2013-09-26 02:00:10
Γιγάντιες δίνες στον νότιο Ατλαντικό Ωκεανό συμπεριφέρονται όπως οι μαύρες τρύπες στο διάστημα, σύμφωνα με μελέτη δύο επιστημόνων από το Ινστιτούτο Μηχανικών Συστημάτων, στη Ζυρίχη και τη Σχολή Rosenstiel Θαλάσσιας και Ατμοσφαιρικής Επιστήμης, στο Μαϊάμι. Παγιδεύοντας στο εσωτερικό τους νερό, το οποίο μεταφέρουν σε μεγάλες αποστάσεις και διαφορετικές περιοχές, ενδεχομένως να παίζουν ρόλο στην αλλαγή του κλίματος.
Οι μαύρες τρύπες είναι ένα σκίσιμο στον ιστό του χωροχρόνου από τo οποίo τίποτα δεν διαφεύγει, ούτε καν το φως. Έχουν αποκτήσει μία μυθική διάσταση στην ποπ κουλτούρα, σαν πύλες εισόδου σε εναλλακτικές διαστάσεις ή σοβαρή απειλή για τα διαστημικά ταξίδια. Οι αστρονόμοι είναι πεπεισμένοι ότι υπάρχουν, κάπου εκεί έξω, στο σύμπαν μας.
Τώρα, φυσικοί από την Ελβετία και τις ΗΠΑ έχουν βρει δίνες που μοιάζουν και συμπεριφέρονται όπως οι μαύρες τρύπες, έστω και προσωρινά, εδώ στη Γη. Συγκεκριμένα, στον νότιο Ατλαντικό Ωκεανό. Οι πρωτοφανείς δίνες μπορούν, θεωρητικά, να ρουφήξουν πλοία, σκουπίδια ή ζωντανά πλάσματα, μεταφέροντας 1,3 εκατομμύρια κυβικά μέτρα νερού ανά δευτερόλεπτο.
Η δουλειά των επιστημόνων δημοσιεύτηκε, σε αρχική μορφή, στο αρχείο επιστημονικών εργασιών arXiv, τον Ιούλιο. Εκεί, περιγράφουν τις δίνες χρησιμοποιώντας φράσεις από το διήγημα του Edgar Allan Poe “Στη Δίνη του Μάελστρομ”, του 1841: “Η άκρη της δίνης σηματοδοτούνταν από μία ευρεία ζώνη αστραφτερού αφρού, αλλά ούτε ένα σωματίδιό του δεν γλιστρούσε στο στόμα της καταπληκτικής χοάνης”.
Ακριβώς έτσι μοιάζουν οι δίνες, σύμφωνα με τη δημοσίευση του Ιουλίου. Μία ζώνη νερού τις περικυκλώνει, αλλά το νερό δεν πέφτει μέσα. Ομοίως, οι μαύρες τρύπες στο διάστημα περικυκλώνονται από σφαίρες φωτονίων (φως) - μία περιοχή όπου η βαρύτητα είναι τόσο ισχυρή, λόγω της πυκνότητας της μαύρης τρύπας, που αναγκάζει το φως να ταξιδεύει σε τροχιά.
Και τα φωτόνια παραμένουν εκεί, σε μία επισφαλή ισορροπία. Δεν πέφτουν στην τρύπα ούτε μπορούν να δραπετεύσουν, παρά μόνο τίθενται σε τροχιά γύρω από την μαύρη τρύπα. Οι αστρονομικές μαύρες τρύπες κάμπτουν τον χωροχρόνο σε μία διαρκώς καταρρέουσα δίνη.
Μία απεικόνιση του πως θα φαινόταν μία μαύρη τρύπα, η πυκνότερη κατάσταση ύλης, από τη NASA. Η μαύρη τρύπα έχει τόσο δυνατή βαρύτητα που το φως κάμπτεται σημαντικά προς το μέρος της, προκαλώντας ασυνήθιστες οπτικές στρεβλώσεις. Κοντά στη μαύρη τρύπα, μπορείτε να δέιτε ολόκληρο τον ουρανό - το φως από κάθε κατεύθυνση κάμπτεται γύρω της και επιστρέφει σε εσάς.
