Μαύρες τρύπες «προκαλούν πρόωρη εμμηνόπαυση σε γαλαξίες». 'Live fast, die young' galaxies lose the gas that keeps them alive

Όταν βρεθούν σε φάση παροξυσμού μπορούν να εκτοξεύσουν μακριά το πολύτιμο αέριο από το οποίο γεννιούνται νέα άστρα. This is an image showing galaxy J0836, the approximate location of the black hole residing at the galaxy's core, and the expelled gas reservoir. Credit: The International Centre for Radio Astronomy Research; BY-ND

Μαύρες τρύπες που κρύβονται στα κέντρα νεαρών γαλαξιών δεν αποκλείεται να τους προκαλούν τελικά εμμηνόπαυση, υποστηρίζει διεθνής ομάδα αστρονόμων: όταν βρεθούν σε φάση παροξυσμού, οι μαύρες τρύπες μπορούν να εκτοξεύσουν μακριά το πολύτιμο αέριο από το οποίο γεννιούνται νέα άστρα.

Οι κοσμικές διεργασίες

Οι περισσότεροι γαλαξίες χρειάζονται δύο ή και περισσότερα δισεκατομμύρια χρόνια για να εξαντλήσουν το διαθέσιμο αέριο υδρογόνο και να πάψουν έτσι να γεννούν νέα άστρα. Ορισμένοι όμως δείχνουν να γερνούν ταχύτερα και μένουν «στείροι» σε λιγότερο από ένα δισ. χρόνια.

Η νέα μελέτη, η οποία δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society», εξετάζει για πρώτη φορά τέσσερις γαλαξίες που δείχνουν να βρίσκονται σε τέσσερα διαφορετικά στάδια της μετάβασης προς αυτήν την εμμηνόπαυση. Όλοι τους έδειχναν να είχαν χάσει σχετικά πρόσφατα το απόθεμα αερίου τους, χωρίς όμως να είναι σαφές το γιατί. Η εξήγηση ότι κάποιος άλλος γαλαξίας έκλεψε το πολύτιμο αέριο με τη βαρυτική έλξη του δεν φαίνεται να ευσταθεί, αφού οι νεόκοποι γαλαξίες δεν έχουν ορατούς γείτονες.

Ο γαλαξίας

Το νέφος αερίου ίσως εκτινάχθηκε από τον γαλαξία λόγω της μαύρης τρύπας που πρέπει να κρύβεται στην καρδιά του. Galaxies can die early because the gas they need to make new stars is suddenly ejected, new research suggests. Most galaxies age slowly as they run out of raw materials needed for growth over billions of years. But a pilot study looking at galaxies that die young has found some might shoot out this gas early on, causing them to redden and kick the bucket prematurely. (Προσαρμογή από ICRAR, BY-ND)

Η πιο ενδιαφέρουσα από τις τέσσερις περιπτώσεις ήταν ο γαλαξίας J0836, δίπλα στον οποίο εντοπίστηκε μια γιγάντια μάζα αερίου. Οι ερευνητές πιστεύουν ότι το αέριο αυτό δεν αποκλείεται να προέρχεται από τον γαλαξία και να εκτινάχθηκε για κάποιο λόγο στο διάστημα.

Οι περισσότεροι γαλαξίες είναι γνωστό ότι κρύβουν στα κέντρα τους μαύρες τρύπες εξαιρετικά μεγάλης μάζας. Το υδρογόνο του J0836 θα μπορούσε να είχε εκτιναχθεί από την μαύρη τρύπα αν την πλησίαζε σε τέτοια απόσταση ώστε να μην παγιδευτεί από το βαρυτικό πεδίο της, αλλά να επιταχυνθεί απότομα και να εκσφενδονιστεί. Θα μπορούσε επίσης να είχε εκτιναχθεί προς τα έξω λόγω της ακτινοβολίας που εκπέμπουν άλλα αντικείμενα λίγο πριν χαθούν για πάντα μέσα στη μελανή οπή.

Οι ερευνητές αναγνωρίζουν ότι απαιτούνται περαιτέρω μελέτες για να επιβεβαιωθεί η θεωρία τους για την γαλαξιακή πρόωρη γήρανση. Οι υποψίες όμως υπάρχουν, και κάθε γαλαξίας που σχεδιάζει να αποκτήσει κι άλλα παιδιά καλά θα κάνει να προσέχει το τέρας που κρύβεται στην καρδιά του.

