Τρίτη, 22 Μαΐου 2012

Κάτι τρέχει με την σκοτεινή ύλη (συνέχεια...)


Πριν ένα μήνα περίπου είχα αναφερθεί σε μια εργασία που έδινε μια εκτίμηση της πυκνότητας της σκοτεινής ύλης στη γειτονιά του Ήλιου μας, που ήταν βασισμένη στην μέτρηση της κίνησης κάποιων γειτονικών αστέρων. Το αποτέλεσμα που ανέφερε η ερευνητική ομάδα που έκανε τον υπολογισμό ήταν ότι η πυκνότητα της σκοτεινής ύλης θα πρέπει να είναι 10 φορές μικρότερη από αυτό που εκτιμούσε ο κόσμος μέχρι τότε.
Το όλο αποτέλεσμα, όπως είχα αναφέρει και πριν ένα μήνα, στηρίζεται σε μια σειρά από παραδοχές, κάποιες από τις οποίες έχουν να κάνουν και με στοιχεία για την κατανομή των ταχυτήτων των αστέρων στην περιοχή μας (στοιχεία που δεν μπορούσαν να υπολογισθούν άμεσα από τις παρατηρήσεις των αστέρων).

Από ότι διαβάζω σήμερα στο Resonaances βγήκε μια νέα εργασία που επιτίθεται σε μία από τις παραδοχές, και συγκεκριμένα την υπόθεση ότι η καμπύλη περιστροφής (η καμπύλη που δίνει την ταχύτητα περιστροφής των αστέρων στο Γαλαξία ως συνάρτηση της θέσης τους) παραμένει επίπεδη σε κάθε ύψος από τον δίσκο του Γαλαξία για την περιοχή του Ήλιου, δηλαδή αμφισβητεί την υπόθεση ότι $$\reverse\opaque\scriptsize{\frac{\partial V(R_0,Z)}{\partia R}=0}$$. Κάνοντας μια πιο ρεαλιστική εκτίμηση του $$\reverse\opaque\scriptsize{\frac{\partial V(R_0,Z)}{\partia R}}$$ με το ύψος, οι συγγραφείς της νέας εργασίας καταλήγουν να επιβεβαιώσουν τις μέχρι τώρα εκτιμήσεις για την πυκνότητα της σκοτεινής ύλης στην περιοχή μας. Περισσότερες λεπτομέρειες μπορεί να δει κανείς στο άρθρο στο Resonaances και στην ίδια την εργασία, της οποίας το abstract παραθέτω:
An analysis of the kinematics of 412 stars at 1-4 kpc from the Galactic mid-plane by Moni Bidin et al. (2012) has claimed to derive a local density of dark matter that is an order of magnitude below standard expectations. We show that this result is incorrect and that it arises from the invalid assumption that the mean azimuthal velocity of the stellar tracers is independent of Galactocentric radius at all heights; the correct assumption---that is, the one supported by data---is that the circular speed is independent of radius in the mid-plane. We demonstrate that the assumption of constant mean azimuthal velocity is physically implausible by showing that it requires the circular velocity to drop more steeply than allowed by any plausible mass model, with or without dark matter, at large heights above the mid-plane. Using the correct approximation that the circular velocity curve is flat in the mid-plane, we find that the data imply a local dark-matter density of $$\reverse\opaque \scriptsize{0.008 \pm 0.002 M_{\odot}/pc^3= 0.3 \pm 0.1 Gev/cm^3}$$, fully consistent with standard estimates of this quantity. This is the most robust direct measurement of the local dark-matter density to date.


