ALMA, το μεγαλύτερο ραδιοτηλεσκόπιο του κόσμου, ALMA - In Search of our Cosmic Origins

Babak Tafreshi, one of the ESO Photo Ambassadors, has captured the antennas of the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) under the southern sky in another breathtaking image.

Το μεγαλύτερο διεθνές ραδιοτηλεσκόπιο στη Γη, το ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), που βρίσκεται στην κατάξερη, μονίμως ανέφελη και θεοσκότεινη έρημο Ατακάμα της Χιλής, σε υψόμετρο πάνω από 5.000 μέτρα στην οροσειρά των Άνδεων, μόλις εγκαινιάστηκε επίσημα. Εδώ και κάποιο διάστημα πάντως ήδη λειτουργούσε, αν και αρκετά κάτω από τις πλήρεις δυνατότητές του.

The view from the Office: The ALMA telescope is located deep in the Chilean desert, in one of the driest places on Earth - at an altitude of 16,400ft, roughly half the cruising height of a jumbo jet and almost four times the height of Ben Nevis.

Μάλιστα ανακοινώθηκαν κιόλας από τους αστρονόμους σημαντικές ανακαλύψεις του τηλεσκοπίου, το οποίο φαίνεται πως μπορεί να ξαναγράψει την ιστορία του σύμπαντος. Ήδη, το ALMA ανίχνευσε τα πιο μακρινά μόρια νερού που έχουν ποτέ βρεθεί στο διάστημα, σε απόσταση περίπου 12,7 δισεκατομμυρίων ετών φωτός.

A panoramic view of Llano de Chajnantors spacious grounds where the 66 antennas of the Atacama Large Millimetre/Submillimetre Array (ALMA) will be switched on today.

Στην πραγματικότητα πρόκειται όχι για ένα τηλεσκόπιο, αλλά για μια διάταξη 66 ξεχωριστών αλλά διασυνδεμένων ραδιοτηλεσκοπίων (τα περισσότερα με διάμετρο 12 μέτρων). Από κοινού συνεργάζονται για να δημιουργήσουν εικόνες τόσο λεπτομερείς, που μόνο ένα ενιαίο γιγάντιο τηλεσκόπιο διαμέτρου 16 χιλιομέτρων θα μπορούσε να δώσει. Προς το παρόν, λειτουργούν οι 56 αντένες, ενώ όλες θα τεθούν σε λειτουργία έως το καλοκαίρι (κάθε αντένα έχει βάρος ενός τόνου).

The Chilean desert was chosen because it is one of the few places in the world where it is still possible to find a high, dry location unaffected by pollution from artificial light.

Για την κατασκευή του, που διήρκεσε μία δεκαετία και κόστισε περίπου 1,4 δισεκατομμύρια δολάρια, συνέβαλαν 19 χώρες. Οι 15 χώρες-μέλη του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου, που βρίσκεται στην ίδια περιοχή, κατέχουν το 37,5%, ενώ σημαντικά μερίδια κατέχουν επίσης οι ΗΠΑ και η Ιαπωνία.

Για να επεξεργάζεται τα στοιχεία των παρατηρήσεων του ALMA, έπρεπε να κατασκευαστεί ένας σούπερ-υπολογιστής ικανός για 17 πεντάκις εκατομμύρια υπολογισμούς ανά δευτερόλεπτο, ο οποίος στεγάζεται σε ένα κτίριο που λέγεται πως είναι το δεύτερο μεγαλύτερο στη Γη (μετά από ένα κινεζικό σταθμό τρένων στο Θιβέτ).

Some of the ALMA antennae bathed in red light. In the background there is the southern Milky Way on the left and the Magellanic Clouds at the top.

Με αφορμή τα εγκαίνια του ALMA, μια ομάδα επιστημόνων, με επικεφαλής τον Γιοακίν Βιέιρα του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας (Caltech), ανακοίνωσαν πως μέσω του ραδιοτηλεσκοπίου παρατήρησαν ότι οι πιο έντονες φάσεις εκρηκτικής δημιουργίας νέων άστρων στο σύμπαν έλαβαν χώρα πολύ νωρίτερα από ό,τι πίστευαν έως τώρα οι αστρονόμοι.

This 16-minute video presents the history of ALMA from the origins of the project several decades ago to the recent first science results. Illustrated by dramatic helicopter footage, the movie takes you on a journey to the 5000-metre-high Chajnantor Plateau, where ALMA stands, in the unique environment of the Atacama Desert of Chile. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).