Χημικές αλλαγές στο DNA «δείχνουν πόσο θα ζήσετε». DNA clock helps to get measure of people's lifespans

Frida Kahlo, En Pensant à la mort, Détail le Visage, While Thinking of death, Detail the Face, 1943. Πόσος χρόνος σaς απομένει; Τα επίπεδα μεθυλίωσης ίσως δίνουν μια απάντηση. A biological clock that provides vital clues about how long a person is likely to live has been discovered by researchers. Researchers studied chemical changes to DNA that take place over a lifetime, and can help them predict an individual's age. By comparing individuals' actual ages with their predicted biological clock age, scientists saw a pattern emerging.

Χημικές αλλαγές του DNA που ρυθμίζουν την ενεργοποίηση και απενεργοποίηση γονιδίων μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως προγνωστικός δείκτης για το προσδόκιμο ζωής, αναφέρει διεθνής ομάδα ερευνητών.

Η μελέτη βασίστηκε σε προηγούμενες έρευνες, οι οποίες είχαν δείξει ότι η βιολογική ηλικία ενός ανθρώπου μπορεί να εκτιμηθεί από τα επίπεδα «μεθυλίωσης» του DNA.

Οι χημικοί διακόπτες της λειτουργίας των γονιδίων

Τα επίπεδα μεθυλίωσης που ρυθμίζουν τη λειτουργία των γονιδίων λειτουργούν ως «επιγενετικό ρολόι» της ζωής. Researchers studied chemical changes to DNA that take place over a lifetime, and can help them predict an individual's age. By comparing individuals' actual ages with their predicted biological clock age, scientists saw a pattern emerging. Credit: © illarionova / Fotolia

Μεθυλίωση ονομάζεται η χημική τροποποίηση του DNA με την προσθήκη ομάδων μεθυλίου. Οι μεθυλομάδες δεν αλλάζουν την αλληλουχία των βάσεων του DNA, λειτουργούν όμως ως «επιγενετικοί παράγοντες», δηλαδή ως χημικοί διακόπτες που ρυθμίζουν τη λειτουργία των γονιδίων.

Στη νέα μελέτη, ερευνητές από τη Βρετανία, τις ΗΠΑ και την Αυστραλία, αναφέρουν ότι οι άνθρωποι των οποίων η πραγματική ηλικία είναι μικρότερη από τη βιολογική ηλικία, όπως αυτή μετράται από τα επίπεδα μεθυλίωσης, είναι πιθανότερο να πεθάνουν σε σχετικά μικρή ηλικία.

Αντίστοιχα, τα άτομα των οποίων η βιολογική ηλικία είναι μικρότερη από την πραγματική είναι πιθανότερο να φτάσουν σε μεγάλη ηλικία.

Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε δεδομένα από τέσσερις προηγούμενες μελέτες, με άσχετο αντικείμενο, οι οποίες παρακολούθησαν σχεδόν 5.000 ηλικιωμένους εθελοντές για διάστημα μέχρι 14 χρόνια. Η βιολογική τους ηλικία εκτιμήθηκε από τα επίπεδα μεθυλίωσης σε δείγματα αίματος που είχαν δώσει στην αρχή των μελετών.

Ισχυρή σύνδεση των επιπέδων μεθυλίωσης με τον πρόωρο θάνατο

The team have found clues in DNA that can show how long we will live. GETTY

Η ανάλυση έδειξε ότι η σχέση των επιπέδων μεθυλίωσης με τον πρόωρο θάνατο παρέμεινε ισχυρή ακόμα και όταν οι ερευνητές στάθμισαν τα αποτελέσματα για παράγοντες όπως το κάπνισμα, ο διαβήτης και τα καρδιαγγειακά προβλήματα.

«Είναι επομένως δυνατό να σκεφτεί κανείς τη μεθυλίωση του DNA ως "επιγενετικό ρολόι" που μετρά τη βιολογική ηλικία και τρέχει ταυτόχρονα, αλλά όχι πάντα παράλληλα, με τη χρονολογική ηλικία, και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε προβλέψεις για το προσδόκιμο ζωής» γράφουν οι ερευνητές στην επιθεώρηση Genome Biology.

Η μεθυλίωση του DNA είναι μια διαδικασία που επηρεάζει πολλά γονίδια και συμβαίνει σε όλη τη διάρκεια της ζωής, ωστόσο ο λόγος για τον οποίο οι άνθρωποι διαφέρουν μεταξύ τους ως προς τα επίπεδα μεθυλίωσης παραμένει άγνωστος.

Περιβαλλοντικοί και γενετικοί παράγοντες πιθανώς υπεύθυνοι

Οι ερευνητές υποψιάζονται ότι οι διαφορές οφείλονται τόσο σε περιβαλλοντικούς όσο και σε γενετικούς παράγοντες. Τα ευρήματά τους, πάντως, θα πρέπει να επιβεβαιωθούν με περαιτέρω μελέτες.

