Τρία νέα σωματίδια (τετρακουάρκ) ανακαλύφθηκαν στο CERN. LHCb unveils new particles

A view of the LHCb experimental cavern. (Image: Claudia Marcelloni/CERN)

Στις 28 Ιουνίου οι ερευνητές του LHCb ανακοίνωσαν την ανακάλυψη τριών νέων «εξωτικών» σωματιδίων και την επιβεβαίωση της ύπαρξης ενός τέταρτου. Το καθένα από αυτά τα σωματίδια συνίσταται από 4 κουάρκ (τετρακουαρκ) – δυο κουάρκ και δυο αντικουάρκ. Τα τετρακουάρκ αποκαλούνται εξωτικά σωματίδια γιατί η ακριβής θεωρητική τους ερμηνεία δεν έχει ακόμα ολοκληρωθεί.

Τα σωματίδια και τα αντισωματίδια το Καθιερωμένου Προτύπου. Αυτά είναι όλα τα γνωστά στοιχειώδη σωματίδια και αντισωματίδια στο Σύμπαν μας. Τα σωματίδια που «αισθάνονται» την ισχυρή πυρηνική δύναμη είναι χρωματισμένα. Όλα τα κουάρκ και το ηλεκτρόνιο, το μιόνιο, το ταυ και το μποζόνιο W είναι ηλεκτρικά φορτισμένα. Τα οκτώ γλοιόνια (g) και το φωτόνιο (γ) είναι άμαζα ενώ όλα τα άλλα (ακόμα και τα νετρίνα) έχουν μάζα. (Image credit: E. Siegel)

Το μοντέλο των κουάρκ, που προτάθηκε από τους Murray Gell-Mann και George Zweig το 1964, αποτελεί την πιο συνεπή θεωρία για την ταξινόμηση των αδρονίων (όλων τα σύνθετων σωματιδίων) που έχει βρεθεί μέχρι σήμερα, και είναι μέρος του Καθιερωμένου Μοντέλου της σωματιδιακής φυσικής. Στο μοντέλο των κουάρκ, τα αδρόνια ταξινομούνται σύμφωνα με τα κουάρκ που περιέχουν. Όμως, το γεγονός ότι όλα τα παρατηρούμενα αδρόνια σχηματίζονται είτε από ζεύγος κουάρκ – αντικουάρκ (στην περίπτωση των μεσονίων) ή από τρία κουάρκ (στην περίπτωση των βαρυονίων) αποτελούσε ένα μυστήριο για πολλά χρόνια.

Την τελευταία δεκαετία, διάφορες ομάδες ερευνητών βρήκαν αποδείξεις για την ύπαρξη σωματιδίων που σχηματίζονταν από περισσότερα των τριών κουάρκ. Για παράδειγμα, το 2009 η συνεργασία CDF ανακάλυψε ένα τέτοιο σωματίδιο, που ονομάστηκε Χ(4140) – ο αριθμός στην παρένθεση είναι η μάζα του σε MeV (μεγαηλεκτρονιοβόλτ) – που αργότερα επιβεβαιώθηκε και από άλλες ανεξάρτητες ομάδες ερευνητών.

Παρόλα αυτά, οι χαρακτηριστικοί κβαντικοί αριθμοί του Χ(4140) δεν είχαν προσδιοριστεί πλήρως, γεγονός που καθιστούσε την θεωρητική ερμηνεία του σωματιδίου αβέβαιη.

Η ερευνητική ομάδα του LHCb κατάφερε να προσδιορίσει αυτούς τους αριθμούς με μεγάλη ακρίβεια, κάτι που θα βοηθήσει πάρα πολύ τον έλεγχο διαφόρων θεωρητικών προτάσεων για τα τετρακουάρκ.

Ενώ το Χ(4140) είχε παρατηρηθεί στο παρελθόν, αυτή τη φορά ανακαλύφθηκαν άλλα τρία εξωτικά σωματίδια με μεγαλύτερες μάζες, που ονομάστηκαν: Χ(4274), Χ4500) και Χ(4700). Παρότι τα αυτά σωματίδια είναι τετρακουάρκ, το καθένα έχει διαφορετική εσωτερική δομή και μάζα και τους δικούς του κβαντικούς αριθμούς.

Το διάγραμμα δείχνει τα δεδομένα (μαύρες κουκίδες) της κατανομής μάζας των μεσονίων J / ψ και φ. Ο ενδιάμεσος σχηματισμός των τεσσάρων τετρακουάρκ εκφράζεται από τους 4 συντονισμούς στο κάτω μέρος. The image above shows the data (black dots) of the mass distribution resulting from the association of the J/ψ and φ mesons, where the contribution of the four exotic particles is illustrated by the four peaks at the bottom. (πηγή:http://arxiv.org/abs/1606.07895)

Τα παραπάνω αποτελέσματα βασίζονται σε μια λεπτομερή ανάλυση της διάσπασης ενός μεσονίου Β+ προς τα μεσόνια J/ψ, φ και Κ+, όπου τα νέα σωματίδια εμφανίζονται ως οι ενδιάμεσες καταστάσεις πριν διασπαστούν στο ζεύγος μεσονίων J / ψ και φ.

H αποκάλυψη των τριών νέων τετρακουάρκ οφείλεται στο γεγονός ότι στην ανάλυση χρησιμοποιήθηκαν όλα τα δεδομένα που συλλέχθηκαν στον LHC από το 2010 έως το 2012.