Οι σχετικές επιστημονικές δημοσιεύσεις, που έγιναν στα περιοδικά «Nature» και «Astrophysical Journal», δείχνουν ότι απρόσμενα πρόωρα, στην «αυγή» κιόλας του σύμπαντος (που έχει ηλικία 13,7 δισεκατομμυρίων ετών φωτός), στο εσωτερικό γαλαξιών που βρίσκονται σε απόσταση άνω των 12 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη, ήδη υπήρχε ένας «οργασμός» γέννησης τουλάχιστον 1.000 άστρων κάθε χρόνο (έναντι μόλις ενός τον χρόνο στον δικό μας γαλαξία) και αυτό συνέβαινε περίπου ένα δισεκατομμύριο χρόνια νωρίτερα από τις μέχρι σήμερα εκτιμήσεις.

Under test: A spectacular sunset view of three prototypes of ALMA antennas, developed by Japan, North America and Europe, respectively, at the ALMA Test Facility (ATF) in Socorro, New Mexico, USA.

Μάλιστα, σε έναν από τους γαλαξίες-νήπια (που όμως ήσαν ήδη λαμπροί όσο 40 τρισεκατομμύρια Ήλιοι), ο οποίος είναι τόσο μακρινός, ώστε το φως του ξεκίνησε το μακρινό ταξίδι του προς τον πλανήτη μας όταν ακόμα το σύμπαν είχε ηλικία μόνο ενός δισεκατομμυρίου ετών φωτός, εντοπίστηκαν μόρια νερού. Είναι η πιο μακρινή στο χωρόχρονο ανίχνευση νερού που έχει γίνει ποτέ.

Τα πρώτα πουλιά είχαν επιπλέον δύο φτερούγες. Early birds had four wings, not two, study reports

Artist’s reconstruction of the basal bird Sapeornis, shown with its leg feathers. (Yike Xu)

Οι ερευνητές βρήκαν ενδείξεις φτερών στα πίσω άκρα 11 ειδών πουλιών, με μέγεθος από κοράκι έως γαλοπούλα, που έζησαν κατά την Ύστερη Κρητιδική περίοδο. Τα φτερά αυτά, ήταν κάθετα στα οστά των άκρων και είχαν μήκος από 30 έως περισσότερα από 50 χιλιοστά.

Αξίζει να σημειωθεί ότι όπως ανακαλύφθηκε πριν από περίπου δέκα χρόνια, οι δεινόσαυροι που έμοιαζαν με πουλιά -και θεωρούνται οι πρόγονοι των τελευταίων- είχαν μακριά και γερά φτερά και στα πίσω άκρα τους. Ωστόσο, μέχρι σήμερα οι επιστήμονες δεν μπορούσαν να πουν με σιγουριά αν τα πρώτα πουλιά που εμφανίστηκαν πριν από περίπου 121- 125 εκατομμύρια χρόνια, παράλληλα με τους δεινόσαυρους που τότε κυριαρχούσαν στη Γη, είχαν εγκαταλείψει ή όχι αυτά τα πρόσθετα φτερά.

Leg feathers in the basal avialan Sapeornis. Credit: Science/AAAS

Την απάντηση σε αυτό το ερώτημα δίνει η νέα έρευνα. Τα ευρήματα δείχνουν ότι όντως τα πρώτα πουλιά ακόμα χρησιμοποιούσαν τα επιπλέον φτερά, έχοντας έτσι τέσσερις φτερούγες, όμως δεν είναι σαφές αν τα χρησιμοποιούσαν για το «πλανάρισμα» στον αέρα, για την αλλαγή κατεύθυνσης κατά το πέταγμα ή και για τα δύο.

Anchiornis huxley, a small, feathered, dinosaur, showing a second set of wings on its legs.

Υπάρχουν ερευνητές όμως, όπως ο καθηγητής βιολογίας Κέβιν Πάντιαν του πανεπιστημίου της Καλιφόρνια-Μπέρκλεϊ, οι οποίοι θεωρούν ότι τα φτερά αυτά δεν ήταν κατάλληλα για βοηθητικά στο πέταγμα, αλλά εξυπηρετούσαν τελείως άλλους σκοπούς, όπως τον εντυπωσιασμό και την προσέλκυση του άλλου φύλου (η τακτική του παγωνιού). Από την πλευρά τους, οι κινέζοι επιστήμονες τόνισαν ότι θα προσπαθήσουν να αποδείξουν ότι ήταν αεροδυναμικά και κατάλληλα για πτήσεις.

Photographs of confuciusornithid (STM 13-32) and its leg feathers. Credit: Science/AAAS.

Παράλληλα, όπως επισημαίνει ο παλαιοντολόγος Μαρκ Νόρελ του Αμερικανικού Μουσείου Φυσικής Ιστορίας, δεν είναι βέβαιο αν οι τέσσερις φτερούγες ήταν ο κανόνας σε όλα τα πρώτα πουλιά ή μόνο σε μερικά.

Σήμερα, οι φολίδες έχουν αντικαταστήσει τα περισσότερα φτερά στα πίσω πόδια των σύγχρονων πουλιών. Σύμφωνα όμως με τους επιστήμονες, χρειάζονται μόνο λίγες γενετικές αλλαγές προκειμένου να «επιστρέψουν» τα πρόσθετα φτερά.

