Σάββατο, 30 Ιανουαρίου 2016

Έβαλαν GPS στο κοσμικό νέφος-καμικάζι. Monstrous Cloud Boomerangs Back to Our Galaxy

Η φωτογραφία αποτελεί σύνθεση διαφόρων εικόνων του νέφους Σμιθ που κατέγραψε το τηλεσκόπιο GBT και σε αυτό απεικονίζεται το νέφος ενώ κινείται προς την περιοχή του γαλαξία μας στην οποία βρίσκεται ο αστερισμός του Αετού. This composite image shows the size and location of the Smith Cloud on the sky. The cloud appears in false-color, radio wavelengths as observed by the Robert C. Byrd Green Bank Telescope in West Virginia. The visible-light image of the background star field shows the cloud's location in the direction of the summer constellation Aquila. The cloud is 15 degrees across in angular size — the width of an outstretched hand at arm's length. The apparent size of the full moon is added for comparison. Illustration Credit: NASA, ESA, and Z. Levay (STScI)

Ένα γιγάντιο νέφος βρίσκεται σε τροχιά σύγκρουσης με τον γαλαξία μας. Η σύγκρουση αναμένεται να προκαλέσει τη γέννηση εκατομμυρίων νέων άστρων. Η NASA έδωσε στη δημοσιότητα καινούργια στοιχεία και εικόνες του νέφους από τις τελευταίες παρατηρήσεις που έγιναν σε αυτό με επίγεια και διαστημικά τηλεσκόπια. Οι επιστήμονες γνωρίζουν πλέον την προέλευση, την ταχύτητα, την πορεία αλλά και την κατάληξη του νέφους. Ξέρουν το χρόνο, το σημείο αλλά και το αποτέλεσμα της σύγκρουσης.

Το νέφος

Με βάση τις πρόσφατες παρατηρήσεις NASA και ESA έφτιαξαν ένα χάρτη στο οποίο απεικονίζονται στην πρώτη εικόνα το που βρισκόταν το νέφος Σμιθ όταν ξεκίνησε την πορεία του προς τον γαλαξία μας, στη δεύτερη που βρίσκεται τώρα και στην τρίτη το σημείο στο οποίο θα συγκρουστεί και θα οδηγήσει στη γέννηση εκ. νέων άστρων. This diagram shows the 100-million-year-long trajectory of the Smith Cloud as it arcs out of the plane of our Milky Way galaxy and then returns like a boomerang. Hubble Space Telescope measurements show that the cloud, because of its chemical composition, came out of a region near the edge of the galaxy's disk of stars 70 million years ago. The cloud is now stretched into the shape of a comet by gravity and gas pressure. Following a ballistic path, the cloud will fall back into the disk and trigger new star formation 30 million years from now. Illustration Credit: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

Το νέφος ανακαλύφθηκε πριν από 50 χρόνια από τη νεαρή τότε αμερικανίδα αστρονόμο Γκέιλ Σμιθ και πήρε το όνομά της. Το νέφος «Σμιθ» εντοπίστηκε από την αστρονόμο να κινείται σε απόσταση δεκάδων χιλιάδων ετών φωτός από τον γαλαξία μας. Έκτοτε τα δεδομένα που είχαν συγκεντρώσει για το νέφος αυτό οι επιστήμονες δεν ήταν ικανά να αποκαλύψουν σημαντικά στοιχεία όπως η ταχύτητα, η κατεύθυνσή του κ.ά.

Τα τελευταία χρόνια τα ολοένα και πιο ισχυρά επίγεια και διαστημικά τηλεσκόπια επέτρεψαν την καλύτερη παρατήρηση του. Πριν από λίγο καιρό ερευνητές χρησιμοποιώντας τα τηλεσκόπια VLA και GBT εντόπισαν το νέφος σε απόσταση 8.000 ετών φωτός από τον Γαλαξία. Οι υπολογισμοί που έκαναν δείχνουν ότι αν το νέφος συνεχίσει να κινείται έτσι θα πέσει πάνω στον Γαλαξία σε περίπου 30 εκατομμύρια έτη. Νέες παρατηρήσεις που έγιναν με το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble αποκαλύπτουν σημαντικά δεδομένα για το νέφος.

