H εκτόξευση της ευρωπαϊκής διαστημικής αποστολής «JUICE». JUICE: A complete guide to Jupiter's icy moon exploring mission

Η πρωτοποριακή διαστημική αποστολή JUICE του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) είναι έτοιμη να αναχωρήσει στις 13 Απριλίου για να εξερευνήσει τον μεγαλύτερο πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος, τον Δία, καθώς και τα παγωμένα φεγγάρια του, Γανυμήδη, Καλλιστώ και Ευρώπη. Europe's JUICE spacecraft will be the first satellite to orbit a moon other than Earth's own, Jupiter's Ganymede. Image credit: ESA/ATG MediaLab

Στην επιστημονική ομάδα που σχεδίασε και υλοποιεί την αποστολή συμμετέχουν η Ακαδημία Αθηνών με επικεφαλής τον αντιπρόεδρό της, Σταμάτη Κριμιζή, και το Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή του, Θεόδωρο Σαρρή.

Η αποστολή φέρει την ονομασία «Jupiter Icy Moon Explorer» («Εξερευνητής των παγωμένων φεγγαριών του Δία») και συγκεντρώνει πολλές πρωτιές.

Scientists don't know for sure whether Ganymede has a subsurface ocean. Juice will likely find the answer. Image credit: ESA/ ATG MediaLab

 Πρόκειται για το πρώτο διαστημόπλοιο που θα βρεθεί ποτέ σε τροχιά γύρω από ένα άλλο φεγγάρι, πέρα από το δικό μας, τον Γανυμήδη, που είναι το μεγαλύτερο φεγγάρι του Δία. Επίσης, θα είναι το πρώτο διαστημικό σκάφος που θα χρησιμοποιήσει τη βαρυτική υποβοήθηση Σελήνης – Γης για να εξοικονομήσει καύσιμα και το πρώτο που θα αλλάξει τροχιά από έναν άλλο πλανήτη σε ένα από τα φεγγάρια του (από τον Δία στο Γανυμήδη).

ESA’s Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) is scheduled to launch atop an Ariane 5 rocket in April 2023. It will take about 8 years to arrive at the jovian system after several gravity assists. See its journey from the pad to Jupiter and its moons in these animated views. Credit: Space.com | animation courtesy: ESA / ATG medialab | edited by [Steve Spaleta]. Music: Concentrate by Brendon Moeller / courtesy of http://www.epidemicsound.com

Η εκτόξευση θα γίνει στις 13 Απριλίου από τη Γαλλική Γουιάνα και θα είναι η τελευταία αποστολή της ESA που θα ξεκινήσει με πύραυλο Ariane 5, πριν αναλάβει το Ariane 6.  Την ίδια ώρα επιστήμονες θα βρίσκονται στο Ευρωπαϊκό Κέντρο Διαστημικών Επιχειρήσεων της Γερμανίας για να παρακολουθούν την εκτόξευση.

Η αποστολή είναι η πρώτη μεγάλης κλίμακας του προγράμματος «Cosmic Vision 2015-2025» της ESA, που έχει ως στόχο να απαντήσει σε δύο θεμελιώδη ερωτήματα: ποιες είναι οι συνθήκες για τον σχηματισμό των πλανητών και την εμφάνιση της ζωής και πώς εξελίχθηκε το Ηλιακό μας Σύστημα. Στην αποστολή συνεισφέρουν, επίσης, η NASA, ο Ιαπωνικός Οργανισμός Αεροδιαστημικής Εξερεύνησης και η Ισραηλινή Διαστημική Υπηρεσία.

Το JUICE αναμένεται να φτάσει στον αέριο γίγαντα Δία σε οκτώ χρόνια για να κάνει λεπτομερείς παρατηρήσεις του. Έπειτα θα κάνει για τρία χρόνια 35 κοντινές διελεύσεις στους τρεις δορυφόρους, πριν τελικά αφιχθεί στον Γανυμήδη, το μεγαλύτερο φεγγάρι στο ηλιακό μας σύστημα, γύρω από τον οποίο θα μπει σε τροχιά, σύμφωνα με τον προγραμματισμό τον Δεκέμβριο του 2034. 

Although NASA's Europa Clipper will already be studying the potentially life-bearing Europa by the time when Juice arrives, the European mission also hopes to contribute to our understanding of the mysterious body.  Image credit: ESA/ATG MediaLab

Η αποστολή θα εξερευνήσει σε βάθος το πολύπλοκο περιβάλλον του Δία, του μεγαλύτερου πλανήτη του Ηλιακού μας Συστήματος, θα μελετήσει την εξέλιξη και την προέλευσή του και θα εκτιμήσει τις συνθήκες στο εσωτερικό των παγωμένων φεγγαριών του, όπου πιθανότατα υπάρχουν απέραντοι ωκεανοί νερού. Θα αναζητήσει, επίσης, απάντηση στο ερώτημα εάν υπήρξαν ή υπάρχουν ίχνη πρωτόγονης ζωής στα φεγγάρια του Δία.  Ειδικά η Ευρώπη και ο Γανυμήδης πιστεύεται ότι περιέχουν υπόγειους ωκεανούς κάτω από την παγωμένη επιφάνειά τους, που θα μπορούσαν να περιέχουν περισσότερο νερό από ό,τι οι ωκεανοί της Γης και η αποστολή JUICE θα τους μελετήσει για να εντοπίσει εάν οποιαδήποτε μορφή ζωής θα μπορούσε να προκύψει σε διαφορετικά περιβάλλοντα.

Η ελληνική επιστημονική ομάδα

Το διαστημικό σκάφος περιέχει δέκα όργανα τελευταίας τεχνολογίας, τα οποία αναπτύχθηκαν από επιστημονικές ομάδες από 23 χώρες, καθώς και μεγάλους ηλιακούς συλλέκτες που θα το τροφοδοτούν με ενέργεια. Στην πορεία του θα αντιμετωπίσει πολλούς κινδύνους: σωματιδιακή ακτινοβολία που μπορεί να καταστρέψει τον ηλεκτρονικό εγκέφαλο ή άλλα κρίσιμα υποσυστήματα και όργανα του διαστημικού σκάφους, ακραίες θερμοκρασίες και το εξαιρετικά δυναμικό και αφιλόξενο περιβάλλον του Δία.