Για να εντοπίσουν τις ωκεάνιες “μαύρες τρύπες”, οι επιστήμονες εξέτασαν εικόνες δορυφόρου, σχεδιασμένου να εντοπίσει τα υδάτινα ισοδύναμα των μαύρων τρυπών, στο ρεύμα Agulhas, στον Ινδικό Ωκεανό. Μέσα σε ένα διάστημα τριών μηνών, βρέθηκαν δύο περιπτώσεις δινών που ξεπηδούσαν από το ρεύμα Agulhas και μιμούνταν τη συμπεριφορά μίας μαύρης τρύπας.
Σε νέα μελέτη τους, που δημοσιεύεται στο επιστημονικό περιοδικό Journal of Fluid Mechanics, οι φυσικοί περιγράφουν την τεχνική με την οποία εντόπισαν τις γιγάντιες δίνες, τα κλειστά όρια των οποίων τις μετατρέπουν σε μεταφορείς νερού, σε ρυθμούς 30% πιο γρήγορα από όσο υπολογιζόταν. Συνολικά, καταγράφηκαν επτά τέτοιες υδάτινες “μαύρες τρύπες”.
Οι δίνες ανιχνεύονται από την περιστροφή των άκρων-ορίων τους, τα οποία οι επιστήμονες βρήκαν ότι είναι αξιόπιστοι δείκτες στροβίλου στο εσωτερικό τους, βασισμένοι στην πρωτοποριακή έρευνα του Stephen Hawking για τις μαύρες τρύπες. Υπέθεταν ότι κάθε υδάτινη δίνη θα περιείχε στο εσωτερικό της μοναδικότητα, όπως οι μαύρες τρύπες αναμένεται να περιέχουν μοναδικότητες (χωροχρονικές ανωμαλίες) Penrose-Hawking. Και είχαν δίκαιο.
Απλοϊκά, οι δίνες είναι σαν ένα συνεκτικό νησί νερού, σε έναν – κατά τα άλλα – ταραχώδη ωκεανό. Ό,τι βρίσκεται παγιδευμένο στο εσωτερικό τους δεν μπορεί να δραπετεύσει. Ως εκ τούτου, αλλά και λόγω της παροδικής φύσης τους, “δημιουργούν κινούμενες οάσεις για τη θαλάσσια τροφική αλυσίδα και δυνητικά, επιδρούν ακόμα και στην κλιματική αλλαγή, μέσω της μεταφοράς αλατότητας και θερμοκρασίας, σε διαφορετικές περιοχές”, αναφέρουν στο arXiv οι επιστήμονες.
Απεικόνιση της κίνησης των ωκεάνιων "μαύρων τρυπών", στο Νότιο Ατλαντικό, κατά τη διάρκεια περιόδου 225 ημερών (φωτο: G. Haller and F.J. Beron-Vera/arXiv:1308.2352v1)
Αιχμαλωτίζουν οτιδήποτε επιπλέει κοντά τους και το καταπίνουν. Τελικά, όλες οι δίνες παρουσιάζουν διαρροή. Αλλά μπορούν να παραμείνουν συνεκτικές μέχρι και για ένα έτος ή περισσότερο, με έναν πυρήνα που δεν έχει διαρροές. Όσο δεν παρουσιάζουν διαρροή είναι “μαθηματικά ανάλογα” για τις μαύρες τρύπες – κάνουν, δηλαδή, με το νερό, ό,τι οι μαύρες τρύπες κάνουν με το φως.
Η δυνατότητα εφαρμογής των ίδιων μαθηματικών αρχών τόσο σε ρεύματα νερού στη Γη όσο και στις μαύρες τρύπες στο διάστημα είναι μία απροσδόκητη παρενέργεια της θεωρίας της γενικής σχετικότητας. Οι φυσικοί εξέφρασαν τη μεγάλη έκπληξή τους για την εύρεση πραγματικών παραδειγμάτων που συνδέονται τόσο στενά με τις θεωρητικές εξισώσεις.
