Το καρδιογράφημα του Ήλιου, Sun's Magnetic 'Heartbeat' Revealed

Μια από τις εικόνες της προσομοίωσης που δείχνει τις μαγνητικές διεργασίες στο εσωτερικό του Ήλιου. A simulation of magnetic fields at the time of solar maximum. CREDIT: University of Montreal Solar Physics Research Group

Ερευνητές στον Καναδά πραγματοποίησαν μια προσομοίωση η οποία έδειξε τις μαγνητικές διεργασίες που λαμβάνουν χώρα στο εσωτερικό του Ήλιου. Η μελέτη κρίνεται ως ιδιαίτερα σημαντική αφού οι συγκεκριμένες διεργασίες είναι αυτές που παράγουν τις ηλιακές εκλάμψεις καθώς και τις ηλιακές κηλίδες.

Οι χτύποι της καρδιάς του Ήλιου

Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Μόντρεαλ ένωσαν την ισχύ υπερυπολογιστών που διαθέτει το πανεπιστήμιο με ένα δίκτυο υπολογιστών στον Καναδά (το δίκτυο Calcul Quebec) δημιουργώντας έτσι στην ουσία έναν «υπερ-υπερυπολογιστή».

Στόχος των επιστημόνων ήταν να αποκρυπτογραφήσουν τη δραστηριότητα των μαγνητικών πεδίων στο εσωτερικό του μητρικού μας άστρου.– τους «ηλιακούς καρδιακούς παλμούς» όπως τους χαρακτηρίζουν. Αυτοί οι καρδιακοί παλμοί  παράγουν την ενέργεια που τροφοδοτεί τις ηλιακές εκλάμψεις και τις ηλιακές κηλίδες. Η προσομοίωση έδειξε ότι η πολικότητα των μαγνητικών πεδίων στο εσωτερικό του Ήλιου  αλλάζει (αντιστρέφεται) κάθε 40 έτη.

Tα εμπόδια

Οι εσωτερικές διεργασίες που συντελούνται στον Ήλιο αποτελούν διαχρονικό πεδίο έρευνας αλλά τα υπάρχοντα τεχνικά μέσα ακόμη και σήμερα δεν μπορούν να αποκαλύψουν με ακρίβεια τι συμβαίνει στο εσωτερικό του. Μάλιστα φαινόμενα όπως οι μεταβολές στη μορφή και τη ροή ενέργειας εξελίσσονται σε πολύ μικρό χώρο, μερικές δεκάδες ή εκατοντάδες μέτρα, γεγονός που δυσκολεύει ακόμη περισσότερο την ερευνητική προσπάθεια με δεδομένο το μέγεθος του Ήλιου που είναι περίπου ένα εκατομμύριο φορές μεγαλύτερος από της Γης.

«Είναι πρακτικά αδύνατο να αναπαραχθούν αυτές οι διεργασίες σε μια προσομοίωση» δήλωσε στην ιστοσελίδα διαστημικών θεμάτων Space.com ο Πολ Σαρμπονό, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας. Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια μέθοδο για να ξεπεράσουν τα προβλήματα και να πάρουν κάποια αποτελέσματα.

Αρχικά περιόρισαν στο μικρότερο εφικτό το εύρος της ανάλυσης που θα προσομοίωνε κατά προσέγγιση τις μαγνητικές διεργασίες στο εσωτερικό του Ήλιου στα δέκα χλμ.. Ακόμη και έτσι όμως η ενέργεια που θα παραγόταν στην προσομοίωση ήταν τόσο μεγάλη που δεν θα της επέτρεπε να «τρέχει» για αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα ώστε να συλλεχθούν αξιοποιήσιμα δεδομένα. Η προσομοίωση θα κατέρρεε, θα «ανατιναζόταν» από την υπερβολική ενέργεια όπως χαρακτηριστικά λέει ο Σαρμπονό.

Η προσομοίωση

Temperature variability on a model intended to approximate what goes on inside the sun. CREDIT: University of Montreal Solar Physics Research Group

Έτσι οι ερευνητές σχεδίασαν μια προσομοίωση στην οποία η ενέργεια θα άρχιζε να μεταλλάσσεται από την αρχική στην τελική της μορφή λίγο πριν η προσομοίωση «ανατιναχθεί». Με αυτόν τον τρόπο κατάφεραν να συλλέξουν ορισμένα στοιχεία.