Θα αναζωογονήσει τον Γαλαξία

The infalling Smith Cloud does not emit light at wavelengths that the Hubble Space Telescope is sensitive to. However, Hubble's Cosmic Origins Spectrograph can measure how the light from distant background objects is affected as it passes through the cloud. These measurements yield clues to the chemical composition of the cloud. By using these intergalactic forensics, Hubble astronomers trace the cloud's origin to the disk of our Milky Way. Combined ultraviolet and radio observations correlate to the cloud's infall velocities, providing solid evidence that the spectral features link to the cloud's dynamics. Illustration Credit: NASA, ESA, and A. Feild (STScI)

Οι επιστήμονες με βάση τα νέα δεδομένα εκτιμούν ότι το νέφος ξεκίνησε το ταξίδι του προς τον γαλαξία μας πριν από περίπου 70 εκ. έτη. Υπολογίζουν ότι το νέφος κινείται με ταχύτητα μεγαλύτερη από 1 εκ. χλμ/ώρα και θα συγκρουστεί με τον γαλαξίας μας σε περίπου 30. έτη. Η σύγκρουση αυτή εκτιμάται ότι θα οδηγήσει στη γέννηση περίπου δύο εκ. άστρων παρόμοιων με τον Ήλιο. Αναμένεται επίσης να οδηγήσει και στη γέννηση μεγάλου αριθμού άστρων που θα έχουν μικρή διάρκεια ζωής και θα αυτοκαταστρέφονται σε εκρήξεις σουπερνόβα.

Το «παράδοξο του Fermi» δεν είναι του Fermi κι ούτε είναι παράδοξο. The Fermi Paradox Is Not Fermi's, and It Is Not a Paradox

Παρά τα όσα διαβάζουμε συχνά, ο νομπελίστας πυρηνικός φυσικός Εnrico Fermi ουδέποτε ισχυρίστηκε πως δεν υπάρχουν εξωγήινοι ή ότι οι προσπάθειες αναζήτησής τους είναι μάταιες. Despite what you'll often read, the Nobel prizewinning nuclear physicist never suggested that aliens don't exist. Enrico Fermi (1901–1954).

Δυο μεγάλες ιδέες έρχονται και επανέρχονται στις συζητήσεις σχετικά με την αναζήτηση εξωγήινων πολιτισμών.

A graphical representation of the Arecibo message – Humanity's first attempt to use radio waves to actively communicate its existence to alien civilizations.

Η πρώτη είναι η εξίσωση Drake, που εκτιμά ότι στον Γαλαξία μας πιθανώς να υπάρχουν χιλιάδες πολιτισμοί, των οποίων τα σήματα θα μπορούσαμε να ανιχνεύσουμε.

Η δεύτερη είναι το επονομαζόμενο παράδοξο του Fermi. Σύμφωνα μ’ αυτό θα έπρεπε να είχαμε έρθει ήδη σε επαφή με τους εξωγήινους αν αυτοί υπήρχαν – διότι αναπόφευκτα θα είχαν εποικίσει τον Γαλαξία με διαστρικά ταξίδια – αλλά το γεγονός ότι δεν έχουμε δει κανένα τους ίχνος,  κάνει την αναζήτησή τους είναι άσκοπη.


O τίτλος «εξίσωση του Drake» είναι απολύτως γνήσιος: δημιουργήθηκε από τον αστρονόμο και πρωτοπόρο στην αναζήτηση εξωγήινης νοημοσύνης Frank Drake. Όμως το παράδοξο του Fermi είναι ένας μύθος. Πήρε το όνομα από τον πυρηνικό φυσικό Enrico Fermi, αλλά ουδέποτε διατυπώθηκε από τον ίδιο.

The Allen Telescope Array. Photo by Colby Gutierrez-Kraybill/Flickr under CC BY 3.0  via Wikimedia Commons 

Το παράδοξο του Fermi είναι λάθος να θεωρείται ως η απόδειξη μη ύπαρξης εξωγήινων πολιτισμών και στο λάθος αυτό βασίστηκε η αναστολή της αναζήτησης εξωγήινης νοημοσύνης. Σ’ αυτό αναφέρθηκε ο γερουσιαστής William Proxmire σαν επιχείρημα για την κατάργηση του προγράμματος SETI της NASA το 1981. Το πρόγραμμα ξανάρχισε μετά από τον αγώνα του Carl Sagan, για να σταματήσει ξανά το 1993 από τον γερουσιαστή Richard Bryan. Έκτοτε καμία έρευνα αναζήτησης εξωγήινης νοημοσύνης δεν χρηματοδοτήθηκε από την κυβέρνηση των ΗΠΑ, παρά το γεγονός ότι χιλιάδες νέοι πλανήτες σε τροχιά γύρω από άστρα σαν τον ήλιο μας έχουν ανακαλυφθεί πέρα από το πλανητικό μας σύστημα.

