Γιατί πρέπει να υπάρχει σκοτεινή ύλη. Five Reasons We Think Dark Matter Exists

Κάθε άρθρο σχετικό με τα εναπομείναντα μυστήρια του σύμπαντος περιλαμβάνει, στις πρώτες θέσεις της λίστας των άλυτων προβλημάτων, την σκοτεινή ύλη. Τι είναι η σκοτεινή ύλη; Που βρίσκεται; Πως μπορούμε να την ανιχνεύσουμε; Αυτά τα ερωτήματα βρίσκονται στην πρώτη γραμμή έρευνας της Κοσμολογίας. This image shows the distribution of dark matter, galaxies, and hot gas in the core of the merging galaxy cluster Abell 520. The result could present a challenge to basic theories of dark matter. Credit: NASA, ESA, CFHT, CXO, M.J. Jee (University of California, Davis), and A. Mahdavi (San Francisco State University)

Η σκοτεινή ύλη είναι που με την επίδραση της βαρύτητάς της επηρεάζει τις κινήσεις άστρων, γαλαξιών, ακόμη και την εξέλιξη του ίδιου του Σύμπαντος.

Κι όμως μέχρι σήμερα τα μεγάλα πειράματα (LUX, DAMA/Libra και CoGeNT και Super-CDMS) απέτυχαν να ανιχνεύσουν άμεσα την σκοτεινή ύλη και οι επιστήμονες δεν γνωρίζουν καν τι είδους σωματίδια την απαρτίζουν.

Ποιοι είναι όμως οι λόγοι για τους οποίους οι περισσότεροι επιστήμονες είναι πεπεισμένοι πως η σκοτεινή ύλη υπάρχει;

Ιδού πέντε λόγοι για τους οποίους πρέπει να υπάρχει σκοτεινή ύλη:

1. Γαλαξιακά σμήνη

Image credit: Paul Tankersley’s astrophotography, of the Coma Cluster of galaxies 321 million light-years away, via http://ptank.blogspot.com/2010/05/abell-1656.html.

Το 1933 ο Ελβετός αστρονόμος Φριτζ Ζουίκι, μελετώντας το κοντινό γαλαξιακό σμήνος Κόμα, ήταν ο πρώτος που παρατήρησε πως κάτι δεν πήγαινε καλά στην κίνηση των γαλαξιών. Εκτελώντας μετρήσεις της ταχύτητάς τους ο Ζουίκι υπολόγισε τη μάζα τους μέσω της θεωρίας της βαρύτητας, ενώ παράλληλα μέσω της φωτεινότητάς τους, υπολόγισε τη μάζα των άστρων που τους αποτελούσαν.

Fritz Zwicky

Αν και αυτοί οι δύο υπολογισμοί θα έπρεπε λογικά να συμπίπτουν, ο Ζουίκι διαπίστωσε πως η μάζα που είχε υπολογίσει μέσω της φωτεινότητας των άστρων ήταν αρκετές φορές μικρότερη από τη μάζα που υπολόγισε μέσω βαρύτητας, ενώ σύμφωνα με την ανάλυσή του, η «φωτεινή μάζα» των γαλαξιών δε θα έφτανε για να τους συγκρατήσει σε μία δομή. Με άλλα λόγια, αν οι γαλαξίες αποτελούνταν μόνο από τα άστρα που παρατηρούμε, γρήγορα θα διαλύονταν καθώς τα άστρα θα ξέφευγαν στο κενό. Για το λόγο αυτό, ο Ζουίκι ήταν ο πρώτος που έκανε λόγο για ενός είδους «σκοτεινή ύλη», που δρα σα συγκολλητική ουσία στους γαλαξίες.

2. Οι καμπύλες περιστροφής των γαλαξιών

Observed velocities versus distance from the center of galaxy NGC 3198. The theoretical prediction before observations followed the trend labeled “disk”, but observations (black squares) showed constant, rather than decreasing velocity. Adding a contribution from a dark matter halo (center line) makes the theory match predictions. Images credit: Van Albada et al. (L), A. Carati, via arXiv:1111.5793 (R).

Παρατηρώντας την κίνηση των άστρων εντός ενός γαλαξία, θα εξάγει κανείς την ίδια ανάγκη ύπαρξης σκοτεινής ύλης. Σύμφωνα με τη Νευτώνεια δυναμική, που είναι μία πολύ καλή προσέγγιση της θεωρίας της βαρύτητας, τα άστρα με μεγαλύτερες τροχιές γύρω από το γαλαξιακό κέντρο θα έπρεπε να κινούνται πιο αργά σε σχέση με τα άστρα που βρίσκονται πιο κοντά στο κέντρο του Γαλαξία.

Κάτι τέτοιο όμως φαίνεται πως δεν ισχύει, όπως έγινε αντιληπτό ήδη από τη δεκαετία του ’60 όταν οι αστρονόμοι μελέτησαν την κίνηση των άστρων στη γειτονική Ανδρομέδα, βρίσκοντας μία σχετικά σταθερή ταχύτητα για τα άστρα που βρίσκονταν μετά από μία συγκεκριμένη τροχιά. Το φαινόμενο αυτό, θα μπορούσε να εξηγηθεί εάν μία μεγάλη ποσότητα σκοτεινής ύλης κατοικούσε στη γαλαξιακή άλω, μία εκτεταμένη περιοχή πέρα από τα όρια της ορατής ύλης.

3. Η Μικροκυματική Ακτινοβολία Υποβάθρου

Image credit: CMB pattern for a universe with normal matter only compared do our own, which includes dark matter and dark energy. Generated by Amanda Yoho on the Planck CMB simulator at http://strudel.org.uk/planck/#.

