζουσα αυτή ύλη, δεδομένου ότι δεν αλληλεπιδρά με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, και ως εκ τούτου είναι αδύνατον να ανιχνευθεί με την βοήθεια των τηλεσκοπίων, ονομάστηκε «σκοτεινή». Γνωστός για τον στριφνό του χαρακτήρα, ο Zwicky συχνά αναφερόταν σε εκείνους που για κάποιον λόγο αντιπαθούσε ως "σφαιρικούς μπάσταρδους" γιατί, όπως εξηγούσε ο ίδιος, παρέμεναν μπάσταρδοι απ' όποια πλευρά κι αν τους έβλεπε κάποιος!
Φωτογραφία: Ο Fritz Zwicky
Credit: California Institute of Technology Image Archive
Περισσότερες πληροφορίες: https://www.amnh.org/learn-teach/curriculum-collections/cosmic-horizons-book/franz-zwicky
Στο βιβλίο της ψηφιακής παράστασης "Αναζητώντας την Σκοτεινή Ύλη": https://www.eef.edu.gr/media/2632/anazhtwntas-thn-skoteinh-ulh_web.pdf
Στον συνοπτικό οδηγό της ίδιας παράστασης: https://www.eef.edu.gr/media/4158/sunoptikos-odhgos_anazhtwntas-thn-skoteinh-ulh_final.pdf
Απάντηση: Α.-Οι πρώτες σοβαρές ενδείξεις για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης εμφανίστηκαν στις αρχές της δεκαετίας του '30, χάρη στις πρωτοποριακές μελέτες του Ελβετού αστρονόμου Fritz Zwicky (1898–1974), ο οποίος προσπαθούσε να υπολογίσει την μάζα του γαλαξιακού σμήνους Κόμη. Χρησιμοποιώντας το θεώρημα Virial, που σχετίζει την μέση κινητική ενέργεια ενός συστήματος με την συνολική δυναμική του ενέργεια, ο Zwicky υπολόγισε αρχικά την βαρυτική μάζα του σμήνους. Στην συνέχεια, συνέκρινε το αποτέλεσμά του με μία εκτίμηση της μάζας του σμήνους, βασισμένη στην φωτεινή ύλη των επιμέρους γαλαξιών του. Το αποτέλεσμα στο οποίο κατέληξε ήταν εντυπωσιακό: η μάζα που αντιστοιχούσε στην «φωτεινή» ύλη του σμήνους ήταν κατά πολύ μικρότερη από αυτήν που απαιτούνταν, προκείμενου να «δικαιολογηθούν» οι μεγάλες ταχύτητες των γαλαξιών του. Με άλλα λόγια, η ποσότητα της ορατής ύλης του σμήνους δεν επαρκούσε, ώστε το σμήνος αυτό να διατηρεί με την βαρυτική του έλξη την συνοχή του άθικτη. Ένας τρόπος με τον οποίο μπορεί να ερμηνευθεί η αναντιστοιχία αυτή είναι να υποθέσουμε ότι οι γνώσεις μας για την βαρύτητα είναι ελλιπείς. Ένας δεύτερος, είναι να υποθέσουμε ότι το σμήνος Κόμη εμπεριέχει περισσότερη ύλη απ’ αυτήν που μπορούμε να δούμε. Ο Zwicky επέλεξε τον δεύτερο, καταλήγοντας στο συμπέρασμα ότι το σμήνος αυτό εμπεριέχει και τεράστιες ποσότητες μίας άγνωστης μορφής ύλης. Η πλεονάζουσα αυτή ύλη, δεδομένου ότι δεν αλληλεπιδρά με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, και ως εκ τούτου είναι αδύνατον να ανιχνευθεί με την βοήθεια των τηλεσκοπίων, ονομάστηκε «σκοτεινή». Γνωστός για τον στριφνό του χαρακτήρα, ο Zwicky συχνά αναφερόταν σε εκείνους που για κάποιον λόγο αντιπαθούσε ως "σφαιρικούς μπάσταρδους" γιατί, όπως εξηγούσε ο ίδιος, παρέμεναν μπάσταρδοι απ' όποια πλευρά κι αν τους έβλεπε κάποιος!