«Δεν είναι καθόλου εύκολο να κάνεις τέτοιες παρεμβάσεις σε συστήματα όπως το μαγνητικό πεδίο του Ήλιου. Αν αρχίσεις να αποσπάς ενέργεια πολύ γρήγορα θα επηρεάσεις τη συνολική δυναμική του συστήματος. Παραδέχομαι ότι η προσομοίωση που αναπτύξαμε δεν είναι τέλεια αφού με τα υπάρχοντα τεχνικά μέσα δεν είναι εφικτή η μελέτη τέτοιων φαινομένων. Παρόλα αυτά αναδείχθηκαν δεδομένα που φωτίζουν ορισμένες διεργασίες του Ήλιου» καταλήγει ο Σαρμπονό. Η έρευνα δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Science».

Επιστήμονες «βλέπουν» τα όνειρά μας μέσω υπολογιστή. Scientists 'read dreams' using brain scans

Image: Chris Nurse, Wellcome Images

Ιάπωνες νευροεπιστήμονες ανακοίνωσαν ότι κατάφεραν να «δουν» σε ένα βαθμό τα όνειρα ανθρώπων με τη βοήθεια υπολογιστών, κάνοντας ένα ακόμα βήμα για αυτό που μερικοί θεωρούν μεγάλο επίτευγμα και άλλοι μεγάλο εφιάλτη: κάποια στιγμή τα μηχανήματα θα μπορούν να «διαβάζουν» τα όνειρα του καθενός.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον καθηγητή Γιουκιγιάσου Καμιτάνι των Εργαστηρίων Υπολογιστικής Νευροεπιστήμης ATR στο Κιότο, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό Science, σύμφωνα με το BBC, χρησιμοποίησαν την απεικονιστική τεχνική της λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας (fMRI), σε συνδυασμό με ειδικό λογισμικό ηλεκτρονικού υπολογιστή, και κατόρθωσαν να «διαβάσουν» με ποσοστό ακρίβειας 60% τις ονειρικές εικόνες που οι εθελοντές του πειράματος έβλεπαν, καθώς κοιμούνταν.

Ο Σίγκμουντ Φρόυντ το 1921.

Μπορεί ο «πατέρας» της ψυχανάλυσης Σίγκμουντ Φρόιντ να έδινε τεράστια σημασία στα όνειρα, όμως το γιατί ονειρεύονται οι άνθρωποι παραμένει ακόμα μυστήριο για την επιστήμη. «Δεν ξέρουμε σχεδόν τίποτε για τη λειτουργία του ονείρου» παραδέχτηκε η νευροεπιστήμονας Μασάκο Ταμάκι.

«Είχα την ισχυρή πεποίθηση όμως πως η αποκωδικοποίηση των ονείρων θα ήταν εφικτή, τουλάχιστον για ορισμένες πλευρές των ονείρων. Δεν εξεπλάγην από τα αποτελέσματα, αλλά ενθουσιάστηκα» δήλωσε ο Καμιτάνι.

Οι Ιάπωνες ερευνητές συνεργάστηκαν με τρεις εθελοντές που κοιμούνταν και ονειρεύονταν σε συνθήκες εργαστηρίου. Μόλις οι εθελοντές φαινόταν πως ονειρεύονταν (πριν το πρώτο στάδιο ύπνου REM), οι επιστήμονες τους ξυπνούσαν και τους ζητούσαν να περιγράψουν τι είχαν δει στον ύπνο τους. Αυτό επαναλήφθηκε πάνω από 200 φορές με καθέναν από τους τρεις συμμετέχοντες στο πείραμα.

Η παραμικρή ονειρική εικόνα, όσο εξωπραγματική και αν ήταν, καταγραφόταν από τους ερευνητές οι οποίοι στη συνέχεια ζήτησαν από τους εθελοντές, ενώ αυτή τη φορά ήταν ξύπνιοι, να δουν σε μια οθόνη υπολογιστή τις ίδιες εικόνες. Έτσι, οι επιστήμονες κατάφεραν να συσχετίσουν κάθε εικόνα με ένα νευρωνικό «αποτύπωμα» στον εγκέφαλο των εθελοντών. Με αυτό τον τρόπο δημιούργησαν μια μεγάλη βάση ψηφιακών-νευρωνικών δεδομένων, στην οποία παρόμοιες εικόνες ήταν ενταγμένες στην ίδια κατηγορία (π.χ. όνειρα σπιτιών, ξενοδοχείων και κάθε άλλου κτίσματος ταξινομήθηκαν ως «οικοδομές»).