Η ανακοίνωση αυτή αποτελεί την συνέχεια της περσινής ανακάλυψης των πρώτων δύο πεντακουάρκ από τoυς ερευνητές του LHCb.

Πηγή: LHCb unveils new particles, Stefania Pandolfi 

Εντοπίστηκαν 104 νέοι πλανήτες! NASA’s Kepler Confirms 100+ Exoplanets During Its K2 Mission

Ανάμεσα τους κάποιοι βραχώδεις με χαρακτηριστικά παρόμοια με αυτά της Γης. Καλλιτεχνική απεικόνιση του συστήματος με τους τέσσερις βραχώδεις πλανήτες δύο εκ των οποίων μπορεί να διαθέτουν συνθήκες ευνοϊκές στη ζωή. Artist concept. A crop of more than 100 planets, discovered by NASA’s Kepler Space Telescope, includes four in Earth’s size-range orbiting a single dwarf star. Two of these planets are too hot to support life as we know it, but two are in the star’s “habitable” zone, where liquid water could exist on the surface. These small, rocky worlds are far closer to their star than Mercury is to our sun. But because the star is smaller and cooler than ours, its habitable zone is much closer. One of the two planets in the habitable zone, K2-72c, has a “year” about 15 Earth-days long—the time it takes to complete one orbit. This closer planet is likely about 10% warmer than Earth. On the second, K2-72e, a year lasts 24 Earth days, this slightly more distant planet would be about 6% colder than Earth. Credits: NASA/JPL

Διεθνής ομάδα επιστημόνων μελετώντας τα δεδομένα της αποστολής Kepler και χρησιμοποιώντας διάφορα ισχυρά επίγεια τηλεσκόπια εντόπισαν 104 νέους εξωπλανήτες ανεβάζοντας τον αριθμό τους στους περίπου 3.5 χιλιάδες. Εντοπίστηκε ένα σύστημα στο οποίο βρίσκονται 4 βραχώδεις πλανήτες με μέγεθος παρόμοιο με αυτό της Γης με τους ειδικούς να εκτιμούν ότι κάποιοι εξ αυτών πιθανώς να διαθέτουν συνθήκες φιλικές στη ζωή.

Πλανητικό τζακποτ

The habitable zone around stars is a so-called Goldilocks' zone where conditions are just right for liquid water. Credit: by Karl Tate, Infographics Artist

«Η ποικιλία των πλανητών που εντοπίσαμε είναι εκπληκτική. Εντοπίσαμε πολλούς πλανήτες με μέγεθος και χαρακτηριστικά παρόμοια με αυτά της Γης. Άλλοι είναι κοντά στο μητρικό τους άστρο και αναπτύσσουν πολύ υψηλές θερμοκρασίες αλλά κάποιοι άλλοι φαίνονται πιο φιλικοί στη ζωή» αναφέρει ο Εβαν Σινούκοφ αστρονόμος του Πανεπιστημίου της Χαβάης που ήταν μέλος της ερευνητικής ομάδας. 

Το πιο ενδιαφέρον σύστημα που εντοπίστηκε βρίσκεται σε απόσταση περίπου 181 φωτός από εμάς στην κατεύθυνση του αστερισμού του Υδροχόου. Το σύστημα αποτελείται από το άστρο Κ2-72 που είναι ένας ερυθρός νάνος, δηλαδή ένα άστρο μικρότερης μάζας και θερμότητας από τον Ήλιο. Στο σύστημα αυτό εντοπίστηκαν 4 βραχώδεις πλανήτες με μέγεθος 20%-50% μεγαλύτερο από αυτό της Γης. Οι δύο εξ αυτών είναι πολύ κοντά στο άστρο και αναπτύσσουν πολύ υψηλές θερμοκρασίες απαγορευτικές για την παρουσία της ζωής. Οι άλλοι δύο όμως βρίσκονται λίγο πιο μακριά και εντός της λεγόμενης κατοικήσιμης ζώνης του άστρου. Την περιοχή δηλαδή όπου σε ένα βραχώδη πλανήτη θα μπορούσε να υπάρχει νερό σε υγρή μορφή συνθήκη που θεωρείται ως η πλέον βασική για την παρουσία της ζωής.

Εντοπίστηκαν χιόνια σε ένα… άστρο! Stellar Outburst Brings Water Snow Line Into View

Καλλιτεχνική απεικόνιση του άστρου V883 Orionis και του δίσκου ύλης που έχει σχηματιστεί γύρω από αυτόν. Στο εσωτερικό του δίσκου διακρίνεται η σκοτεινή παγωμένη περιοχή την οποία παρατήρησαν οι ερευνητές του Πρίνστον. Astronomers using the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) telescope have taken the first-ever image of a water snow-line within a protoplanetary disc. This artist’s impression of the water snowline around the young star V883 Orionis, as detected with ALMA. Credit: A. Angelich (NRAO/AUI/NSF)/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)

Ερευνητική ομάδα στις ΗΠΑ κατάφερε να παρατηρήσει απευθείας μια περιοχή μόνιμης…χιονοκάλυψης σε ένα αστρικό δίσκο. Είναι η πρώτη φορά που επιτυγχάνεται απευθείας παρατήρηση αυτού του κοσμικού φαινομένου το οποίο σύμφωνα με τους ειδικούς παίζει κρίσιμο ρόλο στον σχηματισμό πλανητών.