Τα αποτελέσματα των ερευνών τους αναμένεται να βοηθήσουν στην επίλυση ενός αριθμού ωκεάνιων μυστηρίων, όπως ερωτήματα γύρω από την κλιματική αλλαγή και τα μοτίβα περιβαλλοντικής ρύπανσης.
pathfinder
logioshermes
Οι μαύρες τρύπες είναι ένα σκίσιμο στον ιστό του χωροχρόνου από τo οποίo τίποτα δεν διαφεύγει, ούτε καν το φως. Έχουν αποκτήσει μία μυθική διάσταση στην ποπ κουλτούρα, σαν πύλες εισόδου σε εναλλακτικές διαστάσεις ή σοβαρή απειλή για τα διαστημικά ταξίδια. Οι αστρονόμοι είναι πεπεισμένοι ότι υπάρχουν, κάπου εκεί έξω, στο σύμπαν μας.
Τώρα, φυσικοί από την Ελβετία και τις ΗΠΑ έχουν βρει δίνες που μοιάζουν και συμπεριφέρονται όπως οι μαύρες τρύπες, έστω και προσωρινά, εδώ στη Γη. Συγκεκριμένα, στον νότιο Ατλαντικό Ωκεανό. Οι πρωτοφανείς δίνες μπορούν, θεωρητικά, να ρουφήξουν πλοία, σκουπίδια ή ζωντανά πλάσματα, μεταφέροντας 1,3 εκατομμύρια κυβικά μέτρα νερού ανά δευτερόλεπτο.
Η δουλειά των επιστημόνων δημοσιεύτηκε, σε αρχική μορφή, στο αρχείο επιστημονικών εργασιών arXiv, τον Ιούλιο. Εκεί, περιγράφουν τις δίνες χρησιμοποιώντας φράσεις από το διήγημα του Edgar Allan Poe “Στη Δίνη του Μάελστρομ”, του 1841: “Η άκρη της δίνης σηματοδοτούνταν από μία ευρεία ζώνη αστραφτερού αφρού, αλλά ούτε ένα σωματίδιό του δεν γλιστρούσε στο στόμα της καταπληκτικής χοάνης”.
Ακριβώς έτσι μοιάζουν οι δίνες, σύμφωνα με τη δημοσίευση του Ιουλίου. Μία ζώνη νερού τις περικυκλώνει, αλλά το νερό δεν πέφτει μέσα. Ομοίως, οι μαύρες τρύπες στο διάστημα περικυκλώνονται από σφαίρες φωτονίων (φως) - μία περιοχή όπου η βαρύτητα είναι τόσο ισχυρή, λόγω της πυκνότητας της μαύρης τρύπας, που αναγκάζει το φως να ταξιδεύει σε τροχιά.
Και τα φωτόνια παραμένουν εκεί, σε μία επισφαλή ισορροπία. Δεν πέφτουν στην τρύπα ούτε μπορούν να δραπετεύσουν, παρά μόνο τίθενται σε τροχιά γύρω από την μαύρη τρύπα. Οι αστρονομικές μαύρες τρύπες κάμπτουν τον χωροχρόνο σε μία διαρκώς καταρρέουσα δίνη.
Μία απεικόνιση του πως θα φαινόταν μία μαύρη τρύπα, η πυκνότερη κατάσταση ύλης, από τη NASA. Η μαύρη τρύπα έχει τόσο δυνατή βαρύτητα που το φως κάμπτεται σημαντικά προς το μέρος της, προκαλώντας ασυνήθιστες οπτικές στρεβλώσεις. Κοντά στη μαύρη τρύπα, μπορείτε να δέιτε ολόκληρο τον ουρανό - το φως από κάθε κατεύθυνση κάμπτεται γύρω της και επιστρέφει σε εσάς.
Για να εντοπίσουν τις ωκεάνιες “μαύρες τρύπες”, οι επιστήμονες εξέτασαν εικόνες δορυφόρου, σχεδιασμένου να εντοπίσει τα υδάτινα ισοδύναμα των μαύρων τρυπών, στο ρεύμα Agulhas, στον Ινδικό Ωκεανό. Μέσα σε ένα διάστημα τριών μηνών, βρέθηκαν δύο περιπτώσεις δινών που ξεπηδούσαν από το ρεύμα Agulhas και μιμούνταν τη συμπεριφορά μίας μαύρης τρύπας.