Στο επόμενο στάδιο, οι εθελοντές έπεσαν ξανά για ύπνο, μόνο που τώρα πλέον οι εικόνες που δημιουργούσε ο εγκέφαλός τους στη διάρκεια του ονείρου (δηλαδή τα εναλλασσόμενα νευρωνικά μοτίβα), ήταν δυνατό να συσχετιστούν από το λογισμικό του υπολογιστή με συγκεκριμένες εικόνες που ήδη περιείχε η βάση δεδομένων. Επειδή οι ίδιες περιοχές του εγκεφάλου ενεργοποιούνται όταν κανείς βλέπει την ίδια εικόνα, είτε είναι ξύπνιος, είτε ονειρεύεται, το τελικό αποτέλεσμα ήταν ότι οι επιστήμονες μπορούσαν να «μαντέψουν» σε σημαντικό βαθμό τι περίπου ονειρεύονταν οι εθελοντές, πριν καν αυτοί ξυπνήσουν και περιγράψουν το όνειρό τους.

Brain activity correlated with the images that people saw in their dreams.

Οι Ιάπωνες ερευνητές προτίθενται να εμβαθύνουν την έρευνά τους στο πεδίο που λαμβάνει χώρα ο βαθύς ύπνος, στο μέσον της νύχτας, όπου οι άνθρωποι συνήθως βλέπουν και τα πιο ζωντανά όνειρά τους (στάδιο REM). Επιπλέον, θέλουν να προχωρήσουν κι άλλο την έρευνά τους για να διαπιστώσουν αν και κατά πόσο είναι δυνατό, μέσα από την καταγραφή, απεικόνιση και ανάλυση της εγκεφαλικής δραστηριότητας, να προβλέψουν άλλες πλευρές των ονείρων, πέρα από τις εικόνες, όπως τα συναισθήματα, τις μυρωδιές, τα χρώματα κ.α. που βιώνει κάποιος όταν ονειρεύεται.

Ο γνωσιακός νευροεπιστήμονας δρ Μαρκ Στόουκς του πανεπιστημίου της Οξφόρδης έκανε λόγο για «συναρπαστική έρευνα», η οποία μας φέρνει πιο κοντά στην εποχή που τα μηχανήματα θα διαβάζουν τα ανθρώπινα όνειρα, όμως επεσήμανε πως κάτι τέτοιο απέχει ακόμα πολλά χρόνια εωσότου γίνει πραγματικότητα. «Δεν υπάρχει πάντως κατ’ αρχήν κάποιος λόγος που να μην μπορεί να συμβεί κάτι τέτοιο. Η δυσκολία έγκειται κυρίως στη συστηματική συσχέτιση της εγκεφαλικής δραστηριότητας με τα φαινόμενα των ονείρων» είπε.

Προειδοποίησε όμως πως θα είναι σχεδόν αδύνατο στο μέλλον το ίδιο μηχανικό σύστημα αποκωδικοποίησης των ονείρων να μπορεί να «διαβάσει» τα όνειρα του καθενός: «Ποτέ δεν θα μπορούσαμε πραγματικά να φτιάξουμε ένα μηχάνημα που θα διαβάζει τα όνειρα του οποιουδήποτε. Τα όνειρα έχουν ένα ιδιοσυγκρασιακό χαρακτήρα για τον καθένα, συνεπώς η (ονειρική) εγκεφαλική δραστηριότητα ποτέ δεν θα είναι ομοιόμορφη για όλους».