Ακόμη και στην πρώτη «φωτογραφία» του Σύμπαντος, στον απόηχο της Μεγάλης Έκρηξης θα βρει κανείς ενδείξεις για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης. Κατά τις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος, δύο αντίρροπες δυνάμεις μονομαχούσαν: από τη μία η πίεση των φωτονίων που ωθούσε το Σύμπαν στη διαστολή και από την άλλη η δύναμη της βαρύτητας που το συμπίεζε. Ο ανταγωνισμός αυτός προκάλεσε μία ταλάντωση των φωτονίων και της μάζας μεταξύ πυκνών και αραιών περιοχών. Η ύπαρξη της σκοτεινής ύλης άφησε ένα πολύ χαρακτηριστικό ίχνος στην ακτινοβολία υποβάθρου και συνεισέφερε στη βαρυτική κατάρρευση ορισμένων περιοχών, καθώς δεν επηρεαζόταν από την πίεση των φωτονίων.

4. Δομές Μεγάλης Κλίμακας

Image credit: “Sloan Digital Sky Survey 1.25 Declination Slice 2013 Data” by M. Blanton and the Sloan Digital Sky Survey.

Το προηγούμενο συμπέρασμα σχετίζεται και με τη διαπίστωση πως στο Σύμπαν υπάρχουν ορισμένες δομές που είναι πολύ μεγαλύτερες από αυτές που μπορούν να εξηγηθούν εάν λάβει κανείς υπόψη την ηλικία του. H παρουσία της σκοτεινής ύλης, όπως εξηγήσαμε, δημιούργησε εκτεταμένες περιοχές με υψηλή πυκνότητα που θα μπορούσαν να επιταχύνουν το φαινόμενο της συγκέντρωσης περισσότερης μάζας γύρω από αυτές και συνεπώς των Δομών Μεγάλης Κλίμακας που παρατηρούνται στο σημερινό Σύμπαν.

5. Βαρυτικοί φακοί

Image composite credit: X-ray: NASA / CXC / CfA / M.Markevitch et al.; Optical: NASA / STScI; Magellan / U.Arizona / D.Clowe et al.; Lensing Map: NASA / STScI; ESO WFI; Magellan / U.Arizona / D.Clowe et al.

Παρατηρήσεις του γαλαξιακού σμήνους της Σφαίρας από τα διαστημικά τηλεσκόπια Χαμπλ και Τσάντρα σε οπτικό μήκος κύματος και σε ακτίνες χ αντίστοιχα, αποτελούν μία ακόμη ένδειξη για τη σκοτεινή ύλη. Το συγκεκριμένο γαλαξιακό σμήνος αποτελείται στην ουσία από δύο σμήνη που συγκρούστηκαν μεταξύ τους, απελευθερώνοντας ένα εξαιρετικά θερμό κύμα αερίων, που αποτελεί το 90% περίπου της φωτεινής τους μάζας.

Βίντεο: Προσομοίωση της γιγαντιαίας σύγκρουσης στο σμήνος της σφαίρας.

Παρατηρήσεις της ίδιας περιοχής με το τηλεσκόπιο Χαμπλ, έδειξαν ένα έντονο φαινόμενο βαρυτικού φακού, το οποίο συμβαίνει όταν μία μεγάλη συγκέντρωση μάζας συγκεντρώνει γύρω της ακτίνες φωτός, όπως ένας μεγεθυντικός φακός συγκεντρώνει τις ακτίνες του Ήλιου. Η φωτεινή μάζα στο σμήνος της Σφαίρας, δεν επαρκεί για να εξηγήσει το βαρυτικό φακό που ανίχνευσε το Χαμπλ, διαφωνία που η ύπαρξη σκοτεινής ύλης παρακάμπτει.

Αυτά είναι πέντε από τα κυριότερα επιχειρήματα υπέρ της ύπαρξης της σκοτεινής ύλης.

Μια εναλλακτική λύση

To γεγονός ότι η σκοτεινή ύλη δεν έχει ανιχνευθεί ακόμη δημιουργεί αυθόρμητα το ερώτημα: «μήπως τελικά δεν κατανοούμε σωστά την βαρύτητα; μήπως υπάρχει μια διαφορετική προσέγγιση της βαρύτητας που δεν θα είχε ανάγκη την έννοια της σκοτεινής ύλης;»

Υπάρχουν πολλές ερευνητικές ομάδες που διερευνούν τέτοιες προσεγγίσεις, όπως η θεωρία MOND (MOdified Newtonian Dynamics), η οποία έχει εμφανίσει κάποιες επιτυχίες στην ερμηνεία των κινήσεων γαλαξιών, αλλά δεν μπορούμε να πούμε ακόμα ότι ερμηνεύει το όλο το σύμπαν.

Οι θεωρίες «τροποποιημένης βαρύτητας» αποτελούν ένα αναπτυσσόμενο πεδίο έρευνας σήμερα και κάποιες από αυτές εξακολουθούν να απαιτούν την ύπαρξη σκοτεινής ύλης.

Αλλά περιμένετε, υπάρχουν κι άλλοι λόγοι!

Images credit: NASA / WMAP science team, Gary Steigman (L), of Big Bang Nucleosynthesis and the baryon-to-photon ratio; Michael Murphy, Swinburne U.; HUDF: NASA, ESA, S. Beckwith (STScI) et al. (R), of the Lyman-alpha forest from intervening intergalactic clumps of non-luminous matter.

Οι πέντε λόγοι που αναπτύχθηκαν παραπάνω δεν είναι όλα τα παρατηρησιακά δεδομένα που υποδεικνύουν την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης.

Οι θεωρητικοί υπολογισμοί της σύνθεσης των πυρήνων που πραγματοποιήθηκε στα πρώτα λεπτά αμέσως μετά την Μεγάλη Έκρηξη, εξηγούν μεν τις περιεκτικότητες των ελαφρών πυρήνων όπως το Ήλιο που περιέχονται στο σύμπαν, αλλά μας λένε επίσης πως η αφθονία της βαρυονικής ύλης δεν αντιπροσωπεύει το συνολικό περιεχόμενο της μάζας του σύμπαντος που προκύπτει από τις αστρονομικές παρατηρήσεις.