Στην αποστολή JUICE συμμετέχει και ελληνική επιστημονική ομάδα, η οποία έλαβε μέρος στον σχεδιασμό ενός από τα όργανα του JUICE, του Particle Environment Package (PEP). 

Ο Σταμάτης Κριμιζής ερευνητής της αποστολής Juice στα φεγγάρια του Δία.

Στην ομάδα συμμετέχουν η Ακαδημία Αθηνών, με επικεφαλής τον αντιπρόεδρό της και πρόεδρο της Διεθνούς Ακαδημίας Αστροναυτικής, ακαδημαϊκό Σταμάτη Κριμιζή, ο οποίος είχε λάβει μέρος και στην ιστορική αποστολή Galileo, την πρώτη που μελέτησε από κοντά το γιγάντιο σύστημα του Δία, και το Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης, με επικεφαλής τον αναπληρωτή καθηγητή του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών, Θεόδωρο Σαρρή. 

The crater-riddled Callisto is the least explore of the three Jovian moons that JUICE will study.  Image credit: ESA/ATG MediaLab

Στόχος του PEP είναι να διερευνήσει την τρισδιάστατη δομή του δίσκου πλάσματος του Δία και να χαρτογραφήσει πώς η έντονη ροή του πλάσματος βομβαρδίζει τις επιφάνειες των φεγγαριών του. Επίσης, για πρώτη φορά θα λάβει δείγματα των αδύναμων ατμοσφαιρών των φεγγαριών με σκοπό την κατανόηση του τρόπου που τα υλικά απελευθερώνονται επάνω και ακριβώς κάτω από την επιφάνεια. 

Σαρρής Θεόδωρος | ΔΠΘ | Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών.

Στόχος των πειραμάτων που θα διεξάγει η ελληνική ομάδα με το PEP μετά την άφιξη του JUICE, επισημαίνει ο κ. Σαρρής, «είναι να μελετήσουμε τα ενεργητικά σωματίδια στο περιβάλλον του Δία και των φεγγαριών του, ώστε να δούμε από πού προέρχονται, πώς κατανέμονται και πώς παγιδεύονται μέσα στο μαγνητικό πεδίο του Δία. Επίσης, έχει πολύ ενδιαφέρον να δούμε τις ομοιότητες και τις διαφορές ανάμεσα στον Δία και τη Γη σε σχέση με τους μηχανισμούς επιτάχυνσης σωματιδίων. Οι συγκριτικές μελέτες διαφορετικών συστημάτων είναι από τα πιο ενδιαφέροντα πράγματα στη φυσική του Διαστήματος».

Surface changes on Io. Credit: NASA/JPL/University of Arizona

Ένα από τα ερωτήματα που φιλοδοξεί να απαντήσει η αποστολή είναι εάν οι συνθήκες στον Δία και τα φεγγάρια του είναι τέτοιες που να ευνοούν την ύπαρξη οποιασδήποτε μορφής ζωής και ο κ. Σαρρής υπενθυμίζει στο ΑΠΕ-ΜΠΕ ότι το μαγνητικό πεδίο λειτουργεί στους πλανήτες «σαν ασπίδα προστασίας», που τους προστατεύει από τα πολύ μεγάλης ενέργειας σωματίδια και στην περίπτωση της Γης αποτελεί ένα από τα ιδιαίτερα στοιχεία της «που επέτρεψαν να υπάρχει ζωή».

Το Εργαστήριο Ηλεκτρομαγνητικής Θεωρίας του Τμήματος Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Υπολογιστών του Δημοκρίτειου Πανεπιστημίου έχει μακρά εμπειρία στη μελέτη των σωματιδίων μεγάλης ενέργειας, με ανάλυση μετρήσεων και συμμετοχή σε διάφορες αποστολές (Ulysses, Interball, ACE, Cluster και άλλες) και στη διαστημική τεχνολογία με την κατασκευή ηλεκτρονικών συνιστωσών και πειραμάτων για το διάστημα. Επίσης, είχε κατασκευάσει τον δορυφόρο DUTHSat GR-01, ο οποίος το 2017 είχε εκτοξευθεί μαζί με 27 άλλους μικροδορυφόρους στο Διάστημα για να μελετήσουν τη θερμόσφαιρα, το ανώτατο στρώμα της γήινης ατμόσφαιρας.  

Πηγές: https://www.amna.gr/home/article/720163/Stis-13-Apriliou-i-ektoxeusi-tis-europaikis-diastimikis-apostolis-JUICE–tha-taxidepsei-ston-Dia-kai-ta-feggaria-tou–O-an-kathigitis-ThSarris-sto-APE-MPErnrn - https://www.space.com/35692-esa-juice-facts.html - https://sci.esa.int/web/juice/-/59908-juice-s-secondary-target-the-jupiter-system

 

Είναι οι μαύρες τρύπες η σκοτεινή ενέργεια; Can black holes really cause dark energy?

Δύο πρόσφατες δημοσιεύσεις υποστηρίζουν πως βρέθηκαν ενδείξεις στα πρατηρησιακά δεδομένα γαλαξιών ότι «μέσα στις μαύρες τρύπες ‘κρύβεται’ άφθονη σκοτεινή ενέργεια, που τροφοδοτεί τη συνεχή διαστολή του σύμπαντος. Αντί η σκοτεινή ενέργεια να είναι διάχυτη στον χωροχρόνο, όπως υποθέταμε, προτείνουν ότι αυτή δημιουργείται και παραμένει μέσα στις μαύρες τρύπες». One of the greatest mysteries in the Universe is that of the accelerated expansion of the cosmos, often described as an unknown form of energy dubbed "dark energy." While many potential explanations have been offered for why dark energy exists, no one has yet been able to calculate its value, or offer a compelling reason for why it possesses the value it does. In a brand new study put forth in February of 2023, a team of scientists put forth the idea, backed by some very suggestive evidence, that black holes might be the culprit. How does the idea stack up? Size comparison of the two black holes imaged by the Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration: M87*, at the heart of the galaxy Messier 87, and Sagittarius A* (Sgr A*), at the center of the Milky Way. Although Messier 87's black hole is easier to image because of the slow time variation, the one around the center of the Milky Way is the largest as viewed from Earth. (Credit: EHT collaboration (Acknowledgment: Lia Medeiros, xkcd))

Η απλούστερη εξήγηση για την σκοτεινή ενέργεια είναι η κοσμολογική σταθερά Λ, στην οποία αποδίδεται η παρατηρούμενη επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος (και όχι η στατικότητά του όπως λανθασμένα θεώρησε αρχικά ο Αϊνστάιν).