This ancient bird, one of 11 analysed by the China team, had stiff feathers on both arms and legs.

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι τα πουλιά σταδιακά έμειναν με δύο φτερούγες, επειδή αυτό τους έδινε πλεονέκτημα να χρησιμοποιούν τα πίσω πόδια τους για να κινούνται καλύτερα στο έδαφος.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Σινγκ Σου, μέλος της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, καθηγητή παλαιοντολογίας και γνωστό διεθνώς «κυνηγό» δεινοσαύρων του Ινστιτούτου Γεωλογίας και Παλαιοντολογίας της Σαντόνγκ, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Science».

Αστροβιολόγοι βρήκαν αρχαία απολιθώματα σε μετεωρίτη, Astrobiologists Find Ancient Fossils in Fireball Fragments

Αστροβιολόγοι ανακάλυψαν δομές παρόμοιες με άλγη εντός ενός μετεωρίτη στη Σρι Λάνκα, γεγονός που ισχυρίζονται ότι αποτελεί απόδειξη της πανσπερμίας, δηλαδή της ιδέας ότι υπάρχει ζωή διάσπαρτη στο σύμπαν και διανέμεται από αστεροειδείς και μετεωρίτες.

Το απόγευμα της 29ης Δεκεμβρίου 2012 κομμάτια μετεωρίτη έπεσαν στην επαρχία Πολονναρούα της Σρι Λάνκα. Μέσα στις επόμενες ημέρες, οι τοπικές αρχές συνέλεξαν ένα μεγάλο αριθμό δειγμάτων και τις έστειλαν στο Ιατρικό Ινστιτούτο του Υπουργείου Υγείας στην πόλη Κολόμπο.

Αφού παρατήρησαν ορισμένα παράξενα χαρακτηριστικά στο εσωτερικό των δειγμάτων, οι ερευνητές του ινστιτούτου προώθησαν τα κομμάτια του μετεωρίτη σε ομάδα αστροβιολόγων του Πανεπιστημίου του Κάρντιφ στην Ουαλία για περαιτέρω ανάλυση. Οι Ουαλοί ερευνητές ανακάλυψαν ότι τα πετρώματα περιείχαν απολιθωμένες βιολογικές δομές, ενώ όλα τα τεστ απέκλεισαν το ενδεχόμενο επίγειας μόλυνσης των δειγμάτων.

Η ομάδα με επικεφαλής τον Τζέημι Γουώλλις παρέλαβε συνολικά 628 θραύσματα πετρωμάτων από τοπικούς ορυζώνες αλλά μπόρεσε να ταυτοποιήσει ξεκάθαρα μόνο τρία από αυτά ως πιθανούς μετεωρίτες.

Οι γενικές ιδιότητες των τριών αυτών δειγμάτων τα ξεχώρισαν αμέσως. Για παράδειγμα, μία από τις πέτρες είχε πυκνότητα λιγότερη από ένα γραμμάριο ανά κυβικό εκατοστό, μικρότερη από κάθε άλλο γνωστό ανθρακώδη μετεωρίτη. Υπήρχαν αποδείξεις ατμοσφαιρικής θερμότητας, ανθρακικό περιεχόμενο της τάξεως του 4%, και πληθώρα οργανικών ενώσεων με υψηλό μοριακό βάρος. Βάσει αυτών των ευρημάτων, η ομάδα του Γουώλλις κατέληξε πως πρόκειται για μικρό κομήτη.

Η εργασία των Jamie Wallis et al δημοσιεύεται στο arxiv.org με τίτλο: “The Polonnaruwa meteorite: oxygen isotope, crystalline and biological composition”. Algae-like structures inside a Sri Lankan meteorite are clear evidence of panspermia, the idea that life exists throughout the universe, say astrobiologists.

Ωστόσο η πιο εντυπωσιακή ανακάλυψη ήταν οι δομές εντός των πετρωμάτων όπως απεικονίστηκαν από μικροσκόπιο ηλεκτρονίων. Συγκεκριμένα μία από τις εικόνες φανερώνει ένα σύνθετο μικροαπολίθωμα πλούσιο σε άνθρακα, το οποίο έχει μήκος περίπου 100 μm και φέρει πολλές ομοιότητες με μία ομάδα θαλάσσιων δινομαστιγωτών φυκών που τώρα έχει εξαφανιστεί από τη Γη.

Μία άλλη εικόνα του δείγματος φανέρωσε ένα παρόμοιο μικροοργανισμό διαμέτρου 2 μm και μήκους 100 μm, γεγονός που σύμφωνα με τον Γουώλις αποτελεί απόδειξη σχηματισμού του οργανισμού σε ένα περιβάλλον χαμηλής βαρύτητας και πίεσης.