Με λίγα λόγια, η σκοτεινή ύλη υπάρχει και δεν αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια.

Οι παρατηρήσεις απορρόφησης του φωτός γαλαξιών και κβάζαρς από μοριακά μεσοαστρικά νέφη – κυρίως από ουδέτερο αέριο υδρογόνου – μας δίνουν πληροφορίες σχετικά με τη θέση της σκοτεινής ύλης, ακόμη και την επιτρεπόμενη ενέργεια των σωματιδίων της.

Σχεδόν σε οποιοδήποτε σημείο και να κοιτάξουμε, το σύμπαν υπαινίσσεται την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης.

Η άμεση ανίχνευσή της είναι το επόμενο λογικό βήμα.

Πηγή: medium.com (Amanda Yoho)

Ακραία ζωή κάτω από τους πάγους της Ανταρκτικής. Ecosystem found under Antarctic ice sheet raises hopes for alien life

Η ζωή επιβιώνει χωρίς το ηλιακό φως κάτω από τους πάγους της Ανταρκτικής όπως έδειξε η μελέτη των δειγμάτων νερού από τη λίμνη Γουίλανς. A team of researchers from the United States, Italy and the United Kingdom, has discovered a complex assemblage of bacteria and archaea in the waters and sediments of Lake Whillans, a lake that lies about 800 m beneath the surface of the West Antarctic ice sheet. This false-color scanning electron microscopy image shows a microbial cell (arrow) with coccoid morphology found in a sample from Lake Whillans. Scale bar – 2 μm. Image credit: Brent C. Christner et al.

Η ζωή όχι μόνο υπάρχει αλλά μπορεί και συντηρείται σε ενεργά οικοσυστήματα με πλούσια ποικιλότητα μέσα στο αφιλόξενο, ψυχρό και απολύτως σκοτεινό περιβάλλον των νερών που είναι κλεισμένα κάτω από τους πάγους της Ανταρκτικής. Αυτό αποδεικνύει η μελέτη των μικροοργανισμών στα δείγματα νερού από τη «σφραγισμένη» μέσα στον πάγο της Δυτικής Ανταρκτικής λίμνη Γουίλανς. Τα ευρήματα, τα οποία επιβεβαιώνουν για πρώτη φορά τις σχετικές θεωρίες των επιστημόνων, προσφέρουν νέα στοιχεία τόσο για τη μελέτη της ζωής στη Γη όσο και για τη διερεύνηση της ενδεχόμενης ύπαρξής της έξω από τον πλανήτη μας.

Τα μοναδικά αξιόπιστα δείγματα

A careful drilling process was necessary to avoid contamination with microbes from the surface. Image credit: Reed Scherer, Northern Illinois University

Τα δείγματα νερού που ανέσυρε από τη Γουίλανς η αμερικανική αποστολή WISSARD (Whillans Ice Stream Subglacial Access Research Drilling) τον Ιανουάριο του 2013 ήταν τα πρώτα που ελήφθησαν από κάποια από τις πολλές λίμνες που είναι «θαμμένες» κάτω από τους πάγους της Ανταρτικής και προσέλκυσαν αμέσως τα φώτα της δημοσιότητας καθώς είχε διαπιστωθεί ότι περιείχαν μικρόβια.

Λίγο αργότερα είχε ακολουθήσει μια ανάλογη δειγματοληψία – και μια ανακοίνωση για «νέα μορφή ζωής« – από τη ρωσική αποστολή στην επίσης «κλεισμένη» από τον πάγο λίμνη Βοστόκ, όπως όμως αποδείχθηκε τα ρωσικά δείγματα είχαν επιμολυνθεί κατά την ανάσυρσή τους. Τα δείγματα της Γουίλανς παρέμειναν λοιπόν τα μόνα «καθαρά» και αξιόπιστα, γι’ αυτό και τα αποτελέσματα των μελετών που γίνονται σε αυτά αναμένονται με ιδιαίτερο ενδιαφέρον από την επιστημονική κοινότητα.

Πλούσια οικοσυστήματα

The microorganisms that came out of Subglacial Lake Whillans were “incredibly diverse,” and the microbial cells came in a variety of shapes. The yellow arrow points to a rod-shaped cell as seen through a scanning electron microscope. Credit: Image courtesy of WISSARD

Η πρώτη μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο τρέχον τεύχος της επιθεώρησης «Nature», δικαίωσε της προσδοκίες αφού δείχνει πώς η ζωή μπορεί να συντηρηθεί μέσα σε ένα περιβάλλον το οποίο δεν έχει «δει» το φως του ήλιου εδώ και εκατομμύρια χρόνια. Τα νερά της λίμνης Γουίλανς είναι πλούσια σε μικροβιακή ζωή, η οποία μάλιστα εμφανίζει εντυπωσιακή για τις αντίξοες συνθήκες ποικιλότητα.

Οι ερευνητές «μέτρησαν» 130.000 κύτταρα μικροοργανισμών ανά χιλιοστό του λίτρου νερού – πυκνότητα μιρκοβιακής ζωής αντίστοιχη με αυτή που συναντάται σε μγάλο μέρος των νερών στα βάθη των ωκεανών της Γης – και σχεδόν 4.000 είδη βακτηρίων και αρχαιοβακτηρίων – οικοσυστήματα πολύ πιο σύνθετα από ό,τι θα ανέμενε κάποιος σε ένα τόσο ακραίο και απομονωμένο περιβάλλον. Σύμφωνα με τις αναλύσεις η ζωή που εντοπίσθηκε στα δείγματα έχει επιβιώσει στη θαμμένη στους πάγους λίμνη τα τελευταία 120.000 (ή πιθανώς και 1 εκατομμύριο) έτη χωρίς καθόλου ενέργεια από τον ήλιο, βασιζόμενη μόνο σε ανόργανες ενώσεις.