Τα αστρικά χιόνια

This illustration shows how the outburst of the young star V883 Orionis has displaced the water snowline much further out from the star, and rendered it detectable with ALMA. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Cieza

Είναι γνωστό ότι γύρω από τα νεογέννητα άστρα σχηματίζονται δίσκοι ύλης και οι διεργασίες σε αυτόν τον δίσκο οδηγούν στον σχηματισμό πλανητών και άλλων διαστημικών αντικειμένων και σωμάτων όπως οι κομήτες. Οι επιστήμονες με βάση τις μέχρι σήμερα παρατηρήσεις σε αστρικούς δίσκους είχαν οδηγηθεί εδώ και αρκετά χρόνια στην εκτίμηση ότι οι αστρικοί δίσκοι εμπεριέχουν και μια περιοχή στην οποία επικρατούν χαμηλές θερμοκρασίες και άλλες «εξωτικές» συνθήκες.

Οι ειδικοί μάλιστα έχουν παρομοιάσει αυτή την περιοχή με τα σημεία μόνιμης χιονοκάλυψης που υπάρχουν στα όρη της Γης. Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι η περιοχή βρίσκεται περίπου στο κέντρο του δίσκου ύλης και σχετικά κοντά στο άστρο. Εκτιμούν ότι στο εσωτερικό αυτής της περιοχής το νερό εξατμίζεται γεγονός που βοηθά στον σχηματισμό μικρών βραχωδών πλανητών σαν τον Άρη και τη Γη. Θεωρούν επίσης ότι στις παρυφές αυτής της περιοχής το νερό μετατρέπεται σε.. χιόνια και πάγους η παρουσία των οποίων επιτρέπει την ταχεία και μαζική δημιουργία χιονόμπαλων, κομητών και διαφόρων άλλων υλικών τα οποία βοηθούν στον σχηματισμό μεγάλων πλανητών αερίων όπως ο Δίας και ο Κρόνος.

Η παρατήρηση

This image of the planet-forming disc around the young star V883 Orionis was obtained by ALMA in long-baseline mode. This star is currently in outburst, which has pushed the water snow line further from the star and allowed it to be detected for the first time. The dark ring midway through the disc is the water snowline, the point from the star where the temperature and pressure dip low enough for water ice to form. The orbits of the planet Neptune and dwarf planet Pluto in our Solar System are shown for scale. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/L. Cieza

Σε απόσταση 1.350 ετών στον αστερισμό του Ορίωνα βρίσκεται το V883 Orionis, ένα νεογέννητο άστρο γύρω από το οποίο έχει σχηματιστεί ένας δίσκος ύλης. Ομάδα ερευνητών του Πανεπιστημίου Πρίνστον κατάφερε να εντοπίσει και να παρατηρήσει την επίμαχη περιοχή στον δίσκο του άστρου κάτι που συμβαίνει για πρώτη φορά. Η ανακάλυψη πραγματοποιήθηκε με την βοήθεια της συστοιχίας ραδιοτηλεσκοπίων ALMA που βρίσκεται στην έρημο Ατακάμα στη Χιλή. Όπως αναφέρουν στο άρθρο τους στην επιθεώρηση «Nature» η παρατήρηση της περιοχής επετεύχθη χάρις σε μια απρόσμενη εξέλιξη.

Zooming on the young star V883 Orionis. This star is currently in outburst, which has pushed the water snow line further from the star and allowed it to be detected for the first time with ALMA. Credit: ESO/Digitized Sky Survey 2/N. Risinger (skysurvey.org)/M. Kornmesser. Music: Johan B. Monell

Οι δίσκοι ύλης είναι συνήθως έχουν μεγάλη πυκνότητα και έτσι τα επίγεια αλλά και διαστημικά τηλεσκόπια δεν μπορούν να διεισδύσουν στο εσωτερικό τους για αυτό και δεν γνωρίζουμε πολλά δεδομένα για τις διεργασίες στο εσωτερικό τους και για αυτό μέχρι σήμερα δεν είχαν εντοπιστεί ίχνη της συγκεκριμένης περιοχής. Σύμφωνα με τους ερευνητές στο άστρο εκδηλώθηκε μια ξαφνική και εξαιρετικά έντονη έκλαμψη (έκρηξη). Η έκλαμψη υπερθέρμανε τον δίσκο ύλης εκδιώχνοντας ταυτόχρονα την περιοχή των πάγων η οποία… μετακόμισε στις εξωτερικές περιοχές του δίσκου. Έτσι οι ερευνητές κατάφεραν να την εντοπίσουν και να κάνουν τις πρώτες παρατηρήσεις σε αυτή.

Οι «βαρυτικές δίνες» στη γειτονιά μιας μαύρης τρύπας. Gravitational vortex provides new way to study matter close to a black hole

Καλλιτεχνική απεικόνιση του διαστημικού τηλεσκοπίου XMM-Newton της ESA. Artist's impression of the XMM-Newton observatory. Credit: ESA

Μια ομάδα αστρονόμων (Adam Ingram et al) χρησιμοποιώντας τα δεδομένα του διαστημικού τηλεσκοπίου ακτίνων Χ, XMM-Newton της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA), μέτρησε αυτή την «ταλάντωση» παρατηρώντας την χαρακτηριστική γραμμή εκπομπής Χ του σιδήρου, και την ερμήνευσε ως  απόδειξη του φαινομένου Lense-Thirring στο ισχυρό βαρυτικό πεδίο μιας μαύρης τρύπας.