Είδαν το φως να... γέρνει, Gravity-Bending Find Leads to Kepler Meeting Einstein

Καλλιτεχνική απεικόνιση της καμπύλωσης του φωτός που προέκυψε όταν ο λευκός νάνος πλησίασε κοντά στον κόκκινο νάνο. This artist's concept depicts a dense, dead star called a white dwarf crossing in front of a small, red star. The white dwarf's gravity is so great it bends and magnifies light from the red star. Image credit: NASA/JPL-Caltech

Διεθνής ερευνητική ομάδα έστρεψε τον φακό του διαστημικού τηλεσκοπίου Kepler σε ένα δυαδικό σύστημα που αποτελείται από ένα λευκό νάνο και έναν κόκκινο νάνο. Στόχος τους ήταν να μετρήσουν τη μάζα των δύο άστρων. Όμως οι παρατηρήσεις επέτρεψαν στους ερευνητές να γίνουν μάρτυρες και διαφόρων φαινομένων τα οποία βοηθούν στο να γίνει καλύτερη κατανόηση των κοσμικών διεργασιών που λαμβάνουν χώρα στη δημιουργία και εξέλιξη δυαδικών συστημάτων.

Η καμπύλωση και το παράδοξο

This chart shows data from NASA's Kepler space telescope, which looks for planets by monitoring changes in the brightness of stars. As planets orbit in front of a star, they block the starlight, causing periodic dips. The plot on the left shows data collected by Kepler for a star called KOI-256, which is a small red dwarf. At first, astronomers thought the dip in starlight was due to a large planet passing in front of the star. But certain clues, such as the sharpness of the dip, indicated it was actually a white dwarf -- the dense, heavy remains of a star that was once like our sun. In fact, in the data shown at left, the white dwarf is passing behind the red dwarf, an event referred to as a secondary eclipse. The change in brightness is a result of the total light of the system dropping. Image credit: NASA/Ames/JPL-Caltech

Ανάμεσα στα φαινόμενα που παρατήρησαν οι ερευνητές ήταν και η καμπύλωση του φωτός που σημειώθηκε όταν ο λευκός νάνος πλησίασε τον… σύντροφο του. Τα δεδομένα που προκύπτουν από τη συγκεκριμένη παρατήρηση θα βοηθήσουν τους επιστήμονες να διαπιστώσουν αν και σε τι ποσοστό είναι συμβατά με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας στην οποία ο Αϊνστάιν αναφέρει ότι η βαρύτητα καμπυλώνει το φως.

This artist's animation depicts an ultra-dense dead star, called a white dwarf, passing in front of a small red star. As the white dwarf crosses in front, its gravity is so great that it bends and magnifies the light of the red star. NASA's planet-hunting Kepler space telescope was able to detect this effect, called gravitational lensing, not through direct imaging, but by measuring a strangely subtle dip in the star's brightness. The red dwarf star is cooler and redder than our yellow sun. Its companion is a white dwarf, the burnt-out core of a star that used to be like our sun. Though the white dwarf is about the same diameter as Earth, 40 times smaller than the red dwarf, it is slightly more massive. The two objects circle around each other, but because the red dwarf is a bit less massive, it technically orbits the white dwarf. Kepler is designed to look for planets by monitoring the brightness of stars. If planets cross in front of the stars, the starlight will periodically dip. In this case, the passing object turned out to be a white dwarf not a planet. The finding was serendipitous for astronomers because it allowed them to measure the tiny "gravitational lensing" effect of the white dwarf, a rarely observed phenomenon and a test of Einstein's theory of relativity. These data also helped to precisely measure the white dwarf's mass. Credit: NASA/JPL-Caltech. Music: Andrey Avkhimovich (CC BY)

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο λευκός νάνος έχει μέγεθος παρόμοιο με εκείνο της Γης αλλά μάζα παρόμοια με εκείνη του Ήλιου. Είναι τόσο… βαρύς ώστε ο κόκκινος νάνος, αν και μεγαλύτερος σε μέγεθος, είναι αυτός που κινείται γύρω από τον λευκό γείτονα του. Η έρευνα θα δημοσιευθεί στο προσεχές τεύχος της επιθεώρησης «Astrophysical Journal».