Η πρώτη χειροπιαστή απόδειξη

Tiny rock-eating lifeforms have been discovered living half a mile beneath pack ice in Antarctica, raising the prospect that life could exist in similarly hostile environments such as Mars. Electron microscope image showing a coccoid shaped microbial cell attached to a larger sediment particle from sub-glacial Lake Whillans. Photo: Trista Vick-Majors

Τα ευρήματα από τα δείγματα της λίμνης Γουίλανς προσφέρουν την πρώτη απόδειξη για την ύπαρξη ζωής μέσα στους πάγους της Ανταρκτικής. «Κατορθώσαμε να αποδείξουμε πέραν πάσης αμφιβολίας ότι η Ανταρκτική δεν είναι μια νεκρή ήπειρος» δήλωσε σε δελτίο Τύπου ο Τζον Πρίσκου από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Μοντάνα, επικεφαλής επιστήμονας της αποστολής WISSARD.

Από την πλευρά του ο Μπρεντ Κρίστνερ από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Λουιζιάνα, κύριος συγγραφέας της μελέτης, πρόσθεσε: «Είναι η πρώτη χειροπιαστή απόδειξη ότι όχι μόνο υπάρχει ζωή αλλά και ενεργά οικοσυστήματα κάτω από το παγοκάλυμμα της Ανταρκτικής, κάτι το οποίο υποπτευόμαστε εδώ και δεκαετίες. Με αυτή τη μελέτη χτυπάμε πλέον το χέρι στο τραπέζι και λέμε “Ναι, είχαμε δίκιο”».

Ζωή χωρίς το φως του ήλιου

Ενεργά οικοσυστήματα επιβιώνουν για εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια χωρίς το φως του ήλιου. Ecosystems could be living in underground lakes and rivers throughout Antarctica. Photo: Sergey Kokinskiy / Rex Features

Η μεγάλη αξία της δουλειάς των αμερικανών επιστημόνων έγκειται ακριβώς σε αυτό το τελευταίο – όχι τόσο δηλαδή στο ότι επιβεβαίωσε την ύπαρξη ζωής σε αυτό το αφιλόξενο περιβάλλον αλλά κυρίως στο ότι έδειξε πώς οι μικροοργανισμοί μπορούν να επιβιώσουν εκεί χωρίς ενέργεια από το ηλιακό φως εκμεταλλευόμενοι τη χημεία της λίμνης και τα σωματίδια πετρωμάτων και ιζημάτων που υπάρχουν στο νερό της.

«Για να υπάρξει ένα οικοσύστημα θα πρέπει να τροφοδοτείται με ενέργεια» εξήγησε ο κ. Κρίστνερ στο BBC. «Στη μελέτη αυτή δείχνουμε μια δομή κοινωνίας η οποία μπορεί να εκμεταλλευθεί τις ενεργειακές πηγές που είναι διαθέσιμες. Και αυτές είναι ανόργανες ενώσεις όπως αυτές του αμμωνίου, του φωσφόρου ή του θείου. Η κίνηση του παγοκαλύμματος κονιορτοποιεί το έδαφος και σωματίδια από ανόργανα υλικά περνούν στο νερό όπου προσφέρονται για χημικές και βιολογικές διεργασίες».

Εκτός από τους βιολόγους και τους ειδικούς που μελετούν τον πάγο και τα υδρολογικά δίκτυά του τα ευρήματα έγιναν δεκτά με ενθουσιασμό και από τους αστροφυσικούς, καθώς αφήνουν να διαφανεί ένα ενδεχόμενο για την ύπαρξη ανάλογων μορφών ζωής σε παγωμένους κόσμους όπως η Ευρώπη ή ο Εγκέλαδος (δορυφόροι αντίστοιχα του Δία και του Κρόνου) οι οποίοι φαίνονται να κρύβουν υγρό νερό κάτω από το στρώμα των πάγων τους.

«Classicità ed Europa. Το κοινό πεπρωμένο Ελλάδας και Ιταλίας». "Classicità ed Europa. Il destino della Grecia e dell'Italia"

«Classicità ed Europa. Το κοινό πεπρωμένο Ελλάδας και Ιταλίας», των δύο χωρών που «διαμόρφωσαν το παρελθόν και το παρόν του δυτικού κόσμου», είναι το θέμα της νέας έκθεσης που ξεκινά στις 28 Αυγούστου στο Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο. Il Palazzo del Quirinale accoglie dal 29 marzo al 15 luglio 2014 la mostra “Classicità ed Europa. Il destino della Grecia e dell’Italia” per celebrare il ruolo svolto dai due Paesi nel trasmettere il messaggio civilizzatore partito da Atene e da Roma nell’anno in cui la Grecia (dal 1° gennaio al 30 giugno) e l’Italia (dal 1° luglio al 31 dicembre) assumono le presidenze di turno del Consiglio dell’Unione Europea.

Η διαδοχική ανάληψη της Ευρωπαϊκής Προεδρίας από την Ελλάδα και την Ιταλία μέσα στο 2014, στάθηκε η αφορμή να συναντηθούν στο στάδιο του Πολιτισμού οι δύο χώρες, οι οποίες αναμφισβήτητα διαμόρφωσαν το παρελθόν και το παρόν του δυτικού κόσμου. Η περιοδική έκθεση «Classicità ed Europa. Το κοινό πεπρωμένο Ελλάδας και Ιταλίας» που παρουσιάζεται στο Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο αποτελεί καρπό αυτής της ευτυχούς συγκυρίας.

Rhyton (vaso per bere a protome animale) a forma di toro, dal Palazzo di Zakros. Le opere prestate dalla Grecia coprono oltre cinque millenni di storia del Paese, dalle testimonianze delle civiltà cicladica, minoica e micenea del III e II millennio a.C. fino ad arrivare al dipinto di El Greco del 1600-1607 e alle moderne tele di Moralis e Parthenis. La più antica opera esposta è la statua femminile cicladica proveniente dalla necropoli di Spedos nell’isola di Naxos (III millennio a.C.) proveniente dal Museo Archeologico Nazionale di Atene; in mostra – tra gli altri – una Kore arcaica (520-510 a.C.) e la stele dell’Atena pensosa (V secolo a.C.) provenienti dall’Acropoli, una statua bronzea di figura maschile risalente al periodo ellenistico e altri capolavori della Grecia bizantina.