Φωτογραφία: Ο Fritz Zwicky
Credit: California Institute of Technology Image Archive
Περισσότερες πληροφορίες: https://www.amnh.org/learn-teach/curriculum-collections/cosmic-horizons-book/franz-zwicky
Στο βιβλίο της ψηφιακής παράστασης "Αναζητώντας την Σκοτεινή Ύλη": https://www.eef.edu.gr/media/2632/anazhtwntas-thn-skoteinh-ulh_web.pdf
Στον συνοπτικό οδηγό της ίδιας παράστασης: https://www.eef.edu.gr/media/4158/sunoptikos-odhgos_anazhtwntas-thn-skoteinh-ulh_final.pdf
Απάντηση: Α - Οι επικεφαλής ερευνητές του COBE ήταν οι John Mather και George Smoot. Το βρεφικό Σύμπαν ήταν αδιαφανές στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία διότι, εξαιτίας των τεράστιων θερμοκρασιών που επικρατούσαν τότε, η ύλη που εμπεριείχε ήταν πλήρως ιονισμένη. Γι’ αυτό και τα φωτόνια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σκεδάζονταν συνεχώς από τα ελεύθερα ηλεκτρόνια και δεν μπορούσαν να διαφύγουν ελεύθερα στο Διάστημα. Όταν, όμως, η ηλικία του Σύμπαντος έφτασε τα 380.000 χρόνια και η θερμοκρασία του μειώθηκε στους σχεδόν 3.000 ºC, τα πρωτόνια ενώθηκαν με τα ηλεκτρόνια, σχηματίζοντας ουδέτερο υδρογόνο, γεγονός που επέτρεψε την «αποδέσμευση» του φωτός από την ύλη. Από εκείνη την στιγμή και μετά, το Σύμπαν έγινε διαφανές στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, η οποία μπορούσε πλέον να διασχίζει το Διάστημα ανεμπόδιστα. Αυτή ακριβώς η ακτινοβολία, που απελευθερώθηκε μόλις 380.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, ανιχνεύεται σήμερα με την μορφή της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου και αποτελεί το πλέον αρχέγονο φως που μπορούν να συλλέξουν τα τηλεσκόπιά μας.
Φωτογραφία: Καλλιτεχνική αναπαράσταση του δορυφόρου COBE
Credit: NASA
Περισσότερες πληροφορίες: https://www.eef.edu.gr/el/arthra/i-arhegoni-pyrinosynthesi-kai-i-kosmiki-aktinobolia-ypobathrou/
Απάντηση: Α - Οι επικεφαλής ερευνητές του COBE ήταν οι John Mather και George Smoot. Το βρεφικό Σύμπαν ήταν αδιαφανές στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία διότι, εξαιτίας των τεράστιων θερμοκρασιών που επικρατούσαν τότε, η ύλη που εμπεριείχε ήταν πλήρως ιονισμένη. Γι’ αυτό και τα φωτόνια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σκεδάζονταν συνεχώς από τα ελεύθερα ηλεκτρόνια και δεν μπορούσαν να διαφύγουν ελεύθερα στο Διάστημα. Όταν, όμως, η ηλικία του Σύμπαντος έφτασε τα 380.000 χρόνια και η θερμοκρασία του μειώθηκε στους σχεδόν 3.000 ºC, τα πρωτόνια ενώθηκαν με τα ηλεκτρόνια, σχηματίζοντας ουδέτερο υδρογόνο, γεγονός που επέτρεψε την «αποδέσμευση» του φωτός από την ύλη. Από εκείνη την στιγμή και μετά, το Σύμπαν έγινε διαφανές στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, η οποία μπορούσε πλέον να διασχίζει το Διάστημα ανεμπόδιστα. Αυτή ακριβώς η ακτινοβολία, που απελευθερώθηκε μόλις 380.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, ανιχνεύεται σήμερα με την μορφή της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου και αποτελεί το πλέον αρχέγονο φως που μπορούν να συλλέξουν τα τηλεσκόπιά μας.