Το αρχαιότερο σουπερνόβα, Hubble Breaks Record in Search for Farthest Supernova

This is a Hubble Space Telescope view looking long ago and far away at a supernova that exploded over 10 billion years ago. The supernova's light is just arriving at Earth because it has traveled more than 10 billion light-years (redshift 1.914) across space. The supernova, designated SN UDS10Wil, is nicknamed SN Wilson, after the 28th U.S. President, Woodrow Wilson. At the time it exploded, the universe was in its early formative years where stars were being born at a rapid rate. Astronomers spotted SN Wilson in December 2010 in the Cosmic Assembly Near-infrared Deep Extragalactic Legacy Survey (CANDELS) field. The small box in the top image pinpoints SN Wilson's host galaxy in the CANDELS survey. The image is a blend of visible and near-infrared light, taken by Hubble's Advanced Camera for Surveys and Wide Field Camera 3 (WFC3). The astronomers' search technique involved taking multiple near-infrared images with WFC3 spaced roughly 50 days apart over the span of three years, looking for a supernova's faint glow. The three bottom images, taken in near-infrared light with WFC3, demonstrate how the astronomers found the supernova. The image at far left shows the host galaxy without SN Wilson. The middle image, taken a year earlier, reveals the galaxy with SN Wilson. The supernova cannot be seen because it is too close to the center of its host galaxy. To detect the supernova, astronomers subtracted the left image from the middle image to see the light from SN Wilson, shown in the image at far right. The astronomers then used WFC3's spectrometer and the European Southern Observatory's Very Large Telescope to verify SN Wilson's distance and to decode its light, finding the unique signature of a Type Ia supernova.Credit: NASA, ESA, A. Riess (STScI and JHU), and D. Jones and S. Rodney (JHU)

Η διεθνής ομάδα αστρονόμων CANDELS εντόπισε τον πιο μακρινό και ταυτόχρονα αρχαιότερο υπερκαινοφανή αστέρα που έχει ανακαλυφθεί μέχρι σήμερα. Η συγκεκριμένη ομάδα ειδικεύεται στον εντοπισμό απομακρυσμένων σουπερνόβα και έχει ήδη ανακαλύψει περισσότερα από δέκα ηλικίας από 3-9 δισ. ετών. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι η αστρική έκρηξη που εντόπισαν τώρα συνέβη πριν από δέκα δισ. έτη. Αν οι υπολογισμοί τους είναι σωστοί τότε έχουμε να κάνουμε με τον πιο μακρινό και αρχαιότερο υπερκαινοφανή αστέρα που γνωρίζουμε.

Η ανακάλυψη

Εντοπίστηκε ο αρχαιότερος υπερκαινοφανής αστέρας στα βάθη του Σύμπαντος. Έχει ηλικία δέκα δισ. ετών!

Οι ερευνητές ανακάλυψαν τον υπερκαινοφανή αστέρα χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble και το τηλεσκόπιο VLT στη Χιλή. Το σουπερνόβα έλαβε την κωδική ονομασία SN UDS10WiL και είναι 350 εκατομμυρίων ετών, αρχαιότερο από τον προηγούμενο πιο απομακρυσμένο και πιο «ηλικιωμένο» υπερκαινοφανή.

Ο SN UDS10WiL ανήκει στην κατηγορία υπερκαινοφανών τύπου Ia που προκύπτουν από τη διάλυση ενός λευκού νάνου και οι εκρήξεις αυτές θεωρούνται πιο ισχυρές από εκείνες των άλλων τύπων αστρικών εκρήξεων.

Μια από τις εικόνες που έδωσε στη δημοσιότητα η ερευνητική ομάδα. Στο τετραγωνάκι στη μεγάλη εικόνα σημειώνεται το σημείο του Διαστήματος στο οποίο βρίσκεται ο πανάρχαιος υπερκαινοφανής και στο ένθετο τετραγωνάκι έχει γίνει μεγέθυνση της εικόνας ώστε να γίνει πιο ευδιάκριτος. Compass and Scale Image for SN UDS10Wil. Credit: NASA, ESA, and Z. Levay (STScI)

«Αυτή η ανακάλυψη ανοίγει ένα παράθυρο στο νεαρό Σύμπαν και φωτίζει τον μηχανισμό των υπερκαινοφανών. Το χρονικό σημείο στο οποίο σημειώθηκε η έκρηξη θα μας βοηθήσει να κάνουμε νέες μελέτες για το αν και πώς αυτές οι εκρήξεις επηρέασαν την εξέλιξη του Σύμπαντος και ειδικότερα τη διαστολή του» αναφέρει ο Ντέιβιντ Τζόουνς, αστρονόμος του Πανεπιστημίου Johns Hopkins. H ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση Astrophysical Journal».