Τα προσεκτικά επιλεγμένα αρχαία και νεότερα έργα τέχνης που παρουσιάζονται στην έκθεση δίνουν, άλλοτε καθαρά και άλλοτε υπαινικτικά, το στίγμα της κοινής πολιτιστικής πορείας των δύο χωρών, στίγμα που καθόρισε, διαμόρφωσε και χαρακτηρίζει αυτό που ονομάζουμε Ευρωπαϊκό Πολιτισμό. Το ευρωπαϊκό αυτό πεπρωμένο της Ελλάδας και της Ιταλίας, οι οποίες συμπορεύτηκαν με κοινό παρονομαστή τις πολιτιστικές τους αξίες, την ιστορία, τη θρησκεία και την τέχνη, φιλοδοξεί να διηγηθεί η παρούσα έκθεση, τιμώντας το ανήσυχο πνεύμα, τη δημιουργική δύναμη και τη συνεχή αλληλεπίδραση των δύο χωρών, αλλά και το πνεύμα συνεργασίας και αλληλεγγύης που οφείλει να διέπει τις σχέσεις των λαών της Ενωμένης Ευρώπης. Η έκθεση παρουσιάστηκε αρχικά στο Προεδρικό Μέγαρο του Κυρηναλίου στη Ρώμη και τώρα φιλοξενείται από τις 28 Αυγούστου έως τις 31 Οκτωβρίου στο Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο στην Αθήνα.

Νεκρή φύση με την Ακρόπολη στο βάθος. Αθήνα, Εθνική Πινακοθήκη-Μουσείο Αλεξάνδρου Σούτζου. Κωνσταντίνος Παρθένης (1878-1967). Λάδι σε καμβά, 1931.

Τα 23 έργα της έκθεσης καλύπτουν ένα διάστημα 4.500 χιλιάδων ετών, από τον κυκλαδικό πολιτισμό της 3ης χιλιετίας π.Χ. έως την Ελλάδα και την Ιταλία του 20ού αιώνα. Αντιπροσωπεύονται οι τρεις μεγάλοι προϊστορικοί πολιτισμοί που αναπτύχθηκαν στο Αιγαίο, ο κυκλαδικός, ο μινωικός και ο μυκηναϊκός.

Αττικός ερυθρόμορφος καλυκωτός κρατήρας του Ευφρονίου. Ρώμη, Εθνικό Ετρουσκικό Μουσείο της Villa Giulia. Ετρουρία, Τσερβέτερι (Caere). Γύρω στο 515 π.Χ.

Εμβληματικά έργα του τέλους του 6ου π.Χ. αιώνα, όπως η κόρη από την Ακρόπολη ή ο κρατήρας του Ευφρονίου παρακολουθούν την εξέλιξη της ελληνικής σκέψης και αισθητικής προς την κλασική τελειότητα.

Atena “Pensosa”, 460 a.C. circa Marmo pario. Provenienza: sud del Partenone, 1888. Atene, Museo dell’Acropoli.

Ανάμεσά τους, το ανάγλυφο της «Σκεπτόμενης Αθηνάς» με τη στοχαστική έκφραση γίνεται ιδιαίτερα επίκαιρο στις μέρες μας, καθώς παραπέμπει στο σκεπτικισμό με τον οποίο πρέπει να αντιμετωπίζονται οι σύγχρονες, αμφίσημες, πολιτικές καταστάσεις σε ολόκληρη την Ευρώπη, ενώ το δόρυ της μας υπενθυμίζει ότι πρέπει να επαγρυπνούμε για τη διατήρηση όσων κατακτήθηκαν με τους αγώνες του παρελθόντος. Άλλα έργα αποτελούν εύγλωττες μαρτυρίες της άνθησης του εμπορίου αρχαιοτήτων και της συλλογής έργων τέχνης, τόσο στην αρχαιότητα όσο και στις μέρες μας. Στον ευαίσθητο αυτό τομέα, η Ελλάδα και η Ιταλία πρωτοστατούν και πρωτοπορούν για την πάταξη της αρχαιοκαπηλίας και το «νόστο» των κλεμμένων πολιτιστικών αγαθών στις πατρίδες τους. 

Μαρμάρινο Σύνταγμα των Τυραννοκτόνων. Νάπολη, Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο. Πιθανόν από το Τίβολι, Villa Adriana. 2ος αι. μ.Χ.

Η κορυφαία αξία που ο αρχαίος ελληνικός πολιτισμός κληροδότησε στους αιώνες, η δημοκρατία, εκφράζεται στο «Σύνταγμα των Τυραννοκτόνων», το οποίο δίκαια κατέχει κομβική θέση στην έκθεση ως το απόλυτο σύμβολο του αγώνα κατά της τυραννίας, ενώ αποτελεί και το πρώτο μνημείο πολιτικού χαρακτήρα που στήνεται σε δημόσιο χώρο στην Ευρώπη.

Αμφιπρόσωπη εικόνα με την Παναγία Γλυκοφιλούσα και Σταυρό. Αθήνα, Βυζαντινό και Χριστιανικό Μουσείο. Θεσσαλονίκη, 12ος αιώνας.

Στη σωτηριολογική διάσταση του χριστιανισμού, που μπόλιασε τον αρχαίο ελληνορωμαϊκό πολιτισμό εισάγοντας τη νέα εποχή, μας οδηγεί η εικόνα της Γλυκοφιλούσας Παναγίας με την ανθρώπινη και τρυφερή της κίνηση, καθώς και το πανομοιότυπο του Ευαγγελίου του Rossano, του παλαιότερου εικονογραφημένου ευαγγελίου. 