Η ανακάλυψη, στην οποία συνέβαλε και το διαστημικό τηλεσκόπιο NuSTAR της NASA, δίνει τέλος σε έναν γρίφο που έμενε άλυτος εδώ και 30 χρόνια, ενώ θα επιτρέψει στους επιστήμονες να μελετήσουν πώς συμπεριφέρεται η ύλη που βρίσκεται κοντά σε μία μαύρη τρύπα. Επίσης, θα ανοίξει τον δρόμο για πειραματικό έλεγχο της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας στην περίπτωση ισχυρών βαρυτικών πεδίων.

Ακολουθώντας μία σπειροειδή τροχιά που θα την οδηγήσει μέσα στη μαύρη τρύπα, η ύλη θερμαίνεται αποκτώντας θερμοκρασία εκατομμυρίων Κελσίου. Έτσι, αρχίζει να εκπέμπει ακτίνες Χ στο διάστημα.

Τη δεκαετία του 1980, αστρονόμοι παρατήρησαν πως η ένταση των ακτίνων Χ μεταβάλλεται, και μάλιστα με ένα συγκεκριμένο μοτίβο. Αρχικά, ανάμεσα στο μέγιστο και το ελάχιστο της έντασης μεσολαβούν 10 δευτερόλεπτα, ένας χρόνος που ελαττώνεται με την πάροδο των εβδομάδων και των μηνών, έως ότου μηδενισθεί.

Το φαινόμενο ονομάζεται ημι-περιοδική ταλάντωση (QPO), για το οποίο ήδη από τη δεκαετία του 1990 αρκετοί αστρονόμοι υποπτεύθηκαν ότι οφείλεται σε ένα φαινόμενο που προέβλεψε ο Αϊνστάιν, στο πλαίσιο της Γενικής Σχετικότητας. Σύμφωνα με αυτό το φαινόμενο, ένα περιστρεφόμενο σώμα στρέφει μαζί του τον χωρόχρονο, με συνέπεια να δημιουργείται τοπικά μία «βαρυτική δίνη».

«Φανταστείτε ότι περιστρέφεται ένα κουτάλι μέσα σε μέλι. Τότε, οποιοδήποτε μικρό σωματίδιο βρίσκεται μέσα στο μέλι θα συμπαρασυρθεί στην κίνηση του κουταλιού», εξηγεί στην ιστοσελίδα της ESA ο αστρονόμος Άνταμ Ίνγκραμ, από το πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ και μέλος της ομάδας. «Κάτι που σημαίνει πως οτιδήποτε κινείται σε τροχιά γύρω από το περιστρεφόμενο σώμα, λόγω αυτού του φαινομένου, θα επηρεασθεί η πορεία του».

Στην παραπάνω εικόνα βλέπουμε την καλλιτεχνική άποψη του δίσκου προσαύξησης μιας μαύρης τρύπας, η εσωτερική περιοχή του οποίου υφίσταται μετάπτωση. H περιστροφή μιας μαύρης τρύπας προκαλεί τον στροβιλισμό του χώρου γύρω της και τα εσωτερικά τμήματα του δίσκου προσαύξησης συγκρατούνται στο ισημερινό επίπεδο της τρύπας. Στα τρία αυτά στιγμιότυπα, ο εσωτερικός δίσκος εκπέμπει υψηλής ενέργειας ακτινοβολία η οποία προσπίπτει στην ύλη της εξωτερικής περιοχής του δίσκου προσαύξησης, προκαλώντας τα άτομα σιδήρου σ’ αυτή την περιοχή να εκπέμπουν ακτίνες Χ. Η εκπομπή αυτών των ακτίνων Χ παριστάνεται ως μια λάμψη που «ταλαντώνεται» στον δίσκο προσαύξησης, δείτε: προς τα δεξιά (εικόνα α), προς τα εμπρός (εικόνα β) και προς τα αριστερά (εικόνα γ).Artist's impression of a black-hole system that exhibits the Lense-Thirring effect. Credit: ESA/ATG medialab

Αν το επίπεδο της τροχιάς του αντικειμένου είναι κεκλιμένο, τότε το αποτέλεσμα θα είναι η τροχιά να αρχίζει να αλλάζει προσανατολισμό με περιοδικό τρόπο, επιστρέφοντας έπειτα από έναν «κύκλο» στην αρχική της κατάσταση. Αυτή η περιοδική αλλαγή προσανατολισμού της τροχιάς ονομάζεται φαινόμενο Lense-Thirring και, στην περίπτωση μίας μαύρης τρύπας, ένας τέτοιος «κύκλος» διαρκεί ελάχιστα δευτερόλεπτα.

Επομένως, η διάρκειά του είναι περίπου ίδια με την περίοδο των QPO. Κάτι που έκανε τους επιστήμονες να υποθέσουν πως τα δύο φαινόμενα συνδέονται.

Ο Ίνγκραμ ξεκίνησε να εργάζεται πάνω στο πρόβλημα περίπου πριν από μία δεκαετία, μελετώντας τη συμπεριφορά του «δίσκου συσσώρευσης», δηλαδή του δίσκου που σχηματίζει η ύλη γύρω από μία μαύρη τρύπα, καθώς κινείται σε σπειροειδή τροχιά για να καταλήξει σε αυτήν. Ήταν ήδη γνωστό ότι το τμήμα του δίσκου που βρίσκεται κοντά στη μαύρη τρύπα μετατρέπεται σε θερμό πλάσμα, όπου τα άτομα «ξεγυμνώνονται» από τα ηλεκτρόνιά τους, τα οποία κινούνται ελεύθερα σε όλη τη μάζα.