Σε νέα μελέτη τους, που δημοσιεύεται στο επιστημονικό περιοδικό Journal of Fluid Mechanics, οι φυσικοί περιγράφουν την τεχνική με την οποία εντόπισαν τις γιγάντιες δίνες, τα κλειστά όρια των οποίων τις μετατρέπουν σε μεταφορείς νερού, σε ρυθμούς 30% πιο γρήγορα από όσο υπολογιζόταν. Συνολικά, καταγράφηκαν επτά τέτοιες υδάτινες “μαύρες τρύπες”.
Οι δίνες ανιχνεύονται από την περιστροφή των άκρων-ορίων τους, τα οποία οι επιστήμονες βρήκαν ότι είναι αξιόπιστοι δείκτες στροβίλου στο εσωτερικό τους, βασισμένοι στην πρωτοποριακή έρευνα του Stephen Hawking για τις μαύρες τρύπες. Υπέθεταν ότι κάθε υδάτινη δίνη θα περιείχε στο εσωτερικό της μοναδικότητα, όπως οι μαύρες τρύπες αναμένεται να περιέχουν μοναδικότητες (χωροχρονικές ανωμαλίες) Penrose-Hawking. Και είχαν δίκαιο.
Απλοϊκά, οι δίνες είναι σαν ένα συνεκτικό νησί νερού, σε έναν – κατά τα άλλα – ταραχώδη ωκεανό. Ό,τι βρίσκεται παγιδευμένο στο εσωτερικό τους δεν μπορεί να δραπετεύσει. Ως εκ τούτου, αλλά και λόγω της παροδικής φύσης τους, “δημιουργούν κινούμενες οάσεις για τη θαλάσσια τροφική αλυσίδα και δυνητικά, επιδρούν ακόμα και στην κλιματική αλλαγή, μέσω της μεταφοράς αλατότητας και θερμοκρασίας, σε διαφορετικές περιοχές”, αναφέρουν στο arXiv οι επιστήμονες.
Απεικόνιση της κίνησης των ωκεάνιων "μαύρων τρυπών", στο Νότιο Ατλαντικό, κατά τη διάρκεια περιόδου 225 ημερών (φωτο: G. Haller and F.J. Beron-Vera/arXiv:1308.2352v1)
Αιχμαλωτίζουν οτιδήποτε επιπλέει κοντά τους και το καταπίνουν. Τελικά, όλες οι δίνες παρουσιάζουν διαρροή. Αλλά μπορούν να παραμείνουν συνεκτικές μέχρι και για ένα έτος ή περισσότερο, με έναν πυρήνα που δεν έχει διαρροές. Όσο δεν παρουσιάζουν διαρροή είναι “μαθηματικά ανάλογα” για τις μαύρες τρύπες – κάνουν, δηλαδή, με το νερό, ό,τι οι μαύρες τρύπες κάνουν με το φως.
Η δυνατότητα εφαρμογής των ίδιων μαθηματικών αρχών τόσο σε ρεύματα νερού στη Γη όσο και στις μαύρες τρύπες στο διάστημα είναι μία απροσδόκητη παρενέργεια της θεωρίας της γενικής σχετικότητας. Οι φυσικοί εξέφρασαν τη μεγάλη έκπληξή τους για την εύρεση πραγματικών παραδειγμάτων που συνδέονται τόσο στενά με τις θεωρητικές εξισώσεις.
Τα αποτελέσματα των ερευνών τους αναμένεται να βοηθήσουν στην επίλυση ενός αριθμού ωκεάνιων μυστηρίων, όπως ερωτήματα γύρω από την κλιματική αλλαγή και τα μοτίβα περιβαλλοντικής ρύπανσης.
pathfinder
logioshermes
ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΕΣ
ΜΟΙΡΑΣΤΕΙΤΕ
ΔΕΙΤΕ ΑΚΟΜΑ
ΠΡΟΗΓΟΥΜΕΝΟ ΑΡΘΡΟ
Το σαπούνι το καλύτερο μονωτικό υλικό – Έρευνα
ΕΠΟΜΕΝΟ ΑΡΘΡΟ
20 πράγματα που δεν κάνουν οι ευτυχισμένοι άνθρωποι
ΣΧΟΛΙΑΣΤΕ