Il tributo della moneta - Mattia Preti – 1640 circa, olio su tela, 103 × 143 cm.

Οι κατακτήσεις της Βυζαντινής τέχνης, η βενετσιάνικη Αναγέννηση και ο ρωμαϊκός μανιερισμός εκφράζονται. στους πίνακες του Δομήνικου Θεοτοκόπουλου ή Ελ Γκρέκο και του Mattia Preti, ενώ τα στοιχεία της κλασικής αρχαιότητας και του Βυζαντίου αφομοιώνονται στο προσωπικό ύφος και τις καλλιτεχνικές αναζητήσεις δημιουργών του 20ού αιώνα, όπως του Giani και του Cadorin, του Μόραλη και του Παρθένη.

Η έκθεση διοργανώθηκε με τη συνεργασία της Προεδρίας της Ιταλικής και της Ελληνικής Δημοκρατίας αντίστοιχα και των Υπουργείων Εξωτερικών και Πολιτισμού των δύο χωρών. Την επιστημονική επιμέλεια της έκθεσης υπογράφουν η Μαρία Αδρεαδάκη-Βλαζάκη, Γενική Διευθύντρια Αρχαιοτήτων και Πολιτιστικής Κληρονομιάς και ο Louis Godart, Σύμβουλος για τη Διατήρηση της Πολιτιστικής Κληρονομιάς, ενώ το συντονισμό και την επιμέλεια έχει ο Γεώργιος Κακαβάς, Διευθυντής του Εθνικού Αρχαιολογικού Μουσείου. Τα αριστουργήματα που παρουσιάζονται προέρχονται από το Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο, το Μουσείο Ακρόπολης, το Αρχαιολογικό Μουσείο Ηρακλείου, το Βυζαντινό και Χριστιανικό Μουσείο, την Εθνική Πινακοθήκη-Μουσείο Αλεξάνδρου Σούτζου, τα Μουσεία Καπιτωλίου – Centrale Montemartini, το Εθνικό Ετρουσκικό Μουσείο της Villa Giulia, το Εθνικό Ρωμαϊκό Μουσείο – Palazzo Altemps, την Εθνική Πινακοθήκη Αρχαίας Τέχνης του Palazzo Corsini, το Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο Νάπολης, το Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο Ρηγίου και το Εθνικό Αρχαιολογικό Μουσείο Τάραντα. Την έκθεση συνοδεύει επιστημονικός κατάλογος στα ελληνικά και αγγλικά, έκδοση του Ταμείου Αρχαιολογικών Πόρων.

Διάρκεια έκθεσης: 28 Αυγούστου έως 31 Οκτωβρίου 2014. Ώρες λειτουργίας: Δευτέρα-Κυριακή: 08:00-20:00.

Aβαρύτητα. Agravity

Ένα Σύμπαν χωρίς μάζα ή μέγεθος. In a radical new theory, mass and length scales arise from interactions between particles. Photo credit: Andy Gilmore for Quanta Magazine

Αν και οι έννοια του μεγέθους είναι συνυφασμένη με την καθημερινή μας εμπειρία, ορισμένοι φυσικοί έχουν αρχίσει να επεξεργάζονται την ιδέα πως η φύση ίσως να μην έχει αίσθηση της κλίμακας.

Αναμφισβήτητα, ένα αμάξι ζυγίζει περισσότερο από ένα έντομο, όμως μερικοί ερευνητές υποστηρίζουν πως η μάζα ή το μήκος δεν αποτελούν θεμελιώδη μεγέθη της περιγραφής του κόσμου.

Η ιδέα αυτή έχει πάρει το όνομα «συμμετρία κλίμακας» και συνιστά μία σαφώς αιρετική άποψη για τη φυσική πραγματικότητα καθώς αντίκειται στην καθιερωμένη γνώση. Τι είναι αυτό όμως που ωθεί την έρευνα στο συγκεκριμένο τομέα, παρουσιάζοντας μάλιστα μεγάλη ερευνητική έξαρση;

Με τη συμμετρία κλίμακας οι φυσικοί ξεκινούν από μία βασική εξίσωση που περιλαμβάνει μία συλλογή από σωματίδια δίχως μάζα, έχοντας όμως τις υπόλοιπες ιδιότητες του φορτίου ή του σπιν. Καθώς τα σωματίδια αυτά αντιδρούν μεταξύ τους αναπτύσσονται δυνάμεις που σπάνε τη συμμετρία κλίμακας, παράγοντας αυτόματα μάζα και μήκη.

Παρόμοιες διεργασίες συμβαίνουν και στο 99% της μάζας του ορατού Σύμπαντος. Για παράδειγμα, ένα πρωτόνιο, το οποίο αποτελείται από 3 κουάρκ έχει μάζα 100 φορές μεγαλύτερη από αυτή των κουάρκ που το απαρτίζουν, η οποία παράγεται από την ενέργεια που τα συνδέει μεταξύ τους.

«Η περισσότερη από τη μάζα που βλέπουμε παράγεται με τον τρόπο αυτό» εξηγεί ο Αλμπέρτο Σάλβιο, φυσικός του πανεπιστημίου της Μαδρίτης, «εμείς ενδιαφερόμαστε να δούμε τι συμβαίνει αν θέλουμε να παράξουμε όλη τη μάζα με αυτό το μηχανισμό».

The Standard Model of elementary particles, with the three generations of matter, gauge bosons in the fourth column, and the Higgs boson in the fifth.

Σύμφωνα με την υπάρχουσα θεωρία, ο βασικός μηχανισμός που δίνει τη μάζα στα σωματίδια είναι ο μηχανισμός Χιγκς. Η συμμετρία κλίμακας θέλει να αλλάξει τα δεδομένα, υποστηρίζοντας πως ίσως το σωματίδιο Χιγκς να μην υπάρχει καν και η παρουσία του στα πειράματα να οφείλεται σε μία ψευδαίσθηση που παράγουν οι νόμοι της δυναμικής.