 

This snippet from a supercomputer simulation shows just over 1 million years of cosmic evolution between two converging cold streams of gas. In this short interval, just a little over 100 million years after the Big Bang, clumps of matter grow to possess individual stars containing tens of thousands of solar masses each in the densest regions. This could provide the needed seeds for the Universe’s earliest, most massive black holes, as well as the earliest seeds for the growth of galactic structures. But how these structures grow up is still being investigated. (Credit: M.A. Latif et al., Nature, 2022)

Δύο πρόσφατες δημοσιεύσεις υποστηρίζουν πως βρέθηκαν ενδείξεις στα πρατηρησιακά δεδομένα γαλαξιών ότι «μέσα στις μαύρες τρύπες ‘κρύβεται’ άφθονη σκοτεινή ενέργεια, που τροφοδοτεί τη συνεχή διαστολή του σύμπαντος. Αντί η σκοτεινή ενέργεια να είναι διάχυτη στον χωροχρόνο, όπως υποθέταμε, προτείνουν ότι αυτή δημιουργείται και παραμένει μέσα στις μαύρες τρύπες». Οι ερευνητές -μεταξύ των οποίων η Ευανθία Χατζημινάογλου του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου και ο Ανδρέας Ευσταθίου, πρύτανης του Ευρωπαϊκού Πανεπιστημίου Κύπρου – δημοσιεύουν τις δύο εργασίες τους, στο The Astrophysical Journal και στο The Astrophysical Journal Letters.

 

Artist’s impression of a supermassive black hole. Cosmological coupling allows black holes to grow in mass without consuming gas or stars. Credit: UH Manoa

Αυτό που εννοούμε με τον όρο «σκοτεινή ενέργεια» καθορίζεται από την ύπαρξη μιας συγκεκριμένης καταστατικής εξίσωσης στην οποία περιέχεται η κοσμολογική σταθερά Λ. Αν μια συλλογή από μαύρες τρύπες δεν περιγράφεται από την κατάλληλη καταστατική εξίσωση, τότε δεν μπορεί να είναι σκοτεινή ενέργεια.

From outside a black hole, all the infalling matter will emit light and is always visible, while nothing from behind the event horizon can get out. The event horizon of a rotating black hole ought to be only dependent on its mass and spin, but we have not yet figured out how (or whether) the spinning black hole has an overall impact on the expansion of the Universe: a still-unresolved question within General Relativity. (Credit: Andrew Hamilton, JILA, University of Colorado)

Οι ερευνητές κάνοντας μια νέα λεπτομερέστατη ανάλυση δεδομένων σχετικά με τους γαλαξίες που περιέχουν υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες υποστηρίζουν ότι συμβαίνει κάτι ασυνήθιστο με αυτές. Η μελέτη τους επιβεβαιώνει την γνωστή εδώ και καιρό παρατήρηση, ότι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες αναπτύσσονται πολύ γρηγορότερα από το αναμενόμενο. 

The ‘raisin bread’ model of the expanding Universe, where relative distances increase as the space (dough) expands. The farther away any two raisins are from one another, the greater the observed redshift will be by time the light is received. The redshift-distance relation predicted by the expanding Universe is borne out in observations and has been consistent with what’s been known all the way back since the 1920s. (Credit: NASA/WMAP Science Team)

Υποθέτουν λοιπόν ότι αυτή η ταχεία ανάπτυξη οφείλεται σε μια κοσμολογική πηγή, καταλήγοντας τελικά ότι αυτή θα μπορούσε να είναι κάποιου είδους σκοτεινή ενέργειας.

Αναλύοντας τα πειραματικά δεδομένα υποθέτοντας ότι η ανάπτυξη των υπερμεγέθων μαύρων τρυπών σχετίζεται με την προέλευση της σκοτεινής ενέργειας, αποδεικνύουν ότι πράγματι υπάρχουν πιθανότητες τα δυο αυτά ανεξήγητα φαινόμενα να σχετίζονται μεταξύ τους.

«Έχουμε την πρώτη προτεινόμενη αστροφυσική πηγή για τη σκοτεινή ενέργεια», δήλωσε ο επικεφαλής ερευνητής Ντάνκαν Φάραχ του Πανεπιστημίου της Χαβάης. «Προτείνουμε ότι οι μαύρες τρύπες, τα απομεινάρια της έκρηξης άστρων, αποτελούν την αστροφυσική προέλευση της σκοτεινής ενέργειας».

This view of about 0.15 square degrees of space reveals many regions with large numbers of galaxies clustered together in clumps and filaments, with large gaps, or voids, separating them. Each point of light is not a galaxy, but a supermassive black hole, revealing just how ubiquitous these cosmic objects are. This region of space is known as the ECDFS, as it images the same portion of the sky imaged previously by the Extended Chandra Deep Field South: a pioneering X-ray view of the same space. The earliest supermassive black holes observed are more “grown up” than we expect, but the fact that we don’t yet understand how these black holes grow up over cosmic time, however, and that is not an invitation to explain it by whatever mechanism you can dream up. (Credit: NASA/Spitzer/S-CANDELS; Ashby et al. (2015); Kai Noeske)

Οι επιστήμονες θεωρούν ότι οι μαύρες τρύπες αυξάνουν τη μάζα τους στο πέρασμα δισεκατομμυρίων ετών σε βαθμό που δεν μπορεί να εξηγηθεί με τις σχετικές θεωρίες και αντιτείνουν ότι στην πραγματικότητα στον πυρήνα τους κρύβουν σκοτεινή ενέργεια. Η νέα έρευνα εστίασε σε μαύρες τρύπες αρχαίων και ήσυχων γαλαξιών, όπου δεν υπάρχει πια πολύ αστρικό υλικό για να «καταπιούν».