Ήδη από το 2009, μαζί με συναδέλφους του ο Ολλανδός επιστήμονας υποστήριζε σε επιστημονικό άρθρο του πως οι αυξομειώσεις της έντασης των ακτίνων Χ οφείλονται στο φαινόμενο Lense-Thirring, και πιο συγκεκριμένα στους «κύκλους» αλλαγής προσανατολισμού της τροχιάς της ύλης σε αυτό το εσωτερικό τμήμα του δίσκου. Ωστόσο, παρόλο που στο άρθρο περιγραφόταν ο μηχανισμός, δεν υπήρχαν παρατηρησιακά δεδομένα που να τον αποδεικνύουν.

Τα παρατηρησιακά δεδομένα προέκυψαν από την ακτινοβολία που εκπέμπουν τα άτομα σιδήρου στον δίσκο, καθώς «βομβαρδίζονται» από την ενέργεια που απελευθερώνει το εσωτερικό τμήμα. Η ακτινοβολία αυτή ανήκει στο φάσμα των ακτίνων Χ και, αν η ύλη σε αυτό το εσωτερικό τμήμα του δίσκου ακολουθεί όντως «κύκλους» αλλαγής προσανατολισμού, τότε θα έπρεπε η συχνότητα των ακτίνων Χ από τα άτομα σιδήρου να μεταβάλλεται με ανάλογο τρόπο.

Έτσι, τώρα ο Ίνγκραμ με συναδέλφους του από το Άμστερνταμ, το Κέιμπριτζ, το Σαουθάμπτον και το Τόκιο, έβαλαν στο «μικροσκόπιο» τη μαύρη τρύπα H 1743-322, συγκεντρώνοντας με το τηλεσκόπιο XMM-Newton δεδομένα διάρκειας 260.000 δευτερόλεπτα και με το NuSTAR 70.000 δευτερολέπτων.

Αναλύοντας τις μετρήσεις, διαπίστωσαν πως η συχνότητα των ακτίνων Χ του σιδήρου συμφωνεί με της προβλέψεις της Γενικής Σχετικότητας. «Ουσιαστικά μετρήσαμε άμεσα την κίνηση της ύλης σε ένα ισχυρό βαρυτικό πεδίο, κοντά σε μία μαύρη τρύπα», σχολιάζει ο επιστήμονας.

Η ίδια τεχνική μπορεί να αποτελέσει ένα ισχυρό εργαλείο για τον έλεγχο της Γενικής Σχετικότητας, η οποία δεν έχει επιβεβαιωθεί σε τόσο ισχυρά βαρυτικά πεδία. Επομένως, αν οι αστρονόμοι μπορούν να κατανοήσουν τη συμπεριφορά της ύλης που «εξαφανίζεται» μέσα σε μία μαύρη τρύπα, θα μπορούν να την αξιοποιήσουν για να ελέγξουν τις προβλέψεις της θεωρίας του Αϊνστάιν σε έως σήμερα «ανεξερεύνητες περιοχές».

Οποιαδήποτε απόκλιση από τις προβλέψεις της θα αποτελεί ένδειξη πως υπάρχει μία βαθύτερη θεωρία για την περιγραφή της βαρύτητας, αφού η Γενική Σχετικότητα δεν αποτελεί την «τελευταία λέξη» της φυσικής για την ερμηνεία της.

Πηγή: «Gravitational vortex provides new way to study matter close to a black hole»

Βρέθηκε ο «ψευτοξάδερφος» του Τυραννόσαυρου. Meet Gualicho shinyae, the puny-armed distant relative of T. rex

Το νέο σαρκοβόρο είδος που εντοπίστηκε στην Αργεντινή είχε επίσης μικρά άνω άκρα αλλά δεν είχει στενή συγγένεια με τον «βασιλιά» των δεινοσαύρων. Καλλιτεχνική απεικόνιση του Gualicho shinyae, στην οποία φαίνονται τα μικρά του... χεράκια με μόνο δυο δάχτυλα. A 90-million-year-old species of meat-eating dinosaur, with tiny arms the size of a human child’s, has been discovered by fossil-hunters in Argentina. An artist’s impression of a pair of Gualicho dinosaurs pursuing prey. Photograph: Jorge Gonzalez and Pablo Lara/PA

Ένα νέο είδος σαρκοβόρου δεινόσαυρου με χαρακτηριστικά που παραπέμπουν στον T. rex, εντόπισε διεθνής ομάδα επιστημόνων στην Αργεντινή. Το προϊστορικό αρπακτικό ονομάστηκε Gualicho shinyae και όπως αναφέρουν οι ειδικοί με δημοσίευσή τους στην επιθεώρηση «PlosOne», δεν φαίνεται τελικά να είχε στενή συγγένεια με τον «βασιλιά» των δεινοσαύρων γεγονός που σημαίνει ότι τα ασυνήθιστα άνω άκρα του μάλλον εξελίχθηκαν μεμονωμένα.

