Gravitationsvågor lämnar avtryck i atomers ljus

 

Bild https://www.su.se  gravitationsvåg som ger spontan utstrålning och avtryck. Källa: Stockholms universitet.

Gravitationsvågor är krusningar i rumtiden som produceras av våldsamma kosmiska händelser, såsom sammanslagning av svarta hål. Hittills har direkta upptäckter förlitat sig på att mäta små avståndsförändringar med instrument i kilometerskala. I en ny teoretisk studie som godkänts för publicering i Physical Review Letters föreslår forskare vid Stockholms universitet, Nordita och Tübingens universitet en okonventionell metod. Metoden att spåra hur gravitationsvågor omformar ljuset som avges av atomer. Arbetet beskriver en möjlig upptäcktsväg, men en experimentell demonstration återstår ännu i framtiden.

När atomer tillförs energi avger de  ljus med en karakteristisk frekvens. En kvantprocess som kallas spontan emission. Detta sker genom  interaktion med det kvantmekaniska elektromagnetiska fältet.

"Gravitationsvågor modulerar kvantfältet, vilket i sin tur påverkar spontan emission," beskriver Jerzy Paczos, doktorand vid Stockholms universitet. "Denna modulering kan förskjuta frekvenserna hos emitterade fotoner."

Forskarteamet förutspår att emissionen blir riktningsberoende genom att atomer emitterar fotoner i samma takt. Något som är anledningen till att denna effekt har förbisetts fram till nu. Men fotonfrekvenserna varierar dock med emissionsriktningen. Detta riktade spektrala mönster antas koda vågens riktning och polarisation och kan hjälpa till att skilja signalen från brus.

Lågfrekventa gravitationsvågor är ett viktigt mål för framtida rymdbaserade observatorier. Författarna noterar att smala optiska övergångar som används i atomklocksplattformar erbjuder långa interaktionstider vilket potentiellt gör kallatomsystem till en lovande testbädd.

Atomerna avger ljus likt en musikanläggning som håller en stadig ton. Med skillnaden, att en gravitationsvåg förändrar hur tonen låter i olika riktningar. "Våra fynd kan öppna vägen mot bättre gravitationsvågsmätning, där den relevanta atomära ensemblen är i millimeterskala," beskriver Navdeep Arya, postdoktoral forskare vid Stockholms universitet. "En grundlig bulleranalys är nödvändig för att bedöma praktisk genomförbarhet, men våra första uppskattningar ser lovande ut."

Närkontakt mellan två heta stjärnor lämnade avtryck.

 

Bild https://www.colorado.edu Stjärnbilden Stora hunden syns på natthimlen. Beta Canis Majoris finns i slutet av hundens "framben", medan Epsilon Canis Majoris sitter i slutet av "bakbenet." (Källa: CC-bild av Till Credner via Wikimedia Commons)

För nästan 4,5 miljoner år sedan rörde två stora, heta stjärnor nära jordens sol. De lämnade efter sig ett spår i moln av gas och damm som virvlar precis bortom vårt solsystem än idag.

Denna upptäckt visas i ny forskning ledd av Michael Shull, astrofysiker vid University of Colorade Boulder och publicerad den 24 november i The Astrophysical Journal. 

Jordens solsystem omges av det som forskare kallar de "lokala interstellära molnen." Dessa tunna klumpar av gas och damm består mestadels av väte- och heliumatomer och sträcker sig cirka 30 ljusår från ände till ände. Förbi det och vår sol existerar i en del av galaxen som kallas "den lokala varma bubblan", där gas och damm är relativt sällsynta.

Shull beskriver att förståelsen av dessa egenskaper är viktig eftersom de kan ha påverkat livets utveckling på jorden under miljontals år.

"Det faktum att solen befinner sig inne i denna molnuppsättning som kan skydda oss från den joniserande strålningen kan vara en viktig del av vad som gör jorden livsvänlig idag," beskriver Shull, professor emeritus vid institutionen för astrofysik och planetvetenskap vid CU Boulder.

I den nya forskningen använde han och hans kollegor en serie ekvationer, eller modeller, för att katalogisera de krafter som har format vårt hörn av galaxen över tid.

Gruppen undersökte särskilt två stjärnor: Epsilon Canis Majoris, ibland kallad Adhara, och Beta Canis Majoris, eller Mirzam.

Idag finns dessa stjärnor i fram- och bakbenen på stjärnbilden Stora hunden,." Baserat på teamets beräkningar rusade de troligen förbi vår sol för cirka 4,4 miljoner år sedan på ett avstånd av 30 till 35 ljusår en nära beröring i kosmiska termer.