Φωτογραφία: Καλλιτεχνική αναπαράσταση του δορυφόρου COBE
Credit: NASA
Περισσότερες πληροφορίες: https://www.eef.edu.gr/el/arthra/i-arhegoni-pyrinosynthesi-kai-i-kosmiki-aktinobolia-ypobathrou/
Απάντηση: Γ
Η ανίχνευση της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου από τον δορυφόρο COBE συγκαταλέγεται ανάμεσα στα κορυφαία επιστημονικά επιτεύγματα του 20ού αιώνα, που αναγνωρίστηκε με την απονομή του Νόμπελ Φυσικής 2006 στους επικεφαλής ερευνητές John Mather και George Smoot. Αξίζει εδώ να αναφέρουμε ότι ο George Smoot ήταν επικεφαλής του εκπαιδευτικού προγράμματος «Διδάσκοντας το Σύμπαν», το οποίο απευθυνόταν σε 22 εκπαιδευτικούς των Δημοσίων Λυκείων της χώρας μας. Το πρόγραμμα αυτό υλοποιήθηκε από τις 9 έως τις 11 Ιουλίου 2018 στο Ίδρυμα Ευγενίδου, ενώ συμμετείχαν σ' αυτό ως εισηγητές, εκτός του Smoot, κορυφαίοι επιστήμονες από την Ελλάδα και το εξωτερικό. Στις 9 Ιουλίου, μάλιστα, το κοινό της Αθήνας είχε την μοναδική ευκαιρία να παρακολουθήσει και την δημόσια διάλεξη που έδωσε ο Smoot στο Ίδρυμα Ευγενίδου, με τίτλο "Βαρυτικά Κύματα, Συγχώνευση Μαύρων Τρυπών και Συγχώνευση Αστέρων Νετρονίων".
Φωτογραφία: Ο George Smoot
Credit: CERN
Περισσότερες πληροφορίες:
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2006/smoot/facts/
https://www.eef.edu.gr/el/nea/didaskontas-to-sympan/
Δείτε τη βιντεοσκοπημένη ομιλία του George Smoot στο Ίδρυμα Ευγενίδου στους ακόλουθους συνδέσμους:
1ο μέρος: https://www.youtube.com/watch?v=o1k5GUtHFW8&list=PLyKjVO9NULCmTeCFkXrbkrWcPSy4OqKqI&index=16
2ο μέρος: https://www.youtube.com/watch?v=slmwnBUXPMc&list=PLyKjVO9NULCmTeCFkXrbkrWcPSy4OqKqI&index=17
Απάντηση: Γ
Η ανίχνευση της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου από τον δορυφόρο COBE συγκαταλέγεται ανάμεσα στα κορυφαία επιστημονικά επιτεύγματα του 20ού αιώνα, που αναγνωρίστηκε με την απονομή του Νόμπελ Φυσικής 2006 στους επικεφαλής ερευνητές John Mather και George Smoot. Αξίζει εδώ να αναφέρουμε ότι ο George Smoot ήταν επικεφαλής του εκπαιδευτικού προγράμματος «Διδάσκοντας το Σύμπαν», το οποίο απευθυνόταν σε 22 εκπαιδευτικούς των Δημοσίων Λυκείων της χώρας μας. Το πρόγραμμα αυτό υλοποιήθηκε από τις 9 έως τις 11 Ιουλίου 2018 στο Ίδρυμα Ευγενίδου, ενώ συμμετείχαν σ' αυτό ως εισηγητές, εκτός του Smoot, κορυφαίοι επιστήμονες από την Ελλάδα και το εξωτερικό. Στις 9 Ιουλίου, μάλιστα, το κοινό της Αθήνας είχε την μοναδική ευκαιρία να παρακολουθήσει και την δημόσια διάλεξη που έδωσε ο Smoot στο Ίδρυμα Ευγενίδου, με τίτλο "Βαρυτικά Κύματα, Συγχώνευση Μαύρων Τρυπών και Συγχώνευση Αστέρων Νετρονίων".