Δεινόσαυρος-«μωσαϊκό»

Top: reconstruction of skeletal remains of Gualicho shinyae. Left: forelimb elements of Gualicho shinyae – left humerus in (A) anterior, (B) posterior, (C) proximal, and (D) distal views; left ulna and attached semilunate distal carpal in (E) lateral, (F) posterior, and (G) anterior views; left radius in (H) lateral, and (I) medial views. Abbreviations: dpc – deltopectoral crest; ics – intercondylar sulcus; it – internal tuberosity; msh – scar for insertion of m. scapulohumeralis; olp – olecranon process base; sdc – semilunate distal carpal. Right: left manual digits of Gualicho shinyae – digit I phalanges in (A, D) medial, (B, E) lateral, and (C, F) dorsal views; digit II phalanges in (G-I) medial, (J-L) lateral, and (M-O) dorsal views. Abbreviations: clp – collateral ligament pit; ft – flexor tubercle; t – tuber. Image credit: Jorge Gonzalez / S. Apesteguia et al / Sci-News.com.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, το ηλικίας 90 εκατ. ετών νέο είδος από την βόρεια Παταγονία είχε μήκος σχεδόν οκτώ μέτρων και βάρος ενός τόνου – όσο περίπου μια πολική αρκούδα. Όπως και ο T. rex έτσι και ο Gualicho shinyae άνηκε στα θηριόποδα. Ωστόσο, η θέση που έδωσαν στον Gualicho οι ειδικοί στο γενεαλογικό δέντρο των θηριόποδων δείχνει ότι μάλλον ανέπτυξε τα μικρά του άνω άκρα ανεξάρτητα από τους υπόλοιπους σαρκοβόρους δεινόσαυρους, που εμφάνιζαν το ίδιο χαρακτηριστικό.

Παρά το σχετικά μεγάλο του μέγεθος, ο δεινόσαυρος είχε άνω άκρα αντίστοιχα με τα χεράκια ενός μικρού παιδιού ενώ είχε μόνο δύο δάχτυλα.

«Ο δεινόσαυρος Gualicho είναι κάτι σαν μωσαϊκό: συνδυάζει δηλαδή χαρακτηριστικά που έχουμε εντοπίσει σε διάφορα άλλα θηριόποδα» εξηγεί ο δρ Πίτερ Μακόβικι από το Μουσείο Φυσικής Ιστορίας Φιλντ του Σικάγο και ένας εκ των συγγραφέων της μελέτης.

«Πρόκειται για ένα πραγματικά ασυνήθιστο εύρημα, καθώς το συγκεκριμένο είδος δεν μπορεί να “κολλήσει” σε καμία υπάρχουσα κατηγορία» προσθέτει ο δρ Μακόβικι.

Γεωργία, η «μητέρα» του κρασιού; Wine used in ritual ceremonies 5000 years ago in Georgia, the cradle of viticulture

Τελετουργικά σκεύη ηλικίας 5.000 ετών χρησιμοποιούνταν για «σπονδές οίνου» σε θρησκευτικές τελετές. Το ζωόμορφο αγγείο που βρέθηκε στη Γεωργία χρονολογείται στο 3000 ως 2900 π.Χ. και στο εσωτερικό του έχει γύρη αμπέλου. Georgian-Italian archaeological expedition of Ca’ Foscari University of Venice in collaboration with the Georgian Museum of Tbilisi has discovered vine pollen in a zoomorphic vessel used in ritual ceremonies by the Kura-Araxes population. Discovery of the vessel. Credit: Ca' Foscari

Ένα ζωόμορφο αγγείο που ήρθε στο φως στη Γεωργία φέρει ίχνη από γύρη αμπέλου στο εσωτερικό του, γεγονός το οποίο υποδηλώνει ότι κάποτε περιείχε κρασί. Το σκεύος ανάγεται στην τρίτη χιλιετία π.Χ. και θεωρείται ότι ήταν τελετουργικό. Σύμφωνα με τους αρχαιολόγους που το ανακάλυψαν, σε συνδυασμό με παλαιότερα ευρήματα από τη Νεολιθική Εποχή, δείχνει ότι το κρασί κατείχε από αρχαιοτάτων χρόνων και διαχρονικά κεντρική θέση όχι μόνο στη ζωή αλλά και στις ιεροτελεστίες στη χώρα που από πολλούς θεωρείται η «μητέρα» του.

Το αρχαιότερο κρασί

Το σκεύος έχει τρία μικρά πόδια και στο πίσω μέρος του σώματός του μια οπή για να χύνεται το περιεχόμενό του. Το κεφάλι δεν έχει σωθεί. The vessel. Credit: Ca' Foscari

Η Γεωργία θεωρείται μια από τις αρχαιότερες οινοπαραγωγικές περιοχές στον πλανήτη. Εδώ έχουν βρεθεί τα παλαιότερα δείγματα παραγωγής κρασιού, τα οποία ανάγονται στη Νεολιθική Εποχή και συγκεκριμένα γύρω στο 6000 π.Χ. - τα αμέσως επόμενα προέρχονται από το Ιράν (περίπου 5000 π.Χ.), την Ελλάδα (περίπου 4500 π.Χ.) και την Αρμενία (περίπου 4100 π.Χ.). Τα νέα ευρήματα χρονολογούνται στο 3000-2900 π.Χ. και προέρχονται από την αρχαιολογική θέση Αραντέτις Οργκόρα (γνωστό και ως Ντεντόπλις Γκόρα), 100 χλμ. δυτικά της πρωτεύουσας Τιφλίδας.