Η συμμετρία κλίμακας μετράει ήδη 20 χρόνια ζωής και ξεκίνησε όταν ο Γουίλιαμ Μπαρντίν, θεωρητικός φυσικός στο εργαστήριο Φέρμι στο Σικάγο των ΗΠΑ έδειξε πως η μάζα του μποζονίου Χιγκς και άλλων στοιχειωδών σωματιδίων μπορεί να υπολογιστεί ως συνέπεια μίας σπασμένης συμμετρίας.

Standard Model of Supersymmetry.

To ενδιαφέρον όμως της πλειοψηφίας των επιστημόνων κινήθηκε τότε προς την εναλλακτική κατεύθυνση της θεωρίας της υπερσυμμετρίας, που μπορούσε να εξηγήσει μία σειρά από μυστήρια όπως αυτό της σκοτεινής ύλης.

Δεκαετίες έπειτα από την ανάπτυξη της υπερσυμμετρίας ωστόσο, η οποία εικάζει πως για κάθε σωματίδια υπάρχει ένα υπερ-σωματίδιο, η πειραματική φυσική δεν έχει σημειώσει κάποια επιτυχία στην εύρεση υπερσωματιδίων.

Πλέον, υπάρχουν ορισμένοι φυσικοί που συνεχίζουν το έργο που άφησε ατέλειωτο ο Μπαρντίν, πιστεύοντας πως η συμμετρία κλίμακας ίσως να κρύβει τις απαντήσεις σε μερικά από τα μεγαλύτερα μυστήρια της φύσης.

Hypothetical particles believed to exist at the Planck scale (right) are about a billion billion times heavier than the known particles (left). The tendency of particle masses to equalize in calculations makes this a puzzling hierarchy. Photo credit: Nelson Hsu for Quanta Magazine

Παρακλάδια στην ανάπτυξη της θεωρίας οδηγούν σε πολύ ευφάνταστες ιδέες, όπως της θεωρία της αβαρύτητας (agravity), μία θεωρία βαρύτητας χωρίς διαστάσεις, ή για σωματίδια-φαντάσματα που η ύπαρξή τους συγκεντρώνει αρνητικές πιθανότητες.

Alessandro Strumia of the University of Pisa, pictured speaking at a conference in 2013, has co-developed a scale-symmetric theory of particle physics called “agravity.” Photo credit: Thomas Lin/Quanta Magazine

“Όταν τα αντισωματίδια είχαν προβλεφθεί για πρώτη φορά στις εξισώσεις, έμοιαζαν με αρνητική ενέργεια και όλοι πίστεψαν πως ήταν ανοησία. Ίσως και για αυτά τα φαντάσματα, ενώ μοιάζουν αδύνατα, να βρεθεί κάποια λογική εξήγηση”, δήλωσε o Αλεσάντρο Στρούμια, από το πανεπιστήμιο της Πίζα που εργάζεται στις θεωρίες αυτές.

Εάν και πρόκειται για πολύ εξωτικές προσπάθειες περιγραφής της φύσης, οι εργασίες που βασίζονται στη συμμετρία κλίμακας έχουν αρχίσει να βρίσκονται στο προσκήνιο, πυροδοτώντας μια αμυδρή ελπίδα μιας μικρής επιστημονικής επανάστασης.

Πηγή: naftemporiki.gr

Read more:

“Agravity“, Alberto Salvio και Alessandro Strumia

Το πιο «παλιό» αστέρι. Scientists Find Traces Of Ancient Star From The Beginning Of The Universe

Τα πρώτα άστρα του Σύμπαντος ήταν μεγάλα και έβρισκαν υπερβολικά βίαιο εκρηκτικό θάνατο σύμφωνα με μελέτη που εντόπισε τη χημική υπογραφή ενός πρωτο-αστέρα. Artist's impression of one of the first stars in the galaxy before it exploded, with a photograph of the star that formed from its remnants inset. Photo credit: National Astronomical Observatory of Japan.

Την «υπογραφή» ενός πρωτο-αστέρα υποστηρίζουν ότι εντόπισαν ιάπωνες αστροφυσικοί στη χημική σύσταση ενός άστρου που βρίσκεται στον αστερισμό του Κήτους και απέχει μόλις 1.000 έτη φωτός από τη Γη. Η ανακάλυψη, αν επιβεβαιωθεί, προσφέρει στους επιστήμονες την πρώτη «ματιά» στα πρώτα αστέρια που δημιουργήθηκαν στο Σύμπαν και δείχνει ότι αυτά ήταν εξαιρετικά μεγάλα και πέθαναν με έναν υπερβολικά βίαιο εκρηκτικό θάνατο.

Τα πρώτα άστρα

Artist's rendition of new generations of stars. The material that included heavy elements from the first-generation, very-massive stars mixed with hydrogen around the star. New generations of stars formed from the gas clouds that included small amount of heavy elements. SDSS J0018-0939, a low-mass star with a long lifetime, formed as one of these second-generation stars, recording the products of a first-generation very-massive star. (Credit: NAOJ)

Σύμφωνα με τα θεωρητικά μοντέλα των επιστημόνων τα πρώτα άστρα που δημιουργήθηκαν στο Σύμπαν είχαν μεγάλο μέγεθος (μετά τη Μεγάλη Έκρηξη στο Σύμπαν υπήρχε μόνο υδρογόνο, ήλιο και λίγο λίθιο, αέρια τα οποία μπορούν να «γεννήσουν» μόνο μεγάλους και φωτεινούς αστέρες) και σύντομη ζωή. Εικάζεται ότι μπορεί να ήταν έως και εκατοντάδες φορές μεγαλύτερα από τον Ήλιο και ότι κατέρρευσαν σχετικά γρήγορα σε τεράστιες εκρήξεις σουπερνόβα δημιουργώντας την επόμενη γενιά αστέρων με βαρύτερα χημικά στοιχεία.