Ο Γουώλις και οι συνάδελφοί του εμφανίζονται σίγουροι ότι τα δείγματα δεν είναι γήινα και ότι η θεωρία της πανσπερμίας ισχύει. Αρκετά όμως μέλη της επιστημονικής κοινότητας υποστηρίζουν πως είναι πιο πιθανό τα πετρώματα να δημιουργήθηκαν από χτυπήματα κεραυνών ή να είναι υπολείμματα παλαιότερης σύγκρουσης αστεροειδούς με τη Γη, που συνέβη πριν από εκατομμύρια χρόνια και εκτόξευσε δισεκατομμύρια τόνους ύλης στο διάστημα.

Η θεωρία της πανσπερμίας δεν είναι προϊόν των καιρών μας. Ο πρώτος που τη διατύπωσε ήταν ο Αναξαγόρας (500-428 π.Χ.). Ο Γάλλος φυσιοδίφης Benoit de Maillet το 1743 απέρριψε τη μέχρι τότε επικρατούσα θεωρία της αβιογένεσης, ισχυριζόμενος ότι η ζωή μεταφέρθηκε στη Γη από το Διάστημα και αναπτύχθηκε στη θάλασσα αρχικά, ενώ οι πατέρες της σύγχρονης θερμοδυναμικής Lord Kelvin (William Thomson) (1824-1907) και Hermann von Helmholtz (1821-1894) υπήρξαν οι κύριοι υπέρμαχοί της τον 19ο αιώνα.

Το μακρινότερο νερό στο Σύμπαν. ALMA Rewrites History of Universe's Stellar Baby Boom

Η βαρύτητα ενός κοντινού γαλαξία (μπλε κουκκίδα στο κέντρο) δημιουργεί πολλαπλά είδωλα ενός μακρινού γαλαξία (κόκκινο). Cosmic donut: This image combines data from ALMA and the Hubble Space Telescope. Shown in red is the distant, background galaxy, being distorted by the gravitational lens effect produced by the galaxy in the foreground, depicted as the blue dot seen by Hubble. The background galaxy appears warped into a so-called Einstein ring: a circle of light around the foreground galaxy. Credit: Dan Marrone

Ένα οπτικό φαινόμενο, το οποίο προκαλεί η βαρύτητα καθώς παραμορφώνει τις ακτίνες φωτός, επέτρεψε στους αστρονόμους να μελετήσουν ορισμένους από τους πιο αρχαίους γαλαξίες του Σύμπαντος, οι οποίοι λειτούργησαν ως μαιευτήρια άστρων και επιπλέον περιέχουν τις πιο απομακρυσμένες ποσότητες νερού που γνωρίζουμε ως σήμερα.

This photo of the 10-meter South Pole Telescope was taken in January 2013, soon after its new extended shielding was complete. The discovery of the luminous star-forming galaxies from the early universe were found in the large millimeter-wave survey recently completed with the SPT. Credit: Erik Nichols

Οι νέες μελέτες βασίζονται σε παρατηρήσεις του ALMA, μιας γιγάντιας αλλά ημιτελούς συστοιχίας ραδιοτηλεσκοπίων στη Χιλή, η οποία εγκαινιάστηκε επίσημα μόλις την περασμένη Τετάρτη.

Όπως εξηγούν οι ερευνητές σε ανακοίνωσή τους, το νεαρό Σύμπαν παρήγαγε άστρα με πολύ μεγαλύτερο ρυθμό από ό,τι σήμερα. Από προηγούμενες μελέτες είναι γνωστό ότι αυτές οι εξάρσεις αστρογένεσης συνέβησαν σε γιγάντιους γαλαξίες που περιέχουν μεγάλες ποσότητες σκόνης.

This is an artist's impression of one of the South Pole Telescope-discovered sources based on observation by the Altacama Large Millimeter Array and Hubble Space Telescope (HST). The massive central galaxy (in blue, seen by HST) bends the light of a more distant, submillimeter-bright galaxy, forming a ring-like image of the background galaxy that is observed by ALMA (red). Credit: Y. Hezaveh

Τα δεκάδες μάτια του ALMA στράφηκαν σε ορισμένους από αυτούς τους αρχαίους γαλαξίες και αποκάλυψαν ότι η απόσταση που τους χωρίζει από τη Γη είναι έως και ένα δισεκατομμύριο έτη φωτός μεγαλύτερη από ό,τι νομίζαμε. Αυτό σημαίνει ότι οι γαλαξίες έχουν μέση ηλικία 12 δισεκατομμυρίων ετών, δημιουργήθηκαν δηλαδή λιγότερο από 2 δισ. χρόνια μετά τη γέννηση του Σύμπαντος.

Οι δύο πιο αρχαίοι από αυτούς τους γαλαξίες πηγαίνουν πίσω ακόμα 1 δισ. χρόνια και χρονολογούνται τώρα στα 12,7 δισεκατομμύρια έτη.