Φωτογραφία: Ο George Smoot
Credit: CERN
Περισσότερες πληροφορίες:
https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2006/smoot/facts/
https://www.eef.edu.gr/el/nea/didaskontas-to-sympan/
Δείτε τη βιντεοσκοπημένη ομιλία του George Smoot στο Ίδρυμα Ευγενίδου στους ακόλουθους συνδέσμους:
1ο μέρος: https://www.youtube.com/watch?v=o1k5GUtHFW8&list=PLyKjVO9NULCmTeCFkXrbkrWcPSy4OqKqI&index=16
2ο μέρος: https://www.youtube.com/watch?v=slmwnBUXPMc&list=PLyKjVO9NULCmTeCFkXrbkrWcPSy4OqKqI&index=17
Μέχρι το 2016, ποια θεωρητική πρόβλεψη της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας παρέμενε ανεπιβεβαίωτη;
Απάντηση: Β - Την Πέμπτη 11 Φεβρουαρίου 2016, περίπου 100 χρόνια μετά την πρόβλεψη του Αϊνστάιν για την ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων, το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ, τα Πανεπιστήμια Caltech και MIT και η ερευνητική κοινοπραξία LIGO ανακοίνωσαν την ανακάλυψη βαρυτικών κυμάτων, ανεπαίσθητων ρυτιδώσεων στον «ιστό» του χωροχρόνου, τα οποία δημιουργήθηκαν από την σύγκρουση δύο μαύρων οπών, περίπου 1 δισ. έτη φωτός μακριά. Όπως δήλωσε χαρακτηριστικά ο Karsten Danzmann, διευθυντής στο Ινστιτούτο Max Planck Βαρυτικής Φυσικής, αλλά και στο Ινστιτούτο Βαρυτικής Φυσικής του Πανεπιστημίου Leibniz της Γερμανίας, «πρόκειται για την πρώτη στα χρονικά απευθείας ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων, για την πρώτη στην ιστορία άμεση ανίχνευση μαύρων οπών και συνάμα μία ακόμη επαλήθευση της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, αφού οι ιδιότητες αυτών των μαύρων οπών συμφωνούν επακριβώς με όσα προβλέπει γι’ αυτές η θεωρία του Αϊνστάιν που διατυπώθηκε σχεδόν 100 χρόνια πριν».
Φωτογραφία: Στιγμιότυπο της προσομοίωσης της σύγκρουσης δύο μαύρων τρυπών
Credit: NASA/C.Henze
Περισσότερες πληροφορίες: https://www.eef.edu.gr/el/arthra/o-ainstain-epibebaionetai-ksana-ta-barytika-kymata-yparhoun/
Απάντηση: Β - Την Πέμπτη 11 Φεβρουαρίου 2016, περίπου 100 χρόνια μετά την πρόβλεψη του Αϊνστάιν για την ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων, το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ, τα Πανεπιστήμια Caltech και MIT και η ερευνητική κοινοπραξία LIGO ανακοίνωσαν την ανακάλυψη βαρυτικών κυμάτων, ανεπαίσθητων ρυτιδώσεων στον «ιστό» του χωροχρόνου, τα οποία δημιουργήθηκαν από την σύγκρουση δύο μαύρων οπών, περίπου 1 δισ. έτη φωτός μακριά. Όπως δήλωσε χαρακτηριστικά ο Karsten Danzmann, διευθυντής στο Ινστιτούτο Max Planck Βαρυτικής Φυσικής, αλλά και στο Ινστιτούτο Βαρυτικής Φυσικής του Πανεπιστημίου Leibniz της Γερμανίας, «πρόκειται για την πρώτη στα χρονικά απευθείας ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων, για την πρώτη στην ιστορία άμεση ανίχνευση μαύρων οπών και συνάμα μία ακόμη επαλήθευση της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, αφού οι ιδιότητες αυτών των μαύρων οπών συμφωνούν επακριβώς με όσα προβλέπει γι’ αυτές η θεωρία του Αϊνστάιν που διατυπώθηκε σχεδόν 100 χρόνια πριν».