Η συγκεκριμένη θέση είχε ανασκαφεί στη δεκαετία του 1980, όμως εδώ και μερικά χρόνια γίνονται νέες έρευνες στο πλαίσιο μιας συνεργασίας του Πανεπιστημίου Κα' Φόσκαρι της Βενετίας στην Ιταλία, του Πανεπιστημίου της Τιφλίδας και του Εθνικού Μουσείου της Γεωργίας. Στόχος είναι η ανακάλυψη περισσότερων πληροφοριών σχετικά με μια «θολή» περίοδο της Εποχής του Χαλκού στη Γεωργία, τη μετάβαση από τον πολιτισμό του Κύρου-Αράξη στον πολιτισμό του Κουργκάν. Η περιοχή αυτή είναι μια από τις λίγες στις οποίες έχουν βρεθεί κεραμικά και των δύο πολιτισμών, τα οποία μάλιστα υποδηλώνουν μια «συνέχεια» μεταξύ τους. 

Ιερός χώρος

Τα αγγεία βρέθηκαν σε έναν τετράγωνο χώρο με στρογγυλεμένες γωνίες που οι αρχαιολόγοι θεωρούν ότι ήταν ιερός και φιλοξενούσε θρησκευτικές τελετές. Credit: Ca' Foscari

Το σκεύος για το οποίο γίνεται λόγος προέρχεται από τον πολιτισμό του Κύρου-Αράξη ο οποίος είχε ανθήσει ανάμεσα σε αυτούς τους δύο ποταμούς, τον Κύρο και τον Αράξη, στην προϊστορική Ιβηρία του Καυκάσου. Το τμήμα του που έχει σωθεί έχει σώμα σε σχήμα ζώου με τρία μικρά πόδια και μια οπή στο πίσω μέρος του για να χύνεται το περιεχόμενό του αλλά το κεφάλι λείπει. Βρέθηκε μαζί με ένα δεύτερο παρόμοιο σκεύος και ένα ακόμη αγγείο σαν κανάτι φτιαγμένο με την τεχνοτροπία του πολιτισμού του Κύρου-Αράξη. Τα τρία αντικείμενα εντοπίστηκαν σε καμένο έδαφος, σε έναν μεγάλο τετράγωνο χώρο με στρογγυλεμένες γωνίες, ο οποίος πιστεύεται ότι μάλλον ήταν ιερός και χρησίμευε για δημόσιες τελετές.

Η ανασκαφή έγινε από ομάδα ερευνητών με επικεφαλής την Ελενα Ρόβα, καθηγήτρια στο Πανεπιστήμιο Κα' Φόσκαρι, και τον Ιουλόν Γκαγκασίτζε από το Εθνικό Μουσείο της Γεωργίας στην Τιφλίδα. Εξετάζοντας το εσωτερικό του η ειδική στην παλυνολογία βιολόγος Ελισό Κβαβάτζε από το Εθνικό Μουσείο της Γεωργίας εντόπισε διατηρημένους πολυάριθμους κόκκους γύρης από άμπελο (Vitis vinifera). Τα ευρήματα σύμφωνα με τους ερευνητές υποδηλώνουν ότι το κρασί κατείχε στρατηγικό ρόλο στις θρησκευτικές τελετές του πολιτισμού του Κύρου-Αράξη.

Παράδοση χιλιετιών

Αν και ελλιπή τα ευρήματα είναι ικανά να δώσουν μια εικόνα στους αρχαιολόγους. «Είναι σημαντικά επειδή το πλαίσιο στο οποίο ανακαλύφθηκαν υποδηλώνει ότι εκείνοι που τα χρησιμοποιούσαν έπαιρναν κρασί από το κανάτι και είτε το πρόσφεραν με τα σκεύη αυτά στους θεούς είτε το έπιναν από κοινού όσοι συμμετείχαν στην τελετή» λέει η Ελενα Ρόβα σε δελτίο Τύπου του Πανεπιστημίου Κα' Φόσκαρι. Ένας άλλος λόγος για τον οποίο η ανακάλυψη είναι σημαντική, προσθέτει, είναι το ότι «συμπληρώνει» χρονικά την παράδοση του κρασιού στη Γεωργία πηγαίνοντάς την πέντε χιλιετίες πίσω, στον πολιτισμό του Κύρου-Αράξη. Σήμερα ακόμη, επισημαίνει, οι Γεωργιανοί εξακολουθούν να διατηρούν την παράδοση των «σούπρα», γλεντιών στα οποία πίνουν κρασί (συχνά σε «ποτήρια» από κέρατα ζώων) ακολουθώντας μια σειρά από τελετουργικές προπόσεις.

Ο πολιτισμός του Κύρου-Αράξη τοποθετείται στο δεύτερο μισό της τέταρτης και στο πρώτο μισό της τρίτης χιλιετίας π.Χ. Αποτελεί τον μόνο πληθυσμό του Νοτίου Καυκάσου που εξαπλώθηκε σε μεγάλες περιοχές της Μέσης Ανατολής, φθάνοντας ως το Ιράν, τη Συρία και την Παλαιστίνη.