Τα αρχέγονα βαρυτικά κύματα παραμένουν «ασύλληπτα». Planck: gravitational waves remain elusive

Η περιοχή του ουρανού όπου υποτίθεται ότι είχαν εντοπιστεί ίχνη βαρυτικών κυμάτων. Despite earlier reports of a possible detection, a joint analysis of data from ESA’s Planck satellite and the ground-based BICEP2 and Keck Array experiments has found no conclusive evidence of primordial gravitational waves. This image shows a patch of the southern sky and is based on observations performed by ESA’s Planck satellite at microwave and sub-millimetre wavelengths. Credit: (ESA/Planck Collaboration. M.-A. Miville-Deschênes, CNRS – Institut d’Astrophysique Spatiale, Université Paris-XI, Orsay)

«Συγγνώμη λάθος», λένε τώρα οι ερευνητές που έγιναν πρωτοσέλιδο τον περασμένο Μάρτιο όταν ανακοίνωσαν ότι ανίχνευσαν αρχέγονα βαρυτικά κύματα. Το σήμα προερχόταν τελικά από την σκόνη που υπάρχει μέσα στον Γαλαξία μας, και όχι από τις πρώτες στιγμές μετά τη γέννηση του Σύμπαντος.

Ο ισχυρισμός αποσύρθηκε έπειτα από την ολοκλήρωση ανάλυσης που διήρκεσε έναν ολόκληρο χρόνο και συνέκρινε τα δεδομένα της επίμαχης μελέτης με παρατηρήσεις του ευρωπαϊκού διαστημικού τηλεσκοπίου Planck.

Τα κύματα

This artist’s impression shows how photons in the Cosmic Microwave Background (CMB, as detected by ESA’s Planck space telescope) are deflected by the gravitational lensing effect of massive cosmic structures as they travel across the Universe. Gravitational lensing creates tiny, additional distortions to the mottled pattern of the CMB temperature fluctuations. A small fraction of the CMB is polarised; one component of this polarised light, B-modes, have been given an additional signature by gravitational lensing. This imprint has been found for the first time by combining data from the ground-based South Pole Telescope and ESA’s Herschel space observatory. Credit: ESA and the Planck Collaboration

Τα βαρυτικά κύματα είναι θεωρητικές ρυτιδώσεις στο χωροχρόνο οι οποίες διαδίδονται σαν κύμα με την ταχύτητα του φωτός -ουσιαστικά συμπιέζουν το χώρο σε μία κατεύθυνση και τον τεντώνουν προς μια άλλη. Η ύπαρξή τους προβλέφθηκε τo 1916 από τον Άλμπερτ Άινσταϊν ως συνέπεια της Γενικής Σχετικότητας, μέχρι σήμερα όμως δεν έχει επιβεβαιωθεί.

Η επίμαχη μελέτη αφορούσε ένα ιδιαίτερο είδος βαρυτικών κυμάτων, τα οποία υπολογίζεται ότι εμφανίστηκαν κατά τη φάση του λεγόμενου πληθωρισμού: μια φάση που διήρκεσε μόλις 10-32 δευτερόλεπτα και ανάγκασε το Σύμπαν να διογκωθεί απότομα, πιο γρήγορα κι από την ταχύτητα του φωτός.

Η θεωρία του πληθωρισμού, η οποία προτάθηκε ως εξήγηση για την παρατηρούμενη ομοιογένεια του Σύμπαντος, είναι σήμερα αποδεκτή από τους περισσότερους κοσμολόγους και θεωρητικούς φυσικούς, παραμένει όμως αναπόδεικτη.

Οι παρατηρήσεις

Το σήμα προερχόταν τελικά από την σκόνη που υπάρχει μέσα στον Γαλαξία μας. BICEP's South Pole telescope targeted what the team hoped was a relatively clean part of the sky.

Το εξειδικευμένο τηλεσκόπιο Bicep 2 στην Ανταρκτική αναζήτησε ίχνη των αρχέγονων βαρυτικών κυμάτων στη λεγόμενη μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου (CMB) -το αρχαίο υπόλειμμα μιας λάμψης που γέμισε τα πάντα όταν το νεαρό Σύμπαν έγινε ξαφνικά διαφανές περίπου 380.000 χρόνια μετά τη γέννησή του (σήμερα έχει ηλικία περίπου 13,8 δισ. ετών).