This montage combines data from ALMA with images from the NASA/ESA Hubble Space Telescope, for five distant galaxies. The ALMA images, represented in red, show the distant, background galaxies, being distorted by the gravitational lens effect produced by the galaxies in the foreground, depicted in the Hubble data in blue. The background galaxies appear warped into rings of light known as Einstein rings, which encircle the foreground galaxies. Credit: ALMA (ESO/NRAO/NAOJ), J. Vieira et al.

Σε έναν μάλιστα από αυτούς το ALMA ανίχνευσε τα πιο απομακρυσμένα και πιο αρχαία μόρια νερού που γνωρίζουμε στο Σύμπαν.

Τα δεδομένα του ALMA παρουσιάζονται τώρα σε τρεις δημοσιεύσεις, μία στο περιοδικό «Nature» και δύο στην επιθεώρηση «The Astrophysical Journal».

Βαρυτικός φακός

Σχηματική απεικόνιση του φαινομένου του βαρυτικού φακού. This schematic image represents how light from a distant galaxy is distorted by the gravitational effects of a nearer foreground galaxy, which acts like a lens and makes the distant source appear distorted, but brighter, forming characteristic rings of light, known as Einstein rings. An analysis of the distortion has revealed that some of the distant star-forming galaxies are as bright as 40 trillion Suns, and have been magnified by the gravitational lens by up to 22 times. Credit: ALMA (ESO/NRAO/NAOJ), L. Calçada (ESO), Y. Hezaveh et al.

Οι διεθνείς ομάδες αστρονόμων που υπογράφουν τις μελέτες αξιοποίησαν ένα παράξενο φαινόμενο που ονομάζεται βαρυτικός φακός: Καθώς το φως των αρχαίων γαλαξιών ταξιδεύει προς τη Γη, συναντά στην πορεία του άλλους γαλαξίες. Το ισχυρό βαρυτικό πεδίο καμπυλώνει τις ακτίνες φωτός, όπως προβλέπει η Σχετικότητα του Αϊνστάιν, και στέλνει στη Γη ένα μεγεθυμένο είδωλο των αρχαίων γαλαξιών στο φόντο.

Το φαινόμενο είναι σπάνιο, μπορεί όμως να αναγνωριστεί εύκολα: αυτό που βλέπει το τηλεσκόπιο είναι πολλαπλά είδωλα του απομακρυσμένου γαλαξία, διατεταγμένα συμμετρικά γύρω από το είδωλο του κοντινού γαλαξία.

Όπως επισημαίνουν οι ερευνητές, το φαινόμενο του βαρυτικού φακού μεγέθυνε τους απομακρυσμένους γαλαξίες κατά 22 φορές, διευκολύνοντας σημαντικά την παρατήρησή τους.

Στη μελέτη βοήθησε πάντως και η ακραία λάμψη αυτών των αρχαίων τεράτων: λόγω των μυριάδων νεογέννητων άστρων που περιέχουν, το φως των γαλαξιών εκτιμάται ότι είναι 40 τρισεκατομμύριο φορές πιο έντονο από το φως του Ήλιου.

Η ιδιοφυής ανατομία του Λεονάρντο ντα Βίντσι. Leonardo da Vinci was right all along, new medical scans show

Έκθεση παρουσιάζει τα σχέδιά του σε αντιπαραβολή με μαγνητικές και αξονικές τομογραφίες. Leonardo da Vinci's LeVitruvian Man (lt) and one of drawings which will feature in the exhibition.

Ο Λεονάρντο ντα Βίντσι ήταν ένας άνθρωπος πολύ μπροστά από την εποχή του και αυτό αποδεικνύεται πλέον και… επιστημονικά, με τα σύγχρονα μέσα της τεχνολογίας. Μια έκθεση που θα εγκαινιαστεί τον ερχόμενο Αύγουστο στο Εδιμβούργο παρουσιάζει για πρώτη φορά τα σχέδια ανατομίας του αναγεννησιακού «homo universalis» πλάι-πλάι με μαγνητικές και αξονικές τομογραφίες που αποκαλύπτουν την απαράμιλλη ακρίβειά τους, στην παραμικρή λεπτομέρεια.

Σχέδια χεριών του Λεονάρντο ντα Βίντσι και τρισδιάστατη απεικόνιση της τομής ενός χεριού.  The bones, muscles and tendons of the hand c.1510-11 and 3D image of a dissected hand Photo: Royal Collection Trust / © Her Majesty Queen Elizabeth II 2013 /© Mark Mobley, West Midlands Surgical Training Centre

Η έκθεση «Leonardo da Vinci: The Mechanics of Man» διοργανώνεται από το Royal Collection Trust της Βρετανίας στο πλαίσιο του φεστιβάλ του Εδιμβούργου. Διαφέρει από προηγούμενες που έχουν διοργανωθεί, ακόμη και από το ίδιο ίδρυμα, στο ότι για πρώτη φορά παρουσιάζει τα πρωτότυπα σχέδια του καλλιτέχνη σε άμεση σύγκριση με την ανατομία του «πραγματικού» ανθρώπινου σώματος. Επίσης ορισμένα από τα σχέδια εκτίθενται για πρώτη φορά στη Βρετανία.