I processen utsände dessa stjärnor, som är mycket varmare än solen, kraftig ultraviolett strålning. Den strålningen "joniserade" de lokala molnen, tog bort elektroner från väte- och heliumatomerna och lämnade dem med en positiv laddning något som forskare fortfarande kan se idag.

"Om du tänker tillbaka 4,4 miljoner år skulle dessa två stjärnor ha varit fyra till sex gånger ljusare än Sirius är idag. Epsilon och Beta Canis Majoris bidrog sannolikt lika mycket till joniseringen av solens lokala moln som den heta gasen i den lokala bubblan.

Stjärnorna finns i dag mer än 400 ljusår från jorden De är B-stjärnor stjärnor som tenderar att leva snabbt och hårt. Epsilon och Beta Canis Majoris kommer bara att brinna i högst 20 miljoner år till. De är ungefär 13 gånger mer massiva än vår sol och brinner vid cirka 21000 till 50000 grader Celcius att jämför med vår sols ligger ungefär 5500 grader Fahrenheit.

Epsilon och Beta Canis Majoris har därför inte lång tid kvar. Shull uppskattar att dessa stjärnor sannolikt kommer att använda sitt sista bränsle och bli supernovor inom de närmaste miljonerna åren. Men de finns så långt från oss att det inte kommer att påverka vårt solsystem.

Skydda folk som inte har rätt att vara här är ett konstigt svenskt ställningstagande. Varför ska vi då ha en myndighet för kontroll av vilka som ska få uppehållstillstånd? Människans behov av att synas för framtidens mänsklighet har alltid funnits

Kilroy was here. Orden som sedan andra världskriget blivit en synonym på att någon varit här, kan ses som handavtrycken enligt nedan. Någon var där och ville synas med sina avtryck till framtiden.

Citat: De tidigare äldsta dateringarna av grottkonst, från Spanien och Frankrike, är knappt 40,000 år. En av händerna på Sulawesi dateras nu till cirka 40,000 år medan grisen har målats för cirka 35,000 år sedan.  Slut citat.

Människans behov av att lämna något för framtiden och inte bara försvinna för alltid utan att ha lämnat något efter sig har alltid funnits. Stora bokverk har skrivits som arv, skulpturer arbetats fram som ska visa en person för framtidens folk. Pyramider byggts över en Farao.

Men de flesta avtrycken är borta och blev kortlivade. Därför är dessa handavtryck unika. Om det är personer med makt som lämnat sina avtryck eller vanliga nomader som lyckats göra dessa avtryck till evigheten kommer vi knappast att få veta. Men avtrycken är ett bevis på att människorna velat göra avtryck med sina händer för att visa att de var människor som gjorde detta och inte gudar.

I Sverige ses papperslösa som legala innevånare i Sverige som bör ha samma rättigheter som legala innevånare. Varför vi då ska ha en migrationsbyrå som ska besluta om vilka som ev. kan få stanna här är en gåta.

Citat: EU-länderna inleder en omfattande insats mot papperslösa och smuggelligor --- Insatsen går ut på att stoppa människosmugglare och kartlägga flyktingars väg in i unionen. --- Ett av huvudmålen för operationen är att "gripa illegala migranter". Slut citat.

Det låter helt riktigt för en laglydig person. Men så kommer konstiga svenska uttalanden som följande…

Citat: att man ska prioritera en jakt på papperslösa med ett slags förevändning att man ska ta in information om smuggelverksamhet. Det känns helt oacceptabelt och sänder helt fel signaler, säger hon och uppmanar svensk polis att avstå från att delta i Mos Maiorum.

– Just nu är det viktigaste att stoppa den här insatsen, säger hon. Slut citat.

Så vi ska låta flyktingar komma in och utredningar av deras rätt till att vara här vara värda noll?

Om de inte får uppehållstillstånd ska de enligt sista citatet från artikeln, där mer finns av ovanstående diskussion, likväl få röra sig öppet i vårt land.

Varför har vi då gränskontroller eller migrationsbyrå? Det är en gåta. Då kunde vi likväl ha samma system som i USA under massinvandringen dit på 1800-talet en stämpel och du är innevånare i landet.

Men då fick var och en klara sig själv, idag och här ska våra skattepengar gå till att ge flyktingar bostad och jobb medan många svenskar fått stå tillbaks både på bostads- och arbetsmarknaden.