Los Alamos National Laboratory.

Ο Enrico Fermi, ο φυσικός που κατασκεύασε τον πρώτο πυρηνικό αντιδραστήρα, δεν δημοσίευσε ποτέ ούτε μια λέξη σχετική με τους εξωγήινους πολιτισμούς. Ο φυσικός Eric Jones κατέγραψε τις μαρτυρίες των Emil Konopinski, Edward Teller, και Herbert York που ήταν παρόντες στην περίφημη συζήτηση με τον Fermi, κατά τη διάρκεια του μεσημεριανού γεύματος στο Los Alamos το 1950 (ο Fermi πέθανε το 1954).

Το σκίτσο που έκανε τον Fermi να αναρωτηθεί για τους εξωγήινους: «που είναι όλοι αυτοί;»

Σύμφωνα μα τους αυτόπτες μάρτυρες, η συζήτηση περιστρεφόταν γύρω από μια γελοιογραφία του περιοδικού The New Yorker, όπου εξωγήινοι μεταφέρουν κάδους σκουπιδιών, κλεμμένους από τους δρόμους της Νέας Υόρκης. Και τότε ο Fermi αναρωτήθηκε: «μα που είναι;». Οι συνομιλητές του κατάλαβαν ότι αναφερόταν στο γεγονός ότι δεν έχουμε δει κανένα εξωγήινο διαστημόπλοιο, και η συζήτηση περιστράφηκε γύρω από τις δυνατότητες διαστρικών ταξιδιών. Ο Υοrk θυμήθηκε ότι ο Fermi, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι ο λόγος που δεν μας έχουν επισκεφτεί είναι επειδή ένα διαστρικό ταξίδι είναι αδύνατο, ή ακόμα κι αν αυτό είναι δυνατό, μάλλον κρίνεται πως δεν αξίζει τον κόπο ή ότι οι τεχνολογικοί πολιτισμοί δεν διαρκούν αρκετά έτσι ώστε να πραγματοποιηθεί κάτι τέτοιο.

Και οι δυο, York και Teller θεώρησαν ότι ο Fermi αναρωτιόταν για τη δυνατότητα ενός διαστρικού ταξιδιού – κανείς τους δεν θεώρησε ότι ο Fermi αμφισβητούσε την ύπαρξη των εξωγήινων πολιτισμών. Έτσι το αποκαλούμενο «παράδοξο του Fermi» – ως επιχείρημα εναντίον της ύπαρξης εξωγήινων – παραποιεί την άποψη του Fermi για τους εξωγήινους. Ο σκεπτικισμός του σχετικά με τα διαστρικά ταξίδια δεν εκπλήσσει, διότι το 1950 η τεχνολογία του διαστήματος ήταν ακόμη στα σπάργανα.

An artist's depiction of the "little green man" described in the novel Martians, Go Home.

Η επιχειρηματολογία για το πεσιμιστικό συμπέρασμα «…οι εξωγήινοι δεν ήρθαν σε επαφή μαζί μας, άρα δεν υπάρχουν», εμφανίστηκε για πρώτη φορά σε έντυπη μορφή το 1975, όταν ο αστρονόμος Michael Hart ισχυρίστηκε ότι αν υπάρχουν έξυπνοι εξωγήινοι, αυτοί αναπόφευκτα θα αποίκιζαν τον γαλαξία μας. Αν υπάρχουν κάπου, τότε θα έπρεπε να είναι κι εδώ. Εφόσον δεν είναι, σύμφωνα με τον Hart, οι άνθρωποι είναι μάλλον η μόνη ευφυής ζωή στον γαλαξία μας, οπότε η αναζήτηση εξωγήινων πολιτισμών είναι «μάλλον χάσιμο χρόνου και χρήματος».

Η άποψη του Hart αμφισβητήθηκε με διάφορες εναλλακτικές  προτάσεις – π.χ. την αδυναμία πραγματοποίησης διαστρικών ταξιδιών ή γιατί κανείς δεν επιλέγει να εποικίσει τον γαλαξία είτε γιατί μας επισκέφθηκαν στο παρελθόν αλλά τα ίχνη τους θάφτηκαν μαζί με τους δεινόσαυρους, είτε γιατί αυτοκαταστρέφονται κ.λ.π. – όμως η ιδέα του εδραιώθηκε και επηρέασε τον τρόπο σκέψης για τους εξωγήινους πολιτισμούς.