The bones, muscles and tendons of the hand and muscles and tendons of the lower leg and foot, c.1510-11.

Ο Λεονάρντο ντα Βίντσι άρχισε να μελετά την ανατομία του ανθρώπινου σώματος στην προσπάθειά του να αποδώσει όσο το δυνατόν πιο πιστά τα φυσικά «πρωτότυπα» στα έργα του. Ύστερα από λίγο όμως του γεννήθηκε η φιλοδοξία να συντάξει μια εικονογραφημένη διατριβή στην ανατομία. Άρχισε να επισκέπτεται νοσοκομεία και ιατρικές σχολές όπου πραγματοποίησε νεκροτομές σε περισσότερα από 30 πτώματα.

The muscles of the shoulder, arm and neck and the aortic valve.

«Γέμισε εκατοντάδες σελίδες από τα σημειωματάριά του με λεπτομερή σχέδια που όμοια τους δεν είχε ξαναδεί ποτέ κανείς. Οι ανακαλύψεις του θα μπορούσαν να έχουν αλλάξει ριζικά την ευρωπαϊκή γνώση της ανατομίας». Μετά τον θάνατό του όμως, το υλικό αυτό παρέμεινε άγνωστο, χαμένο ανάμεσα στα προσωπικά του αντικείμενα. «Αν είχε δημοσιευθεί εκείνη την εποχή, θα είχε αναμφίβολα αποτελέσει το σημαντικότερο έργο γύρω από το ανθρώπινο σώμα» σημειώνουν οι επιμελητές της έκθεσης.

Σπονδυλική στήλη (πηγή: Royal Collection Trust / (C) Her Majesty Queen Elizabeth II 2013)

Η έκθεση βασίζεται στο «Ανατομικό εγχειρίδιο Α’» του Λεονάρντο ντα Βίντσι, το οποίο περιέχει περισσότερα από 240 σχέδια, συνοδευόμενα από κείμενα. Θα παρουσιαστεί στην The Queen’s Gallery, Palace of Holyroodhouse, από τις 2 Αυγούστου ως τις 10 Νοεμβρίου του 2013.

Απολιθώματα πλανητών πιο πυκνά από τον σίδηρο. Puzzling Super-Dense Space Objects Could Be a New Type of Planet

CLOSE ENCOUNTERS: Compressed planets may be the remnants of ice giants stripped of their outer layers by a close encounter with their suns. Image: NASA/ESA/C.Carreau

Μια μυστηριώδης ομάδα εξωπλανητών, που φαίνεται να έχουν μικρό μέγεθος αλλά ακραία πυκνότητα, δεν αποκλείεται να είναι τα ζαρωμένα απομεινάρια γιγάντιων πλανητών σαν τον Δία, οι οποίοι είχαν την ατυχία να παραψηθούν στη ζέστη των μητρικών τους άστρων.

Η νέα θεωρία προτείνεται προκειμένου να εξηγήσει μια από πιο απρόσμενες ανακαλύψεις του διαστημικού τηλεσκοπίου Kepler, το οποίο ειδικεύεται στην αναζήτηση μακρινών πλανητικών συστημάτων.

Το Kepler μπορεί συχνά να προσφέρει εκτιμήσεις για τη μάζα των εξωπλανητών που εντοπίζει, σπάνια όμως επιτρέπει τον υπολογισμό και της μάζας και του μεγέθους αυτών των σωμάτων -τις δύο παραμέτρους που απαιτούνται για τον υπολογισμό της πυκνότητας.

Τα παράδοξα αποτελέσματα

Σε ορισμένες όμως από τις σπάνιες περιπτώσεις που αυτό ήταν εφικτό, οι υπολογισμοί οδηγούσαν σε περίεργα αποτελέσματα: κάποιοι πλανήτες δείχνουν έχουν μέγεθος παρόμοιο με τη Γη, η μάζα τους όμως είναι δυσανάλογα μεγάλη -τόσο μεγάλη ώστε η πυκνότητά τους θα πρέπει να υπερβαίνει τον καθαρό σίδηρο.

Τα σημερινά μοντέλα για το σχηματισμό των πλανητών δεν μπορούν να εξηγήσουν τις παρατηρήσεις: «Δεν υπάρχει εξήγηση στο δικό μας Ηλιακό Σύστημα» αναφέρει στο Νature.com ο Ολιβιέ Γκρασέ, γεωφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Ναντ στη Γαλλία.

Η νέα θεωρία

Ο Γκράσε και οι συνεργάτες του διατύπωσαν τη νέα θεωρία σε συνέδριο που πραγματοποίησε η βρετανική Βασιλική Εταιρεία με θέμα τους εξωπλανήτες.