Φωτογραφία: Στιγμιότυπο της προσομοίωσης της σύγκρουσης δύο μαύρων τρυπών
Credit: NASA/C.Henze
Περισσότερες πληροφορίες: https://www.eef.edu.gr/el/arthra/o-ainstain-epibebaionetai-ksana-ta-barytika-kymata-yparhoun/
Σε ποιους απονεμήθηκε το Νόμπελ Φυσικής 2017 για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων;
Απάντηση: Γ - Το βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2017 δόθηκε από την Σουηδική Βασιλική Ακαδημία των Επιστημών από κοινού στους Rainer Weiss, Barry Barish και Kip Thorne για την καθοριστική συμβολή τους στον ανιχνευτή LIGO και την παρατήρηση των βαρυτικών κυμάτων. Αξίζει να αναφέρουμε εδώ ότι ο Kip Thorne ήρθε στην Αθήνα την Πέμπτη 23 Μαΐου 2019, προσκεκλημένος της Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης, της Ελληνικής Εταιρίας Σχετικότητας, Βαρύτητας και Κοσμολογίας, του Ιδρύματος Ευγενίδου και των Εκδόσεων Ροπή, με την ευκαιρία της έκδοσης στα Ελληνικά του βιβλίου του «Η Επιστήμη του Interstellar». Η διάλεξη του κορυφαίου επιστήμονα είχε ως τίτλο: «Εξερευνώντας το Σύμπαν με τα Βαρυτικά Κύματα: Από την Μεγάλη Έκρηξη στις Μαύρες Τρύπες».
Φωτογραφία: Ο Kip Thorne
Credit: Keenan Pepper
Περισσότερες πληροφορίες: https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2017/press-release/
Δείτε τη βιντεοσκοπημένη ομιλία του Kip Thorne στο Ίδρυμα Ευγενίδου στον ακόλουθο σύνδεσμο: https://www.eef.edu.gr/el/nea/deite-ti-binteoskopimeni-omilia-tou-kip-thorn-sto-ie/
Απάντηση: Γ - Το βραβείο Νόμπελ Φυσικής 2017 δόθηκε από την Σουηδική Βασιλική Ακαδημία των Επιστημών από κοινού στους Rainer Weiss, Barry Barish και Kip Thorne για την καθοριστική συμβολή τους στον ανιχνευτή LIGO και την παρατήρηση των βαρυτικών κυμάτων. Αξίζει να αναφέρουμε εδώ ότι ο Kip Thorne ήρθε στην Αθήνα την Πέμπτη 23 Μαΐου 2019, προσκεκλημένος της Διεθνούς Αστρονομικής Ένωσης, της Ελληνικής Εταιρίας Σχετικότητας, Βαρύτητας και Κοσμολογίας, του Ιδρύματος Ευγενίδου και των Εκδόσεων Ροπή, με την ευκαιρία της έκδοσης στα Ελληνικά του βιβλίου του «Η Επιστήμη του Interstellar». Η διάλεξη του κορυφαίου επιστήμονα είχε ως τίτλο: «Εξερευνώντας το Σύμπαν με τα Βαρυτικά Κύματα: Από την Μεγάλη Έκρηξη στις Μαύρες Τρύπες».
Φωτογραφία: Ο Kip Thorne
Credit: Keenan Pepper
Περισσότερες πληροφορίες: https://www.nobelprize.org/prizes/physics/2017/press-release/
Δείτε τη βιντεοσκοπημένη ομιλία του Kip Thorne στο Ίδρυμα Ευγενίδου στον ακόλουθο σύνδεσμο: https://www.eef.edu.gr/el/nea/deite-ti-binteoskopimeni-omilia-tou-kip-thorn-sto-ie/