Οι ερευνητές γνώριζαν ότι η σκόνη μέσα στον Γαλαξία εκπέμπει κι αυτή μικροκύματα που μπορούν να επηρεάσουν της μετρήσεις της ακτινοβολίας CBM. Έπρεπε λοιπόν να υπολογίσουν τη συμβολή της σκόνης στο σήμα και να την αφαιρέσουν από τις μετρήσεις. Για να το κάνουν αυτό χρησιμοποίησαν συνολικά έξι διαφορετικά μοντέλα, ένα από τα οποία βασίστηκε σε χάρτη της ακτινοβολίας CBM τον οποίο ολοκλήρωσε σχετικά πρόσφατα το ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Planck.

Τα δεδομένα του Planck δεν είχαν δημοσιευτεί ακόμα όταν συντασσόταν η μελέτη, οπότε οι ερευνητές προχώρησαν στην ανορθόδοξη κίνηση να αντιγράψουν τα δεδομένα από μια διαφάνεια που παρουσιάστηκε σε συνέδριο. H επίσημη δημοσίευση των αποτελεσμάτων του Planck επέτρεψε τελικά τη διασταύρωση των δεδομένων του BICEP.

Έπειτα από έναν χρόνο ανάλυσης, οι υπεύθυνοι του Planck στην ευρωπαϊκή διαστημική υπηρεσία ESA αναφέρουν ότι το επίμαχο σήμα προέρχεται αποκλειστικά από την ακτινοβολία που εκπέμπει η σκόνη του δικού μας γαλαξία. Και αυτό σημαίνει ότι τα βαρυτικά κύματα και ο κοσμικός πληθωρισμός παραμένουν αναπόδεικτα φαινόμενα.

Zoom στο «Στόμα του Κτήνους». “The Mouth of the Beast”

Η νέα εικόνα από την κεφαλή του νεφελώματος η οποία δικαιολογεί τον χαρακτηρισμό που του έχουν προσδώσει οι ειδικοί. Like the gaping mouth of a gigantic celestial creature, the cometary globule CG4 glows menacingly in this image from ESO’s Very Large Telescope. Although it looks huge and bright in this image it is actually a faint nebula and not easy to observe. The exact nature of CG4 remains a mystery. Credit: ESO

Οι περισσότεροι ακούγοντας τον χαρακτηρισμό το «Χέρι του Θεού» θα σκεφτούν τον... Ντιέγκο Μαραντόνα. Οι αστρονόμοι πιθανότατα θα σκεφτούν το νεφέλωμα CG4 που εξαιτίας του σχήματος του σε ορισμένες εικόνες που έχουν τραβήξει τα επίγεια και διαστημικά τηλεσκόπια έχει λάβει αυτόν τον χαρακτηρισμό.

Άλλες εικόνες που εστιάζουν στην κεφαλή του νεφελώματος του προσδίδουν μια διαφορετική πιο «άγρια» εμφάνιση με τους αστρονόμους να του έχουν προσδώσει το χαρακτηρισμό «Το Στόμα του Κτήνους».

Εντυπωσιακή εικόνα από το νεφέλωμα CG4 που πιθανώς να αποτελέσει εργοστάσιο παραγωγής άστρων. This wide-field image shows a rich region of the sky in the constellation of Puppis (The Poop). At the centre lies the strange cometary globule CG4. Other interesting objects are also seen, including several much more distant spiral galaxies. This colour view was produced from images forming part of the Digitized Sky Survey 2. Credit: ESO and Digitized Sky Survey 2

Tα τηλεσκόπια του Νότιου Ευρωπαϊκού Παρατηρητηρίου (ESO) κατέγραψαν μια νέα εντυπωσιακή φωτογραφία του νεφελώματος CG4 που βρίσκεται σε απόσταση 1,300 ετών φωτός από εμάς στον αστερισμό της Πρύμνης.

Το νεφέλωμα CG4 σε όλη του την έκταση θυμίζει στους επιστήμονες... χέρι. The purple image of CG4 you see below also depicts CG4 “the hand of god” and comes from the Cerro Tololo Inter-American Observatory. This image was captured with a 64-megapixel mosaic imaging camera in the National Science Foundation’s Victor M. Blanco telescope.  Credit: T.A. Rector/University of Alaska Anchorage, T. Abbott and NOAO/AURA/NSF

Το νεφέλωμα αποτελείται από κοσμική ύλη (αέρια, σκόνη) που σύμφωνα με τους ειδικούς η ποσότητα αυτής της ύλης είναι αρκετή για να δημιουργήσει αρκετά αστέρια σαν τον Ήλιο. Η νέα εικόνα εστιάζει στην εντυπωσιακή κεφαλή του νεφελώματος.