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι οι υπέρπυκνοι εξωπλανήτες είναι οι «απολιθωμένοι» πυρήνες γιγάντιων πλανητών σαν τον Δία. Όπως συμβαίνει και στο Ηλιακό Σύστημα, οι πλανήτες αυτοί αποτελούνται κυρίως από αέρια όπως το υδρογόνο και το ήλιο. Επιπλέον, οι γίγαντες αυτοί σχηματίζονται συνήθως μακριά από τα μητρικά τους άστρα.

Φαίνεται όμως ότι ορισμένοι από αυτούς παρεκκλίνουν της τροχιάς τους λόγω της βαρυτικής αλληλεπίδρασης με άλλα σώματα του ίδιου συστήματος. Μπορούν έτσι να καταλήξουν κοντά στο μητρικό τους άστρο και να αρχίσουν να βράζουν από την ακραία ακτινοβολία.

Απολιθωμένοι πυρήνες

Γιγάντιοι πλανήτες (πάνω αριστερά) πλησιάζουν τα μητρικά τους άστρα, ψήνονται και ζαρώνουν (κάτω αριστερά). Πηγή: T. Riecken

Σε θερμοκρασίες που φτάνουν τους 6.000 βαθμούς Κελσίου, τα αέρια και πτητικά συστατικά της ατμόσφαιρας διαστέλλονται και τελικά χάνονται στο Διάστημα. Και, έπειτα από μερικές χιλιάδες χρόνια σε αυτόν τον φούρνο, το μόνο που απομένει είναι ο πυρήνας των γιγάντιων κάποτε πλανητών.

Οι πυρήνες αυτοί είναι λογικό να αποτελούνται από βαριά υλικά -σίδηρο, πυκνά πετρώματα- που είχαν βυθιστεί στο κέντρο του πλανήτη αμέσως μετά τον σχηματισμό του. Επιπλέον, οι πυρήνες σχηματίζονται κάτω από συνθήκες ακραίας πίεσης, επομένως τα υλικά τους μπορεί να είναι ασυνήθιστα συμπιεσμένα.

Τα απομεινάρια των παραψημένων γιγάντων μπορούν επομένως να έχουν το μέγεθος της Γης αλλά  με πολύ μεγαλύτερη μάζα -ένα είδος πλανητών που πήραν το όνομα «υπερ-Γαίες».

Η θεωρία αυτή είναι ευλογοφανής, όπως σχολίασαν ανεξάρτητοι επιστήμονες, δεν μπορεί όμως να θεωρηθεί δεδομένη: Το Κepler σπάνια μπορεί να προσδιορίσει με ακρίβεια τη μάζα και την ακτίνα των εξωπλανητών.

Πέρα όμως από την αβεβαιότητα στις μετρήσεις, οι πλανητολόγοι είναι πιθανό να μην έχουν κατανοήσει ακόμα πώς συμπεριφέρονται τα συστατικά των πλανητών σε ακραίες συνθήκες.

Κανείς εξάλλου δεν είναι σίγουρος για το τι κρύβεται στην καρδιά του Δία, του Κρόνου, του Ουρανού και του Ποσειδώνα -των αέριων γιγάντων του δικού μας Ηλιακού Συστήματος. Μια θεωρία που έχει προταθεί είναι ότι ο πυρήνας του Δία δεν αποτελείται κυρίως από σίδηρο, αλλά από καθαρό διαμάντι.

O Richard Feynman για τον αριθμό π. Richard Feynman & the "Feynman Point" in Pi

Richard Feynman was damn witty. He once noted that he wished to memorize Pi all the way up to the 762nd place, because at that point begins a series of six nines in a row.

(….) Θα συνεχίσω τώρα με την προσωπική εμπειρία μου στα μαθηματικά ως νεαρός. Ένα άλλο που μου είχε πει ο πατέρας μου είναι ότι, σε κάθε κύκλο, ο λόγος της περιφέρειας προς τη διάμετρο παραμένει σταθερός, ανεξάρτητα από το μέγεθος του κύκλου.

Δεν μπορώ να το εξηγήσω καλά, διότι αφορά περισσότερο μια αίσθηση παρά κάτι περιγράψιμο. Ο λόγος του ενός μήκους προς το άλλο είχε κάποια θαυμαστή ιδιότητα.

Ήταν ένας μαγευτικός, γεμάτος μυστήριο αριθμός, ο π.

Όταν ήμουν μικρός, δεν μπορούσα να καταλάβω τι έκρυβε ο αριθμός αυτός. Αλλά μου φαινόταν ότι επρόκειτο για ένα πολύ σπουδαίο πράγμα, με αποτέλεσμα να ψάχνω παντού για τον π.