Στη συνέχεια του προ μηνός άρθρου έκανα μια αναφορά σε μια εργασία που ισχυριζόταν ότι υπάρχουν ενδείξεις για σκοτεινή ύλη από την περιοχή του κέντρου του Γαλαξία, στις παρατηρήσεις κάποιων φωτονίων γάμμα του τηλεσκοπίου FERMI. Όπως μπορεί να δει κανείς, υπήρξε εξέλιξη και σε αυτό το θέμα με εργασίες που ασχολήθηκαν με το ενδεχόμενο της σκοτεινής ύλης να δίνει φωτόνια στα 130 GeV αλλά και εργασίες που έψαξαν περισσότερο τα δεδομένα του FERMI. Σήμερα λοιπόν βγήκε μία εργασία με τίτλο, "Spectral and spatial variations of the diffuse gamma-ray background in the vicinity of the Galactic plane and possible nature of the feature at 130 GeV" η οποία αμφισβητεί την ερμηνεία των προηγούμενων εργασιών σχετικά με τα παρατηρούμενα φωτόνια στην περιοχή των 130 GeV.
We study the properties of the diffuse gamma-ray background around the Galactic plane at energies 60 - 200 GeV. We find that the spectrum of this emission possesses spacial variations having significant features (excesses and dips) as compared to the average smooth (power law) component. The positions and shapes of these spectral features change with direction on the sky. We therefore argue, that the spectral feature around 130 GeV, found in several regions around the Galactic Center and the Galactic plane in [1204.2797,1205.1045], can not be interpreted with confidence as a gamma-ray line, but may be a component of the diffuse background and can be of instrumental or astrophysical origin. Therefore, the dark matter origin of this spectral feature becomes dubious.


Φυσικά το όλο θέμα παραμένει ανοιχτό και αναμένεται περισσότερη "αντιπαράθεση" σε επίπεδο δημοσιεύσεων.

Έτσι προχωρά η επιστήμη...

Κυριακή, 13 Μαΐου 2012

Communication breakdown (Ο Ήλιος και το τοπικό νέφος)




Και η κουβέντα γίνεται για την ανακοίνωση στο Science ότι δεν φαίνεται να σχηματίζεται στα όρια της ηλιόσφαιρας κάποιο κρουστικό κύμα όπως πίστευαν μέχρι πρόσφατα οι επιστήμονες. Η ανακοίνωση βασίζεται σε δεδομένα του δορυφόρου IBEX, τα ευρήματα του οποίου τα είχαμε συζητήσει και παλιότερα εδώ.

Δεν θα μπω στο περιεχόμενο της ανακοίνωσης, αφού δεν έχω πρόσβαση στο άρθρο και έτσι δεν μπορώ να ξέρω τι λένε οι συγγραφείς του. Αυτό όμως που μου κέντρισε την προσοχή είναι το πως έχει παρουσιαστεί η συγκεκριμένη είδηση σε σχέση με μία παράμετρο της όλης ιστορίας, τις επιπτώσεις της απουσίας του κρουστικού κύματος για την εισερχόμενη κοσμική ακτινοβολία στο ηλιακό σύστημα και κατ'επέκταση τη Γη.

Ξεκινάμε λοιπόν από την πάντα ενδιαφέρουσα περίπτωση του ΔΟΛ (ή και ΤΡΟΛ όπως θα ήταν πολύ ταιριαστό τελικά).

in.gr : Πως παρουσιάζει λοιπόν το in.gr την είδηση;
Όμως το γεγονός ότι η ηλιόσφαιρα δεν σχηματίζει κύμα κρούσης είναι στην πραγματικότητα καλά νέα για τη Γη: δεδομένου ότι δεν πιέζεται αρκετά ώστε να παραμορφώνεται και να εξασθενίζει, η ηλιόσφαιρα αναχαιτίζει καλύτερα τις λεγόμενες κοσμικές ακτίνες, φορτισμένα σωματίδια που θεωρούνται άκρως επικίνδυνα.

Όπως μάλιστα επισημαίνει ο Δρ ΜακΚόμας, η ύπαρξη μιας υγιούς αστρόσφαιρας γύρω από οποιοδήποτε άστρο είναι πιθανότατα απαραίτητη για την εμφάνιση ζωής, αλλιώς οι πλανήτες ουσιαστικά θα αποστειρώνονταν από την κοσμική ακτινοβολία.

Και αυτό σημαίνει ότι είναι πιθανότερο να ανακαλύψουμε εξωγήινη ζωή σε άστρα που δεν σχηματίζουν κύματα κρούσης καθώς κινούνται.

Η αναφερόμενη πηγή στο άρθρο είναι, Newsroom ΔΟΛ. Ας πάμε τώρα στο άλλο τέκνο του ΔΟΛ να δούμε τι λέει.

Το ΒΗΜΑ : Τι λέει λοιπόν το βήμα πάνω στο ίδιο ακριβώς θέμα, αυτό δηλαδή της προστασίας από την κοσμική ακτινοβολία;
Κατά την τροχιακή του κίνηση στο κέντρο του Γαλαξία το ηλιακό μας σύστημα περνά μέσα από διαφόρων ειδών νεφελώματα... Οταν ο Ηλιος περνά σχετικά γρήγορα μέσα από αυτά τα νεφελώματα, οι αλληλεπιδράσεις που προκαλούνται δημιουργούν ένα είδος ασπίδας που εμποδίζει την άκρως βλαβερή κοσμική ακτινοβολία να εισέλθει στο ηλιακό μας σύστημα.

Αυτή τη στιγμή το ηλιακό μας σύστημα κινείται προς το Τοπικό Νέφος... Επιστήμονες στις ΗΠΑ που παρατηρούν το φαινόμενο διαπίστωσαν ότι τη φορά αυτή ο Ηλιος κινείται προς το νεφέλωμα με μικρή ταχύτητα (23 χλμ/δευτ) και εκφράζουν την ανησυχία τους επειδή εκτιμούν ότι με αυτή τη ταχύτητα οι αλληλεπιδράσεις που θα προκληθούν δεν θα οδηγήσουν στη δημιουργία ασπίδας από την κοσμική ακτινοβολία.

Φοβούνται λοιπόν ότι η Γη θα είναι εκτεθειμένη στη βλαβερή ακτινοβολία που τυχόν θα διαρρεύσει στο ηλιακό μας σύστημα...

Η αναφερόμενη πηγή εδώ είναι... δεν βλέπω καμία.

Μάλιστα. Τι παρατηρούμε λοιπόν; Το μεν in.gr λέει ότι η απουσία κρουστικού κύματος είναι καλό πράγμα γιατί σημαίνει ότι το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου είναι "δυνατό" και θα διώξει τις κοσμικές ακτίνες, το δε ΒΗΜΑ λέει ότι η απουσία κρουστικού κύματος είναι κακό πράγμα γιατί το κρουστικό κύμα θα ήταν ασπίδα ενάντια στην είσοδο των κοσμικών ακτίνων στο ηλιακό σύστημα. Ενδιαφέρον.
Εδώ για αρχή πρέπει να επισημάνω δύο αστοχίες εκατέρωθεν.
Το ΒΗΜΑ δίνει την είδηση με τίτλο, "Ο Ηλιος εισέρχεται στο Τοπικό Νέφος", και το παρουσιάζει το θέμα σαν να γίνεται συζήτηση για την επερχόμενη είσοδο του Ήλιου σε κάποιο νέφος και το αν θα δημιουργηθεί ή όχι κρουστικό κύμα. Φυσικά, η είδηση δεν είναι αυτή. Η είδηση λέει ότι βγήκαν κάποια συμπεράσματα για την φύση της αλληλεπίδρασης της ηλιόσφαιρας με το μεσοαστρικό υλικό από το οποίο διέρχεται ο Ήλιος τώρα, αυτή τη στιγμή, αφού μιλάμε για την ύπαρξη ή μη κρουστικού κύματος τώρα, από τα τρέχοντα δεδομένα του IBEX. Ο Ήλιος είναι μέσα στο τοπικό αυτό νέφος.
Το in.gr δίνει την είδηση με τίτλο, "Ο Ήλιος κινείται μέσα στον Γαλαξία πιο αργά από ό,τι νομίζαμε", πράγμα το οποίο δεν έχει καμία επαφή. Τα συγκεκριμένα αποτελέσματα δεν μιλάνε για την κίνηση του Ήλιου στον Γαλαξία, αλλά για την σχετική κίνηση του Ήλιου ως προς το τοπικό νέφος. Δύο πράγματα που ατυχέστατα μπερδεύονται μεταξύ τους. Και ακόμα, το in.gr αφήνει να εννοηθεί ότι η απουσία κρουστικού κύματος συνεπάγεται ότι το μαγνητικό πεδίο της ηλιόσφαιρας είναι ισχυρότερο από ότι νομίζαμε. Αυτό όμως δεν ισχύει και για την ακρίβεια η απουσία κρουστικού κύματος και η τοπολογία που φαίνεται να έχει το μαγνητικό πεδίο (από τα δεδομένα του IBEX) της ηλιόσφαιρας υποδεικνύει αντιθέτως ισχυρότερο μεσοαστρικό μαγνητικό πεδίο, όπως είχαμε πει και στο θέμα για την Ηeliosheath.

Το ερώτημα λοιπόν είναι, η διχογνωμία είναι απλά ζήτημα σχιζοφρένειας του ΔΟΛ ή προκύπτει από κάπου αλλού. Κοιτάζοντας τις πηγές και άλλων φίλων που αναφέρουν την είδηση, βλέπω ότι υπάρχει γενικά ένα πρόβλημα στο πως έχει περάσει προς τα έξω το συγκεκριμένο κομμάτι της είδησης.
Οι αναφορές που δίνουν τα, physics4u, Πειράματα Φυσικής με Απλά Υλικά και physicsgg, εκτός από το ΔΟΛ, είναι το news.nationalgeographic.com, το sciencecodex.com, το sciencedaily.com και το newscientist.

Από αυτά, το ScienceDaily και το ScienceCodex δίνουν την ίδια είδηση, στην οποία δεν γίνεται κάποια σαφής αναφορά στο θέμα της προστασίας από την κοσμική ακτινοβολία. Τα δύο άρθρα απλά κλίνουν με την αναφορά:
"It's too early to say exactly what this new data means for our heliosphere. Decades of research have explored scenarios that included a bow shock. That research now has to be redone using the latest data," says McComas. "Already, we know there are likely implications for how galactic cosmic rays propagate around and enter the solar system, which is relevant for human space travel."

Δηλαδή, no comment.

Το άρθρο στο NewScientist έχει περισσότερες αναφορές πάνω στο θέμα:
Our star is moving through a cloud of interstellar gas too slowly to create a "sonic boom" that would shield the solar system from some galactic cosmic rays. The finding could help determine whether the sun's previous passage through interstellar clouds could have led to mass extinctions...
A shock wave ahead of our solar system would... affect which charged cosmic rays passed through, blocking lower-energy ones. The new observations suggest there is only a more gradual change in pressure – a bow wave, which might offer less protection...
Figuring out what effect the sluggish speed has on which cosmic rays first enter the solar system will allow researchers to piece together how the spectrum of cosmic ray energies changes from then to when they reach Earth's neighbourhood, where their spectrum is well measured...

Αφήνει δηλαδή μια υπόνοια (και σε ένα σημείο το λέει και πιο καθαρά) ότι η απουσία κρουστικού κύματος είναι κάτι κακό, αφού το κρουστικό κύμα θα έκοβε τουλάχιστον τις χαμηλής ενέργειας γαλαξιακές κοσμικές ακτίνες, αλλά στο τέλος μάλλον το αφήνει ανοιχτό το θέμα για διερεύνηση.

Τέλος, το National Geographic λέει:
The discovery suggests that the protective boundary separating our solar system from the rest of the galaxy is missing a bow shock, a major structural component thought to control the influx of high-energy cosmic rays...

The absence of a bow shock is significant, McComas said, because it may indicate that the heliosphere is actually more robust than thought.

With less pressure from outside material, the boundary region isn't being compressed and therefore weakened as much as expected, which means it should better repel cosmic rays.

And understanding exactly how the heliosphere acts as a gatekeeper for cosmic rays could help scientists evaluate the chances for life on other worlds...

Εδώ λοιπόν βλέπουμε ότι το National Geographic μας τα λέει και έτσι και γιουβέτσι... και σίγουρα προκαλεί σύγχυση και έχει και τον παραπλανητικό τίτλο, "The sun is moving through the Milky Way slower than previously thought, according to new data from a NASA spacecraft." που είδαμε και παραπάνω στο in.gr.

Αν με ρωτάει μετά από όλα αυτά κανείς, τελικά τι παίζει με την απουσία του κρουστικού κύματος, είναι καλό ή κακό για το θέμα της εισόδου της κοσμικής ακτινοβολίας στο ηλιακό σύστημα, η απάντηση είναι ότι δεν ξέρω και θα πρέπει να το σκεφτώ λίγο πιο σοβαρά για να βγάλω κάποιο συμπέρασμα, αλλά αν έπρεπε να πω κάτι, θα έλεγα ότι οι ασυνέχειες λειτουργούν με τέτοιο τρόπο που να ευνοούν τις ανακλάσεις και άρα μια περιοχή με κρουστικό κύμα σίγουρα θα λειτουργούσε σαν καθρέφτης για φορτισμένα σωματίδια, πολύ πιο αποτελεσματικά από μια περιοχή όπου το μαγνητικό πεδίο αλλάζει ομαλά, αλλά μπορεί να παίζουν και άλλοι παράγοντες που μου διαφεύγουν.


Μου φαίνεται ότι έγινα λίγο Σαραντάκος σήμερα με αυτό το post...