The expected fates of the Universe (top three illustrations) all correspond to a Universe where the matter and energy combined fight against the initial expansion rate. In our observed Universe, a cosmic acceleration is caused by some type of dark energy, which is hitherto unexplained. If your expansion rate continues to drop, as in the first three scenarios, you can eventually catch up to anything. But if your Universe contains dark energy, that’s no longer the case, as the last case illustrates. (Credit: E. Siegel/Beyond the Galaxy)

Υπολογίστηκε ότι σε αυτούς τους σχετικά αδρανείς γαλαξίες οι μαύρες τρύπες έχουν μάζες επτά έως 20 φορές μεγαλύτερες από ό,τι ήταν πριν εννέα δισεκατομμύρια χρόνια, πράγμα που -όπως υποστηρίζουν οι ερευνητές- μαρτυράει ότι κάποια άλλη μη εξωγενής διαδικασία τις τροφοδοτεί: κατά την εκτίμηση τους, πρόκειται για μια ενδογενή σκοτεινή ενέργεια.

Κανονικά, με βάση τους νόμους της Φυσικής, η βαρύτητα θα έπρεπε να προκαλεί τη σταδιακή επιβράδυνση της ανάπτυξης του σύμπαντος, όμως μια μυστηριώδης δύναμη, που προτάθηκε στο τέλος της δεκαετίας του 1990 και ονομάστηκε σκοτεινή ενέργεια, φαίνεται να υπεραντισταθμίζει τη βαρύτητα και να οδηγεί σε διαστολή του σύμπαντος και μάλιστα με επιταχυνόμενο ρυθμό.

In the vicinity of a black hole, space flows like either a moving walkway or a waterfall, depending on how you want to visualize it. At the event horizon, even if you ran (or swam) at the speed of light, there would be no overcoming the flow of spacetime, which drags you into the singularity at the center. Nobody knows what occurs at the central singularity. (Credit: Andrew Hamilton/JILA/University of Colorado)

Αν όντως οι μεγάλες μαύρες τρύπες που βρίσκονται στα κέντρα γαλαξιών, συνιστούν την πηγή της συμπαντικής σκοτεινής ενέργειας, τότε πιθανώς θα λυθεί και ένα άλλο κοσμικό αίνιγμα: τι συμβαίνει στο κέντρο μιας μαύρης τρύπας, στη λεγόμενη «μοναδικότητα», όπου καταρρέουν οι γνωστοί νόμοι της Φυσικής. Αν στον πυρήνα μιας μαύρης τρύπας υπάρχει σκοτεινή ενέργεια, τότε δεν φαίνεται να υπάρχει ανάγκη για «μοναδικότητες».

Αξίζει να παραθέσουμε τις τελευταίες γραμμές της περίληψης της μιάς εκ των δυο δημοσιεύσεων των ερευνητών στην οποία αναφέρονται τα εξής: «Συμπεραίνουμε ότι είτε υπάρχει ένας φυσικός μηχανισμός που αναπτύσσει τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες των ελλειπτικών γαλαξιών με z ≲ 2, είτε ότι τα συστηματικά σφάλματα υποεκτιμώνται και εξαρτώνται από την μετατόπιση προς το ερυθρό».

Δυστυχώς μέχρι σήμερα στον πόλεμο μεταξύ «νέας φυσικής» και «υποτίμησης των συστηματικών μας σφαλμάτων», χαμένη είναι σχεδόν πάντα η νέα φυσική.

Πηγές: “A Preferential Growth Channel for Supermassive Black Holes in Elliptical Galaxies at z ≲ 2” by Duncan Farrah, Sara Petty, Kevin S. Croker, Gregory Tarlé, Michael Zevin, Evanthia Hatziminaoglou, Francesco Shankar, Lingyu Wang, David L Clements, Andreas Efstathiou, Mark Lacy, Kurtis A. Nishimura, Jose Afonso, Chris Pearson and Lura K Pitchford, 15 February 2023, The Astrophysical Journal. DOI: 10.3847/1538-4357/acac2e - “Observational Evidence for Cosmological Coupling of Black Holes and its Implications for an Astrophysical Source of Dark Energy” by Duncan Farrah, Kevin S. Croker, Michael Zevin, Gregory Tarlé, Valerio Faraoni, Sara Petty, Jose Afonso, Nicolas Fernandez, Kurtis A. Nishimura, Chris Pearson, Lingyu Wang, David L Clements, Andreas Efstathiou, Evanthia Hatziminaoglou, Mark Lacy, Conor McPartland, Lura K Pitchford, Nobuyuki Sakai and Joel Weiner, 15 February 2023, The Astrophysical Journal Letters.  DOI: 10.3847/2041-8213/acb704 -  https://scitechdaily.com/cosmological-coupling-new-evidence-points-to-black-holes-as-source-of-dark-energy/ - Can black holes really cause dark energy? - https://www.amna.gr/home/article/708819/Oi-maures-trupes-periechoun-skoteini-energeia-pou-trofodotei-tin-epektasi-tou-sumpantos

 

Το τηλεσκόπιο NuSTAR αποκαλύπτει το κρυμμένο φως του Ήλιου. NASA’s NuSTAR Telescope Reveals Hidden Light Shows on the Sun

Η λάμψη του αστεριού μας στις ακτίνες Χ υψηλής και χαμηλής ενέργειας. Some of the hottest spots in the Sun’s atmosphere appear in the telescope’s X-ray view. Wavelengths of light from three space observatories are overlapped to provide a unique view of the Sun in the image at left. The high-energy X-ray light detected by one of those observatories, NASA’s NuSTAR, is seen isolated at right; a grid was added to indicate the Sun’s surface. Credit: NASA/JPL-Caltech/JAXA

Ακόμα και την πιο ηλιόλουστη ημέρα, μάς είναι αδύνατο να δούμε το φως του Ήλιου σε όλα τα μήκη κύματος που εκπέμπει, αλλά μια νέα εικόνα της NASA έρχεται να αποκαλύψει το «κρυμμένο φως» του γειτονικού αστεριού, στις ακτίνες-Χ υψηλής ενέργειας και άλλες συχνότητες που είναι αόρατες στο ανθρώπινο μάτι. 

The Sun appears different depending on who’s looking. From left, NASA’s NuSTAR sees high-energy X-rays; the Japanese Aerospace Exploration Agency’s Hinode mission sees lower energy X-rays; and NASA’s Solar Dynamics Observatory sees ultraviolet light. Credit: NASA/JPL-Caltech/JAXA

Το «αόρατο φως» εκπέμπεται από το θερμότερο υλικό στην ατμόσφαιρα του Ήλιου και καταγράφηκε από το τροχιακό τηλεσκόπιο NuSTAR της NASA. Το διαστημικό παρατηρητήριο μελετά κυρίως αντικείμενα εκτός του ηλιακού μας συστήματος, όπως μαύρες τρύπες και αστέρια που έχουν καταρρεύσει, αλλά προσφέρει τακτικά στους αστρονόμους πληροφορίες για τον Ήλιο.

The Sun appears different depending on who’s looking. From left, NASA’s NuSTAR sees high-energy X-rays; the Japanese Aerospace Exploration Agency’s Hinode mission sees lower energy X-rays; and NASA’s Solar Dynamics Observatory sees ultraviolet light. Credit: NASA/JPL-Caltech/JAXA

Η παραπάνω εικόνα είναι «μωσαϊκό» πολλαπλών παρατηρήσεων, αφού τα δεδομένα του NuSTAR (με μπλε χρώμα) επικαλύπτονται με τις παρατηρήσεις από το τηλεσκόπιο ακτίνων Χ της αποστολής Hinode της Ιαπωνικής Υπηρεσίας Αεροδιαστημικής Εξερεύνησης (πράσινο χρώμα) και τις μετρήσεις από Παρατηρητήριο Ηλιακής Δυναμικής (SDO) της NASA (κόκκινο χρώμα).

Το NuSTAR έχει μικρό οπτικό πεδίο και δεν είναι σε θέση να «δει» ολόκληρο τον Ήλιο από την υφιστάμενη τροχιά του γύρω από τη Γη. Η τελική εικόνα είναι στην πραγματικότητα ένα «κολάζ» 25 διαφορετικών εικόνων, που ελήφθησαν τον Ιούνιο του 2022.

Οι ακτίνες Χ υψηλής ενέργειας που κατέγραψε το NuSTAR εντοπίζονται σε λίγα μόνο σημεία της ατμόσφαιρας του Ήλιου. Αντίθετα, το XRT του Hinode ανιχνεύει ακτίνες Χ χαμηλής ενέργειας σε μήκη κύματος που εκπέμπονται από ολόκληρη την επιφάνεια του Ήλιου – το ίδιο ισχύει και το SDO που «βλέπει» στο υπεριώδες φως. 

Ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του Ήλιου (Biggest mysteries about our nearest star)

Above the surface, the corona (illustrated here) extends for millions of miles and roils with plasma. Eventually, it continues outward as the solar wind, a supersonic stream of plasma permeating the entire solar system. Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center/Lisa Poje/Genna Duberstein

Το NuSTAR μπορεί να βοηθήσει τους επιστήμονες να επιλύσουν ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια για το κοντινότερο αστέρι: γιατί η εξωτερική ατμόσφαιρα του Ήλιου, το λεγόμενο στέμμα, αγγίζει το ένα εκατομμύριο βαθμούς Κελσίου και είναι τουλάχιστον 100 φορές πιο θερμό από την επιφάνειά του αστεριού.

Something mysterious is going on at the Sun. In defiance of all logic, its atmosphere gets much, much hotter the farther it stretches from the Sun’s blazing surface. Temperatures in the corona — the Sun’s outer atmosphere — spike to 3 million degrees Fahrenheit, while just 1,000 miles below, the underlying surface simmers at a balmy 10,000 F. How the Sun manages this feat is a mystery that dates back nearly 150 years, and remains one of the greatest unanswered questions in astrophysics. Scientists call it the coronal heating problem. Watch the video to learn how astronomers first discovered evidence for this mystery during an eclipse in the 1800s, and what scientists today think could explain it. Credits: NASA’s Goddard Space Flight Center/Joy Ng

Αυτό γεννά ερωτήματα στους επιστήμονες, επειδή η ενέργεια του Ήλιου προέρχεται από τον πυρήνα του και διαδίδεται προς τα έξω. «Είναι σαν ο αέρας γύρω από μια φωτιά να είναι 100 φορές πιο καυτός από τις φλόγες», σχολιάζει χαρακτηριστικά η NASA. 

A closeup of the Sun’s convective, or boiling, motion, with a small sunspot forming on the right, from Hinode, a collaboration between NASA and the Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA). The outer layers of the Sun are constantly boiling and roil with mechanical energy. This fluid motion generates complex magnetic fields that extend far up into the corona. Credits: NASA/JAXA/Hinode

Η θερμότητα του ηλιακού στέμματος θα μπορούσε να οφείλεται σε μικρές εκρήξεις στην ατμόσφαιρα του Ήλιου, τις λεγόμενες νανο-εκλάμψεις. Οι τυπικές εκλάμψεις είναι εκρήξεις θερμότητας, φωτός και σωματιδίων που καταγράφονται από ένα ευρύ φάσμα ηλιακών παρατηρητηρίων. Αντίθετα, οι νανο-εκλάμψεις είναι πολύ μικρότερα γεγονότα, αλλά και οι δύο τύποι εκλάμψεων παράγουν υλικό πιο θερμό από τη μέση θερμοκρασία του στέμματος.

Όμως οι τυπικές εκλάμψεις δεν συμβαίνουν αρκετά συχνά για δικαιολογούν τις υψηλές θερμοκρασίες που καταγράφουν οι επιστήμονες. Η NASA εικάζει πως οι νανο-εκλάμψεις μπορεί να συμβαίνουν πιο συχνά, θερμαίνοντας συνολικά το στέμμα. 

Το NuSTAR μπορεί να ανιχνεύσει φως από υλικό υψηλής θερμοκρασίας, που πιστεύεται ότι παράγεται όταν πολλές νανο-εκλάμψεις εμφανίζονται «ταυτόχρονα» σε σχετικά μικρή ακτίνα. Το τροχιακό τηλεσκόπιο επιτρέπει στους φυσικούς να διερευνήσουν πόσο συχνά εμφανίζονται νανο-εκλάμψεις και πώς απελευθερώνουν ενέργεια.

Artist’s concept of NASA’s Parker Solar Probe. The spacecraft will fly through the Sun’s corona to trace how energy and heat move through the star’s atmosphere. Credits: NASA/Johns Hopkins APL

Οι παρατηρήσεις που χρησιμοποιήθηκαν σε αυτές τις εικόνες συνέπεσαν με τη 12η διέλευση του διαστημικού σκάφους Parker Solar Probe της NASA, από το κοντινότερο σημείο της τροχιάς του στον Ήλιο (σ.σ περήλιο).

Το Parker Solar Probe πετάει πιο κοντά στο άστρο μας από οποιοδήποτε άλλο διαστημικό σκάφος στην ιστορία. 

Πηγές: https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-nustar-telescope-reveals-hidden-light-shows-on-the-sun - https://www.nasa.gov/feature/goddard/2018/nasa-s-parker-solar-probe-and-the-curious-case-of-the-hot-corona -      https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-nustar-telescope-reveals-hidden-light-shows-on-the-sun - www.nustar.caltech.edu

 

 

 

Kατασκεύασαν οι φυσικοί μια σκουληκότρυπα σε έναν κβαντικό υπολογιστή; Did physicists create a wormhole in a quantum computer?

Η σκουληκότρυπα αναδύθηκε σαν ολόγραμμα από κβαντικά bits ή «qubits», αποθηκευμένα σε μικροσκοπικά υπεραγώγιμα κυκλώματα. Με το χειρισμό των qubits, οι φυσικοί έστειλαν στη συνέχεια πληροφορίες μέσω της σκουληκότρυπας. Researchers have used Google's Sycamore quantum computer to simulate a simplified wormhole for the first time, and sent a piece of quantum information through it. An artistic representation of the quantum-teleportation experiment. Credit: inqnet/A. Mueller (Caltech)

A wormhole is a hypothetical ‘shortcut’ between two regions of space. Shutterstock

Στη φυσική η σκουληκότρυπα είναι μια υποθετική τοπολογική ιδιότητα του χωροχρόνου – μία σήραγγα που συνδέει δύο απομακρυσμένα σημεία του επιτυγχάνοντας μια συντόμευση στο χωροχρόνο.

Almost a century ago, Albert Einstein realized that the equations of general relativity could produce wormholes. But it would take a number of theoretical leaps and a “crazy” team of experimentalists to build one on Google's quantum computer. Read the full article at Quanta Magazine: https://www.quantamagazine.org/physic.

Θεωρητικοποιήθηκε για πρώτη φορά από τους Einstein και Rosen το 1935 με την δημοσίευση ‘The Particle Problem in the General Theory of Relativity‘, σχετικά με την επονομαζόμενη γέφυρα Einstein–Rosen.

Researchers were able to send a signal through the open wormhole, though it’s not clear in what sense the wormhole can be said to exist. Credit: Kim Taylor for Quanta Magazine

Κατασκεύασαν οι φυσικοί μια σκουληκότρυπα στο εργαστήριο; Σύμφωνα με τον τίτλο του χτεσινού άρθρου ‘Physicists Create a Wormhole Using a Quantum Computer‘ στο περιοδικό quantamagazine, η απάντηση στο ερώτημα είναι καταφατική: οι φυσικοί δημιούργησαν μια σκουληκότρυπα χρησιμοποιώντας έναν κβαντικό υπολογιστή της Google, στέλνοντας με επιτυχία πληροφορίες από το ένα άκρο της στο άλλο!

Juan Maldacena (left) and Leonard Susskind are leaders of the approach to quantum gravity known as holography. In 2013, they proposed that wormholes in space-time are equivalent to quantum entanglement, a conjecture known as ER = EPR. Credit: Sasha Maslov for Quanta Magazine (left); Linda A. Cicero/Stanford News Service

 

 

Credit: Merrill Sherman/Quanta Magazine

Η σκουληκότρυπα αναδύθηκε σαν ολόγραμμα από κβαντικά bits ή «qubits», αποθηκευμένα σε μικροσκοπικά υπεραγώγιμα κυκλώματα. Με το χειρισμό των qubits, οι φυσικοί έστειλαν στη συνέχεια πληροφορίες μέσω της σκουληκότρυπας.

Maria Spiropulu, a physicist at the California Institute of Technology, led the team behind the new wormhole experiment. Credit: Merrill Sherman/Quanta Magazine

Και το βίντεο που ακολουθεί, όπως και το προαναφερθέν άρθρο του quantamagazine, εκλαϊκεύει τo επιστημονικό επίτευγμα:

Video: Wormholes were first envisioned almost a century ago, but it would take a number of theoretical leaps and a “crazy” team of experimentalists to build one on a quantum computer. Credit: Emily Buder, Bongani Mlambo, Ibrahim Rayintakath, Rui Braz and Kim Taylor for Quanta Magazine; Kristina Armitage/Quanta Magazine

Το βέβαιο είναι ότι το πείραμα της δικής μας Μαρίας Σπυροπούλου, μπήκε στη λίστα του έγκριτου Quanta Magazine με τις μεγαλύτερες ανακαλύψεις στη Φυσική για το 2022.

Πηγές: https://www.quantamagazine.org/physicists-create-a-wormhole-using-a-quantum-computer-20221130/ - https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.48.73 -https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.48.73 - https://physicsgg.me/2022/12/01/

 

 

 

 

 

Η εξωγήινη ζωή και το μέλλον της ανθρωπότητας στο σύμπαν. What is the Great Filter, and can we survive it?

Θα καταφέρουμε να αποφύγουμε το «Μεγάλο Φίλτρο»; Ένα παράδειγμα χρονοδιαγράμματος πιθανής διάρκειας ζωής για ευφυή ζωή στον γαλαξία. Δεν υπάρχει μοτίβο για το πότε μπορεί να εμφανιστεί η ζωή, αν και υποθέτουμε ότι διάφορα «φίλτρα» όπως φαίνεται στις κάθετες γραμμές μπορεί να έχουν προκαλέσει μαζική εξαφάνιση άλλων πολιτισμών. Ο Ήλιος μας και η κίτρινη γραμμή, είναι μια αναπαράσταση του χρόνου που η ανθρωπότητα κατάφερε να επιβιώσει μέχρι σήμερα. Η ζωή στη Γη έχει ήδη ξεπεράσει τα γεγονότα φιλτραρίσματος, ωστόσο το Μεγάλο Φίλτρο βρίσκεται μπροστά και είναι άγνωστο αν θα μπορέσουμε να επιβιώσουμε ώστε να γίνουμε πολιτισμός Τύπου Ι ή πέρα από αυτόν (πράσινες κάθετες γραμμές). Υπενθυμίζεται ότι ένας πολιτισμός Τύπου I μπορεί να χρησιμοποιήσει το σύνολο της ενέργειας του μητρικού άστρου που φτάνει στον πλανήτη του (την ηλιακή ενέργεια στην περίπτωση της Γης), τα ορυκτά καύσιμα, τα βιο-καύσιμα, την πυρηνική ενέργεια, την γεωθερμική, θαλάσσια και αιολική ενέργεια. Επίσης μπορεί να ελέγχει την θερμοκρασία του πλανήτη, τα έντονα καιρικά φαινόμενα, τη σεισμική και την ηφαιστειακή δραστηριότητα. The Great Filter theory states that many other civilisations have existed during the history of the universe, but they all wiped themselves out before they got a chance to make contact. This graphic depicts intelligent civilizations as stars. The vertical lines represent Great Filters that civilizations do or don’t survive. This graphic depicts Earth’s human population (the yellow “star”) approaching its own Great Filter. How would we surpass it, and keep going? Image via NASA/ arXiv.

Το 1950 ο φυσικός Enrico Fermi με το διάσημο ερώτημά του «που βρίσκονται;» επεσήμανε το θεμελιώδες παράδοξο σχετικά με τους εξωγήινους. Μόνο στον δικό μας Γαλαξία υπάρχουν δισεκατομμύρια εξωπλανήτες – και ακόμα κι αν ένα πολύ μικρό ποσοστό τους μοιάζει με τη Γη, εξακολουθούν να υπάρχουν πάρα πολλοί στους οποίους θα μπορούσε να έχει εμφανιστεί ζωή. Όμως, δεν έχουμε ενδείξεις για ύπαρξη ζωής οπουδήποτε αλλού. Οι ουρανοί παραμένουν σιωπηλοί, στο διάστημα δεν συνωστίζονται πανέξυπνες εξωγήινες συσκευές, και τα λιγοστά μέρη που έχουν επισκεφτεί οι δικές μας διαστημικές συσκευές δείχνουν άγονα.

Αυτό το μικρό σε έκταση αλλά πυκνό σε σημασίες δοκίμιο σηματοδοτεί μια μεγάλη στροφή στο έργο του Φρόυντ. Γραμμένο λίγο μετά το τέλος του Α’ Παγκοσμίου Πολέμου και επηρεασμένο, ενδεχομένως, από τις δυνάμεις καταστροφής που αυτός αποδέσμευσε, θα εγκαταλείψει την καθιερωμένη μέχρι τότε ψυχαναλυτική αντίληψη ότι τα ψυχικά φαινόμενα κυριαρχούνται από την παντοδυναμία της αρχής της ευχαρίστησης, εισάγοντας μια έννοια περισσότερο πρωτόγονη, περισσότερο καθοριστική, περισσότερο ζοφερή, την ενόρμηση του θανάτου. Ο Φρόυντ μελετά φαινόμενα όπως αυτό της ψυχαναγκαστικής επανάληψης και αναζητά έρεισμα στη βιολογία και στη μελέτη των στοιχειωδών μορφών ζωής, για να υποστηρίξει ότι κάθε οργανική ζωή διέπεται από την επιστροφή σε μια προγενέστερη κατάσταση και, σε τελευταία ανάλυση, στην ηρεμία της ανόργανης ύλης. Έχοντας πλήρη επίγνωση για την παράτολμη εικοτολογία του, ο συγγραφέας θα μετασχηματίσει κάθε προηγούμενη αντίθεση που διέπει την ψυχική ζωή σ? αυτήν των δυνάμεων του Έρωτα και του Θανάτου και θα υποστηρίξει το «παράδοξο» ότι τελικός σκοπός της ζωής, αυτόν που υπηρετεί και η ίδια η αρχή της ευχαρίστησης, είναι ο ίδιος ο θάνατος. Θεωρώντας δεδομένη την ενόρμηση του θανάτου, ο Φρόυντ κατηύθυνε τους αναλυτές να αντιλαμβάνονται την επιθετικότητα ως μια καθαυτή ενόρμηση. Μετά το δοκίμιο αυτό η ψυχική σύγκρουση άρχισε πλέον να θεωρείται ότι προέρχεται από έναν θεμελιώδη ανταγωνισμό ανάμεσα στον Έρωτα και τον Θάνατο, την ενόρμηση της ζωής και την ενόρμηση του θανάτου, τη λίμπιντο και την επιθετικότητα.

Θα έχει και η ανθρωπότητα την ίδια τύχη; Μήπως τελικά επικρατεί το «ένστικτο του θανάτου»; (την πιθανή ύπαρξη του οποίου πρότεινε ο Φρόυντ μετά τον Α΄ Παγκόσμιο Πόλεμο, στο βιβλίο του «Πέραν της αρχής της ηδονής», απογοητευμένος από την εξέλιξη της ανθρώπινης ιστορίας).

Ένα παράδειγμα χρονοδιαγράμματος πιθανής διάρκειας ζωής για ευφυή ζωή στον γαλαξία. Δεν υπάρχει μοτίβο για το πότε μπορεί να εμφανιστεί η ζωή, αν και υποθέτουμε ότι διάφορα «φίλτρα» όπως φαίνεται στις κάθετες γραμμές μπορεί να έχουν προκαλέσει μαζική εξαφάνιση άλλων πολιτισμών. Ο Ήλιος μας και η κίτρινη γραμμή, είναι μια αναπαράσταση του χρόνου που η ανθρωπότητα κατάφερε να επιβιώσει μέχρι σήμερα. Η ζωή στη Γη έχει ήδη ξεπεράσει τα γεγονότα φιλτραρίσματος, ωστόσο το Μεγάλο Φίλτρο βρίσκεται μπροστά και είναι άγνωστο αν θα μπορέσουμε να επιβιώσουμε ώστε να γίνουμε πολιτισμός Τύπου Ι ή πέρα από αυτόν (πράσινες κάθετες γραμμές). Υπενθυμίζεται ότι ένας πολιτισμός Τύπου I μπορεί να χρησιμοποιήσει το σύνολο της ενέργειας του μητρικού άστρου που φτάνει στον πλανήτη του (την ηλιακή ενέργεια στην περίπτωση της Γης), τα ορυκτά καύσιμα, τα βιοκαύσιμα, την πυρηνική ενέργεια, την γεωθερμική, θαλάσσια και αιολική ενέργεια. Επίσης μπορεί να ελέγχει την θερμοκρασία του πλανήτη, τα έντονα καιρικά φαινόμενα, τη σεισμική και την ηφαιστειακή δραστηριότητα.

Ο καθηγητής Yuval Noah Harari εξηγεί πώς θα αλλάξει ο κόσμος μας τα επόμενα χρόνια από την επανάσταση της τεχνητής νοημοσύνης. Σύνδεσμος δεύτερου μέρους με τις ερωτήσεις του κοινού: https://www.youtube.com/watch?v=fxHJV... Σύνδεσμος αρχικού βίντεο: https://www.youtube.com/watch?v=XOmQq... Μετάφραση στην ελληνική γλώσσα: Άκης Πετρόπουλος. Τελική επιμέλεια: Πολιτισμός Τύπου 1

Σε ένα πρόσφατο άρθρο των Jiang et al με τίτλο ‘Αποφεύγοντας το «Μεγάλο Φίλτρο»: Η Εξωγήινη Ζωή και το Μέλλον της Ανθρωπότητας στο Σύμπαν‘, προτείνονται πολλά πιθανά σενάρια για «το τέλος του πολιτισμού μας», συμπεριλαμβανομένων ανθρωπογενών και φυσικών κινδύνων, τα οποία όμως θα μπορούσαν να αποφευχθούν. Θεωρούν πολλά υποψήφια καταστροφικά σενάρια: πυρηνικό πόλεμο, παθογόνα και πανδημίες, τεχνητή νοημοσύνη, πρόσκρουση αστεροειδών-κομητών και κλιματική αλλαγή.

The Great Filter theory suggests that all life must overcome certain challenges, and at least one hurdle is nearly impossible to clear. Pixabay

Σύμφωνα με τους ερευνητές, έχουμε αγνοήσει εδώ και καιρό το «Μεγάλο Φίλτρο» που εξαπλώνεται γρήγορα, παρότι απειλεί να μας καταστρέψει ολοκληρωτικά, αφού ο ρυθμός της τεχνολογικής εξέλιξης του πολιτισμού μας σχετίζεται άμεσα με την δριμύτητα του αφανισμού μας. Απαιτείται λοιπόν μια περίοδος ενδοσκόπησης, ακολουθούμενη από κατάλληλες βελτιώσεις για να προσεγγίσουμε σωστά τη δύσκολη θέση μας και να βρούμε την έξοδο από αυτήν.

Δεν υπάρχει κανένα γνωστό θεωρητικό όριο για το πόσο μακριά θα μπορούσε να προχωρήσει η ανθρωπότητα στο μακρινό μέλλον, λαμβάνοντας υπόψη τα ανεξάντλητα αποθέματα ύλης και ενέργειας που βρίσκονται πέρα από την εύθραυστη ατμόσφαιρα της Γης, σε ένα σύμπαν με πολύ περισσότερο χρόνο μπροστά του από τα μόλις 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, που έχουν ήδη περάσει από την γέννησή του. Η ανθρωπότητα έχει την δυνατότητα να εξελιχθεί σε πολιτισμό Τύπου ΙΙ, ακόμη και σε πολιτισμό Τύπου ΙΙΙ – δεν είναι πέρα από κάθε πιθανότητα.

The Great Filter is so difficult to identify because, among other reasons, other worlds experience wildly different environments than Earth. This artist's concept depicts what the view may be like on a planet in the Trappist-1 system. Credit: NASA/JPL-Caltech

Για να προετοιμάσουμε το ταξίδι μας, μπορούμε πιθανότατα να υπολογίζουμε ότι το εσωτερικό ηλιακό σύστημα θα παραμείνει κατοικήσιμο για ακόμα μερικά δισεκατομμύρια χρόνια, έως ότου ο Ήλιος αρχίζει να διαστέλλεται προς την κατάσταση του ερυθρού γίγαντα. Κι αν η ανθρωπότητα καταφέρει να ξεπεράσει το Μεγάλο Φίλτρο, υπάρχει αρκετός χρόνος να προετοιμαστεί για τις επόμενες προκλήσεις, ώστε να μεταναστεύσει προς τα άστρα βρίσκοντας το νέο σπίτι μας.

Πηγές: https://www.universetoday.com/152113/avoiding-the-great-filter-how-long-until-were-living-across-the-solar-system/ - https://earthsky.org/space/avoiding-the-great-filter-earth-alien-civilizations/ - Robin Hanson: The Great Filter – Are We Almost Past It? -  Avoiding the “Great Filter”: Extraterrestrial Life and Humanity’s Future in the Universe - https://physicsgg.me/2022/11/21/