Ακριβώς όμως επειδή αυτή η πρώτη αστρική γενιά – η οποία αποκαλείται συχνά από τους αστρονόμους «πληθυσμός ΙΙΙ» – έλαμψε και έσβησε τόσο νωρίς σήμερα δεν μπορούμε να δούμε κανέναν εκπρόσωπό της. Αυτό περιορίζει σημαντικά τις γνώσεις μας καθώς το μέγεθος της μάζας των πρωτο-αστέρων είναι καθοριστικής σημασίας για τη διάρκεια της ζωής τους και για τα χημικά στοιχεία που θα μπορούσαν να παραγάγουν με τις εκρήξεις τους: όσο πιο μεγάλοι ήταν τόσο πιο γρήγορα θα κατέρρεαν, χωρίς να είναι σε θέση να παραγάγουν στοιχεία βαρύτερα από τον σίδηρο, ενώ αν ήταν μικρότεροι θα είχαν μεγαλύτερη διάρκεια ζωής και θα παρήγαγαν πιο βαριά στοιχεία.

Υπερμεγέθεις και υπερ-εκρηκτικοί

An optical image of the star SDSS J0018-0939, obtained by the Sloan Digital Sky Survey. This is a low-mass star with a mass about half that of the Sun; the distance to this star is about 1000 light years; its location in the sky is close to the constellation Cetus. (Credit: SDSS/NAOJ)

Τώρα μια ομάδα επιστημόνων με επικεφαλής τον Ουάκο Αόκι από το Εθνικό Αστεροσκοπείο της Ιαπωνίας στο Τόκιο (NAO) υποστηρίζει ότι εντόπισε ένα άστρο, το SDSS J001820.5–093939.2, το οποίο φαίνεται να έχει δημιουργηθεί από τη σκόνη που άφησε πίσω της η έκρηξη ενός πρωτο-αστέρα. Όπως περιγράφουν στη μελέτη τους που δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «Science» οι ερευνητές εξέτασαν τον SDSS J001820.5–093939.2 με φάσματα υψηλής ανάλυσης από το ιαπωνικό τηλεσκόπιο Subaru στη Χαβάη και ανακάλυψαν ότι η χημική του σύσταση ξεφεύγει από τα συνηθισμένα. «Είναι ένα μοναδικό άστρο με ένα πολύ ιδιαίτερο χημικό μοτίβο το οποίο δεν έχουμε ξαναδεί ως τώρα» δήλωσε ο κ. Αόκι στο ειδησεογραφικό τμήμα του «Science».

Η χημική υπογραφή ενός από τα πρώτα άστρα του Σύμπαντος εντοπίσθηκε από ιάπωνες αστροφυσικούς.  The chemical abundance ratios (with respect to iron) of SDSS J0018-0939 (red circles) compared with model predictions for a supernova explosion of a massive star. The model well-explains the chemical abundance ratios of a comparison star (a similar low-mass star, G39-36; blue triangles), whereas the lighter elements, such as carbon and magnesium, as well as the heavier element cobalt, of SDSS J0018-0939 are not well-reproduced. (Credit: NAOJ)

Σύμφωνα με τις αναλύσεις ο SDSS J001820.5–093939.2 ανήκει στους λεγόμενους αστέρες χαμηλής μεταλλικότητας αλλά διαφέρει από όλους τους άλλους Είναι υπερβολικά φτωχός σε μέταλλα: περιέχει λίγο σίδηρο (1.000 φορές λιγότερο από ό,τι ο Ηλιος) και σχεδόν καθόλου βαρύτερα μέταλλα όπως το στρόντιο ή το βάριο. Επίσης η χημική του σύσταση παρουσιάζει μεγάλη δυσαναλογία ανάμεσα στα στοιχεία με ζυγό ατομικό αριθμό (τα οποία είναι πολύ περισσότερο) και στα στοιχεία με μονό ατομικό αριθμό. «Τα χαρακτηριστικά αυτά προβλέπονται από τα μοντέλα νουκλεοσύνθεσης για υπερκαινοφανείς αστέρες ή αστέρες με μάζα μεγαλύτερη από 140 φορές από αυτή του Ηλιου» σημειώνουν οι ερευνητές στη μελέτη τους «κάτι το οποίο υποδηλώνει ότι η κατανομή μάζας των αστέρων πρώτης γενιάς ίσως εκτείνεται στις 100 ηλιακές μάζες ή και περισσότερο».

Αυτό σημαίνει ότι οι αστέρες του πληθυσμού ΙΙΙ ήταν μάλλον μεγαλύτεροι από ό,τι πίστευαν ως τώρα οι επιστήμονες κaι ότι, ακριβώς εξαιτίας του τεράστιου μεγέθους τους, κατέληγαν σε έναν εξαιρετικά βίαιο θάνατο. Ο κ. Αόκι υποστηρίζει ότι κατέρρεαν με εκρήξεις αστάθειας ζεύγους οι οποίες ήταν 10 ως 100 φορές πιο ισχυρές από αυτές των συνηθισμένων σουπερνόβα που μπορούμε να παρατηρήσουμε στον γαλαξία μας.  Ειδικοί από άλλα ερευνητικά κέντρα που δεν συμμετείχαν στη μελέτη χαρακτήρισαν τα ευρήματα σημαντικά, αν και ορισμένοι επεσήμαναν ότι δεν μπορεί να αποκλειστεί το ενδεχόμενο ο SDSS J001820.5–093939.2 να αποτελεί προϊόν όχι μόνο μιας αλλά περισσότερων αστρικών εκρήξεων. Κάποιοι εξέφρασαν την ελπίδα ότι το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, που θα εκτοξευθεί το 2018 διαδεχόμενο το Hubble, θα μπορέσει να «συλλάβει» τα ίχνη κάποιας τέτοιας «αρχαίας» έκρηξης προσφέροντας σαφέστερα στοιχεία.