Ένα μικροσκόπιο για τον πυθμένα της θάλασσας. Researchers develop novel microscope to study the underwater world

Οι πολύποδες φωτίζονται και το αποτέλεσμα είναι μαγικό. Images of a live coral acquired in situ with the BUM using an ETL focal scan. Images collected using the × 5 objective and wide spectrum white LED illumination. (a) Image of a single focal plane showing only the front coral polyp in focus. (b) Image of a single focal plane showing only the back coral polyp in focus. (c) A composite focus stacked image formed using the in-focus portions of 20 images collected with the ETL focal scan. Within a single frame (a,b), the microscope objective yields a shallow DOF. However, the composite focus stacked image, as shown in c, combines frames to provide an enhanced DOF such that both polyps and surrounding area are all in focus. Scale bars, 500 μm.

Ομάδα αμερικανών και ισραηλινών επιστημόνων ανέπτυξε ένα μικροσκόπιο ικανό να «βουτάει» στη θάλασσα και να πραγματοποιεί επιτόπιες αναλύσεις του πυθμένα, με στόχο την μελέτη των κοραλλιογενών υφάλων του πλανήτη.

Όπως εξηγούν οι ειδικοί με δημοσίευσή τους στην επιθεώρηση «Nature Communications», μέχρι σήμερα οι ερευνητές έπρεπε να μεταφέρουν οποιοδήποτε δείγμα θαλάσσιας ζωής ήθελαν να μελετήσουν στο εργαστήριο. Κάτι τέτοιο όμως, συχνά αφαιρούσε πολύτιμα για την έρευνα στοιχεία που είχαν να κάνουν με την συμπεριφορά ενός θαλάσσιου οργανισμού με το φυσικό του, υποβρύχιο περιβάλλον.

Το νέο μικροσκόπιο έχει σχεδιαστεί ώστε να λειτουργεί στον πυθμένα της θάλασσας. «Οραματιζόμαστε τη μελέτη των θαλάσσιων οργανισμών στο φυσικό τους περιβάλλον, το οποίο είναι υπερβολικά δύσκολο να δημιουργήσουμε στο εργαστήριο» αναφέρει η δρ Τάλι Τράιμπιτζ από το Πανεπιστήμιο της Χάιφας.

Το καινοτόμο υποβρύχιο όργανο

Για πρώτη φορά οι επιστήμονες μελετούν την θαλάσσια ζωή με τη βοήθεια ενός υποβρύχιου μικροσκοπίου. A new microscopic imaging system is revealing a never-before-seen view of the underwater world. Researchers have designed and built a diver-operated underwater microscope to study millimeter-scale processes as they naturally occur on the seafloor. Scripps Oceanography graduate student Andrew Mullen positions the Benthic Underwater Microscope to study corals. Credit: Jaffe Laboratory for Underwater Imaging/Scripps Institution of Oceanography, UC San Diego

Το υποβρύχιο μικροσκόπιο διαθέτει έναν εύκαμπτο φακό γεμάτο με υγρό, ο οποίος όταν δέχεται ηλεκτρικό φορτίο αλλάζει σχήμα. Έχει ακόμα ένα σύστημα LED φωτισμού προκειμένου οι οργανισμοί να φωτίζονται κατάλληλα κατά τη μελέτη τους. Όλος ο παραπάνω εξοπλισμός βρίσκεται κλεισμένος σε ένα «κουτί» το οποίο επιτρέπει την εύκολη μεταφορά του στον βυθό από έναν δύτη.

Μέχρι στιγμής οι επιστήμονες κατάφεραν να αποτυπώσουν την επίδραση που θα είχε στην έρευνα ένα τέτοιο μικροσκόπιο, καταγράφοντας την συμπεριφορά μεμονωμένων πολύποδων και άλλων μικρών οργανισμών που μαζί συνθέτουν τους κοραλλιογενείς υφάλους.

Microscopic-scale processes significantly influence benthic marine ecosystems such as coral reefs and kelp forests. Due to the ocean’s complex and dynamic nature, it is most informative to study these processes in the natural environment yet it is inherently difficult. Here we present a system capable of non-invasively imaging seafloor environments and organisms in situ at nearly micrometre resolution. We overcome the challenges of underwater microscopy through the use of a long working distance microscopic objective, an electrically tunable lens and focused reflectance illumination. The diver-deployed instrument permits studies of both spatial and temporal processes such as the algal colonization and overgrowth of bleaching corals, as well as coral polyp behaviour and interspecific competition. By enabling in situ observations at previously unattainable scales, this instrument can provide important new insights into micro-scale processes in benthic ecosystems that shape observed patterns at much larger scales.

Με τα θαυμαστά αυτά θαλάσσια οικοσυστήματα να κινδυνεύουν εξαιτίας της κλιματικής αλλαγής και των ανθρώπινων δραστηριοτήτων, οι ερευνητές θεωρούν ότι απαιτείται η επιτόπου μελέτη του προβλήματος σε μικρή κλίμακα για την αποτελεσματική αντιμετώπισή του.

«Η θάλασσα και η ζωή που κουβαλάει επηρεάζει σημαντικά την ζωή μας. Κάποιοι άνθρωποι δεν συνειδητοποιούν την περιπλοκότητα και τον πλούτο που υπάρχει εκεί έξω» προσθέτει η δρ Τράιμπιτζ.

Πηγή: Andrew D. Mullen, Tali Treibitz, Paul L. D. Roberts, Emily L. A. Kelly, Rael Horwitz, Jennifer E. Smith, Jules S. Jaffe. Underwater microscopy for in situ studies of benthic ecosystems. Nature Communications, 2016; 7: 12093 DOI: 10.1038/ncomms12093