Ο John von Neumann ήταν ένας από τους μεγαλύτερους μαθηματικούς του 20ου αιώνα. Ουγγρικής καταγωγής, μετανάστευσε κατά τη δεκαετία του 1930 στις ΗΠΑ, όπου έπαιξε κορυφαίο ρόλο στην κατασκευή του πρώτου υπολογιστή. Το 1951 επινόησε ένα μαθηματικό μοντέλο που έδειχνε ότι είναι δυνατόν να κατασκευαστεί μια πολύπλοκη μηχανή, ικανή να παράγει ακριβές αντίγραφο του εαυτού της.

Το 1980 ο φυσικός Frank Tipler επέκτεινε την επιχειρηματολογία του Hart προτείνοντας ότι, ένας τεχνολογικά προηγμένος πολιτισμός θα ήταν σε θέση να κατασκευάσει αυτοαναπαραγόμενες μηχανές (μηχανές von Neumann) και να τις χρησιμοποιήσει σε ένα μακροπρόθεσμο πρόγραμμα γαλαξιακού εποικισμού. Οι μηχανές μπορούν να πραγματοποιούν διαστρικά ταξίδια χωρίς να χρειάζονται οξυγόνο και τρόφιμα. Όταν θα έφταναν στο αστρικό σύστημα προορισμού τους, θα χρησιμοποιούσαν υλικά των αστεροειδών για να κατασκευάσουν αντίγραφα του εαυτού τους, επιπλέον διαστημόπλοια και θα συνέχιζαν για άλλα αστρικά συστήματα…

Η απουσία τέτοιων μηχανών σύμφωνα με τον Tipler αποδεικνύει την μη ύπαρξη προηγμένων πολιτισμών σε ολόκληρο το σύμπαν, κι όχι μόνο στον γαλαξία μας.

Οι Hart και Tipler διατύπωσαν αυτό που σήμερα θεωρούμε ως «παράδοξο Fermi», το οποίο με το πέρασμα του χρόνου άρχισε να συγχέεται με την αρχική ερώτηση του Fermi. Η σύγχυση άρχισε το 1977 όταν ο φυσικός David G. Stephenson χρησιμοποίησε την έκφραση «παράδοξο Fermi» σε μια εργασία που αναφέρονταν στην ιδέα του Hart σαν πιθανή απάντηση στο ερώτημα του Fermi. To παράδοξο Fermi θα έπρεπε για την ακρίβεια να ονομάζεται «το επιχείρημα των Hart-Tipler ενάντια στην ύπαρξη τεχνολογικά ανεπτυγμένων εξωγήινων».

Όσο για το παράδοξο, δεν υπάρχει ούτε και στα επιχειρήματα των Hart-Tipler. Δεν υπάρχει καμία λογική αντίφαση μεταξύ της δήλωσης: «οι εξωγήινοι πρέπει να υπάρχουν παντού» και της δήλωσης «οι εξωγήινοι δεν είναι εδώ» γιατί κανείς δεν γνωρίζει αν τα διαστρικά ταξίδια είναι δυνατά.

Το επιχείρημα Hart-Tipler, κρυμμένο πίσω από κύρος του ονόματος Fermi, έχει κάνει πολλούς ανθρώπους απαισιόδοξους σχετικά με τις πιθανότητες επιτυχίας στην αναζήτηση εξωγήινων πολιτισμών. Αλλά η υπόδειξη ότι δεν πρέπει να ψάχνουμε για νοήμονα ζωή κάπου αλλού, γιατί δεν βλέπουμε εξωγήινους εδώ είναι απλά ανόητη.

NASA's conception of the Terrestrial Planet Finder.

Τον τελευταίο καιρό φαίνεται πως αυτή η απαισιοδοξία υποχωρεί και υπάρχει κάποια χρηματοδότηση από ιδιώτες σε προγράμματα αναζήτησης εξωγήινης νοημοσύνης. Βέβαια η αναζήτηση σημάτων σε άγνωστες συχνότητες σε εκατομμύρια άστρα, σε έναν απέραντο ουρανό είναι πολύ δύσκολη και απαιτεί περισσότερους πόρους …