Όταν αργότερα στο σχολείο είχα να μετατρέψω το 3 και 1/8 σε δεκαδικό αριθμό και, αφού το έκανα 3,125, νόμισα ότι αναγνώρισα έναν παλιόφιλο, έγραψα ότι ισούται με τον π, το λόγο της περιφέρειας προς τη διάμετρο του κύκλου. Ο δάσκαλος με διόρθωσε λέγοντάς μου ότι ο αριθμός εκείνος ήταν ο 3,1416.

Τα λέω αυτά επειδή θέλω να τονίσω την επίδραση που μπορεί να έχουν. Το σημαντικό για μένα δεν ήταν αυτός ο ίδιος ο αριθμός αλλά το πέπλο μυστηρίου που τον κάλυπτε. Πολύ αργότερα έκανα πειράματα στο εργαστήριο· εννοώ στο δικό μου εργαστήριο, στο σπίτι μου, όπου … α, με συγχωρείτε … δεν έκανα πειράματα, ποτέ στη ζωή μου δεν έκανα πειράματα. 

Σκάλιζα κάτι σύνεργα, κάτι πομπούς και ραδιόφωνα. Με τον καιρό ανακάλυψα σε βιβλία εγχειρίδια ότι υπήρχαν τύποι οι οποίοι μπορούσαν να εφαρμοστούν στον ηλεκτρισμό και συνέδεαν την ένταση του ρεύματος με την αντίσταση κ.λ.π.

The Feynman point: To σημείο στο οποίο αρχίζει η ακολουθία των έξι 9 (από το 762ο δεκαδικό ψηφίο του αριθμού π).  O Richard Feynman είχε δηλώσει ότι θα ήθελε να απομνημονεύσει τα ψηφία του π μέχρι το σημείο αυτό έτσι ώστε κατά την απαγγελία τους, μόλις θα έφτανε εκεί …. να κάνει πλάκα: “nine nine nine nine nine nine …”. The Feynman Point, highlighted in red, was amusing for him so that he could recite the digits up to that point, and then say “nine-nine-nine-nine-nine-nine and so forth,” thus implying that Pi was rational.

Μια μέρα, λοιπόν, εκεί που ξεφύλλιζα τα βιβλία, βρίσκω έναν τύπο ο οποίος έδινε για τη συχνότητα συντονισμού ενός κυκλώματος 2π√LC, όπου L είναι η αυτεπαγωγή και C η χωρητικότητα του κυκλώματος. Νάτος ο π, μα ο κύκλος πουθενά. Εσείς γελάτε, αλλά εγώ τα αντιμετώπιζα πολύ σοβαρά τότε. Ο π σχετιζόταν με τους κύκλους, και τώρα ήταν σφηνωμένος μέσα σε έναν τύπο για ηλεκτρικό κύκλωμα, όπου αντιστοιχεί σε έναν κύκλο. Εσείς, όμως, που γελάτε ξέρετε γιατί υπάρχει ο π σε τούτη την ιστορία;

Έπρεπε να αντιμετωπίσω το ζήτημα με αγάπη· να το ψάξω· να το σκεφτώ. Και τότε, βέβαια, ανακάλυψα ότι τα πηνία φτιάχνονται με κύκλους. Έπειτα από μισό χρόνο, βρήκα ένα άλλο βιβλίο, το οποίο έδινε αυτεπαγωγή των κυκλικών και τετραγωνικών πηνίων με τύπους στους οποίους υπήρχε ο π. Άρχισα πάλι να σκέφτομαι, και κατέληξα ότι η ύπαρξη του π σε αυτούς τους τύπους δεν οφειλόταν στα κυκλικά πηνία. Σήμερα το καταλαβαίνω καλύτερα, αλλά ακόμη δεν μπορώ να νιώσω που είναι αυτός ο κύκλος, από πού προέρχεται το π (…)

Απόσπασμα από την διάλεξη που έδωσε ο Richard Feynman, τον Απρίλιο του 1966, στην Ένωση Καθηγητών Θετικών Επιστημών (NSTA) των ΗΠΑ

ΠΗΓΗ: «Η Χαρά της ανακάλυψης», Τα καλύτερα μικρά έργα του Richard P. Feynman, εκδόσεις κάτοπτρο

Η ημερομηνία 14 Μαρτίου (3/14 ) έχει καθιερωθεί (για ευνόητους λόγους) ως παγκόσμια ημέρα του αριθμού π.

Στη διεύθυνση www.wolframalpha.com γράφοντας pi μπορείτε να δείτε όσα ψηφία του π θέλετε. Αρκεί να γράψετε pi και στη συνέχεια να πατάτε More digits.

Στο βίντεο που ακολουθεί – δημιουργήθηκε ειδικά για την ημέρα του π – χρησιμοποιούνται πάρα πολλές πίτες (!) για να προσδιοριστεί ο αριθμός π:

Η μουσική που παράγουν τα ψηφία του αριθμού π: