Μια νέα θεωρία για την βαρύτητα εξηγεί την σκοτεινή ύλη. New theory of gravity might explain dark matter

The rotation curve of typical spiral galaxy M33 (yellow and blue points with errorbars) and the predicted one from distribution of the visible matter (white line). The discrepancy between the two curves is accounted for by adding a dark matter halo surrounding the galaxy. Though dark matter is by far the most accepted explanation of the rotation problem, other proposals have been offered, including Modified Newtonian Dynamics (MOND) and this new theory of Emergent Gravity. Image credit: Wikimedia Commons

Για ποιο λόγο κοσμικές δομές, όπως οι εξωτερικές περιοχές των γαλαξιών, δεν κινούνται όπως περιγράφει η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν;

Σύμφωνα με τους περισσότερους φυσικούς, η απάντηση κρύβεται στη σκοτεινή ύλη, ένα υλικό με μυστηριώδη φύση, αφού δεν έχει ανιχνευθεί πειραματικά καθώς δεν εκπέμπει ούτε απορροφά ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όπως για παράδειγμα φως.

Professor Erik Verlinde, University of Amsterdam, Delta Institute for Theoretical Physics. Image credit: University of Amsterdam

Ωστόσο, μερικοί επιστήμονες υποστηρίζουν πως, αντί να «προδίδουν» την ύπαρξη ενός εξωτικού υλικού, τέτοιες ασυμφωνίες απλώς «προδίδουν» το γεγονός ότι η Γενική Θεωρία δεν περιγράφει με ακρίβεια τη συμπεριφορά της βαρύτητας. Ανάμεσά τους, ο Ολλανδός Έρλικ Βελρίντε, καθηγητής στο πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ και το Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής Delta, ο οποίος από το 2010 έχει προτείνει ένα εναλλακτικό μοντέλο περιγραφής της βαρύτητας.

Στα χρόνια που μεσολάβησαν, ο Βελρίντε συνέχισε να βελτιώνει το μοντέλο του, ώστε να ταιριάζει ακόμη καλύτερα με τα παρατηρησιακά δεδομένα. Έτσι, χθες δημοσίευσε άρθρο (Emergent Gravity and the Dark Universe) το οποίο εξηγεί πώς αυτή η εναλλακτική περιγραφή μπορεί να εξηγήσει τις ανωμαλίες στην κίνηση των εξωτερικών περιοχών των γαλαξιών, καταργώντας την ανάγκη ύπαρξης της σκοτεινής ύλης.

Σύμφωνα με τη θεωρία του Ολλανδού φυσικού, η βαρύτητα δεν αποτελεί μία θεμελιώδη δύναμη στο σύμπαν, αλλά ένα «αναδυόμενο φαινόμενο». Έτσι με τον ίδιο τρόπο που η θερμοκρασία ενός σώματος είναι η εκδήλωση της κινητικής κατάστασης των μορίων του, η βαρύτητα σύμφωνα με τον Βελρίντε δεν είναι τίποτε άλλο από την εκδήλωση των μεταβολών που υφίστανται στοιχειώδη bit πληροφορίας, τα οποία είναι ενσωματωμένα στη δομή του χωροχρόνου.

Από τα πρώτα βήματα διατύπωσης της θεωρίας του, ο επιστήμονας μπόρεσε να δείξει πώς ο παραπάνω μηχανισμός συμφωνεί με όλα τα φαινόμενα που περιγράφονται από τον Δεύτερο Νόμο του Νεύτωνα – από την πτώση μίας πέτρας, μέχρι την κίνηση ενός δορυφόρου γύρω από τη Γη. Τώρα, παρουσιάζει πώς μπορεί να εξηγήσει τις ανωμαλίες στην κίνηση των εξωτερικών περιοχών των γαλαξιών, χωρίς καμία παραπομπή στη σκοτεινή ύλη.

«Έχουμε ενδείξεις ότι αυτή η νέα θεώρηση για τη βαρύτητα συμφωνεί με τις παρατηρήσεις», λέει ο ίδιος στην ιστοσελίδα του Ινστιτούτου Delta. «Όπως φαίνεται, στις μεγάλες κλίμακες, η βαρύτητα δεν συμπεριφέρεται όπως προβλέπει η θεωρία του Αϊνστάιν».

Our three-dimensional universe may be a hologram with just two spatial dimensions, according to a mathematical analysis. ( TU Wien )

Βασικός «πυλώνας» της θεωρίας του Βελρίντε είναι μία παραλλαγή που ο ίδιος επινόησε της Ολογραφικής Αρχής, την οποία διατύπωσε ο Γκέραρντ Χουφτ, καθηγητής και μέντοράς του, με τον Λέοναρντ Σάσκιντ από το πανεπιστήμιο Στάντφορντ στις ΗΠΑ. Στην εκδοχή που διατύπωσαν την Ολογραφική Αρχή οι δύο επιστήμονες, όλα τα φαινόμενα στο σύμπαν αποθηκεύονται ως πληροφορίες σε δύο διαστάσεις, δηλαδή σε μία φανταστική επιφάνεια που περιβάλλει το σύμπαν.

Σύμφωνα με τον Βελρίντε, αυτό δεν είναι απόλυτα σωστό, αφού ένα μέρος των πληροφοριών αποθηκεύονται στον ίδιο τον χώρο. Επομένως, παρόλο που η «συμβατική» βαρύτητα μπορεί να κωδικοποιηθεί από τις πληροφορίες στη δισδιάστατη επιφάνεια, στις επιπλέον πληροφορίες που είναι ενσωματωμένες στον χώρο οφείλονται οι ανωμαλίες που αποδίδονται στη σκοτεινή ύλη.

Το κίνητρο για προσπάθειες όπως του Βελρίντε για αναθεώρηση της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας δεν είναι μόνο πως η περιγραφή του Αϊνστάιν για τη βαρύτητα δεν εξηγεί συμπαντικά φαινόμενα όπως η κίνηση των εξωτερικών περιοχών του σύμπαντος, αλλά και το γεγονός ότι έρχεται σε αντίθεση με την Κβαντική φυσική – τον δεύτερο βασικό «πυλώνα» της φυσικής.

Μάλιστα, οι δύο θεωρίες «συναντιούνται» στην περίπτωση των μαύρων τρυπών, καταλήγοντας σε αντικρουόμενα συμπεράσματα. «Πολλοί θεωρητικοί φυσικοί όπως εγώ αναπτύσσουν παραλλαγές της θεωρίας της βαρύτητας, έχοντας κάνει σημαντικά βήματα. Ίσως βρισκόμαστε στην αυγή μίας νέας επιστημονικής επανάστασης, η οποία θα αλλάξει δραστικά την εικόνα μας για τη φύση του χώρου, του χρόνου και της βαρυτικής δύναμης», καταλήγει ο επιστήμονας.

Πηγή: New theory of gravity might explain dark matter

Steven Weinberg: Πώς να εξηγήσουμε τον κόσμο. Steven Weinberg: To Explain the World

Μια αριστοτεχνική περιγραφή της ιστορίας της επιστήμης, από την αρχαία έως τη σύγχρονη εποχή, από τον βραβευμένο με Νόμπελ φυσικό Steven Weinberg—ένα προκλητικό και σημαντικό βιβλίο γραμμένο από έναν από τους πλέον διακεκριμένους επιστήμονες και διανοούμενους της εποχής μας. A Nobel laureate draws on present-day knowledge to animate this fine history of science.

Ο Steven Weinberg είναι περισσότερο γνωστός, όχι τόσο από τη συνεισφορά του στη φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων – για την οποία τιμήθηκε με το νόμπελ φυσικής το 1979 – αλλά κυρίως μέσα από το βιβλίο του «Τα τρία πρώτα λεπτά» (“The First Three Minutes: A Modern View Of The Origin Of The Universe” , 1^η έκδοση 1977) μέσα από το οποίο διδάχθηκαν για πρώτη φορά την φυσική της θεωρίας της Μεγάλης Έκρηξης, όχι μόνο το ευρύ κοινό, αλλά και κορυφαίοι επιστήμονες του σήμερα.

Στο τελευταίο του βιβλίο, με τίτλο «Πως να εξηγήσουμε τον κόσμο, Το Ταξίδι Για Την Ανακάλυψη Της Σύγχρονης Επιστήμης» (μετάφραση Αιμιλία-Αλεξάνδρα Κρητικού, εκδόσεις ΡΟΠΗ) ανατρέχει στην ιστορία της επιστήμης από την ελληνική αρχαιότητα έως τον Νεύτωνα.

Το βιβλίο χωρίζεται σε 4+2 μέρη. Το 1o μέρος αναφέρεται στην φυσική της αρχαίας Ελλάδας, το 2o στην αστρονομία της αρχαίας Ελλάδας, το 3o στην επιστήμη του μεσαίωνα, το 4o στην επιστημονική επανάσταση από τον Κοπέρνικο μέχρι τον Νεύτωνα και κλείνει με τον επίλογο, την μεγάλη αναγωγή. Επιπλέον, στο παράρτημα του βιβλίου με τίτλο «Τεχνικές σημειώσεις» περιλαμβάνονται 35 πολύ σύντομες ενότητες για τους αναγνώστες που θα ήθελαν να κερδίσουν μερικές επιπλέον γνώσεις φυσικής και αστρονομίας.

Το βιβλίο αυτό διαβάζεται ευχάριστα και άνετα από κάποιον που δεν έχει καμία επαφή με την φυσική και τα μαθηματικά, αφού προέκυψε από τις σημειώσεις ενός μαθήματος που δίδασκε ο Weinberg στο Πανεπιστήμιο του Τέξας, σε φοιτητές χωρίς ιδιαίτερο υπόβαθρο στη φυσική, την αστρονομία, τα μαθηματικά ή την ιστορία.

Nobel Prize-winning physicist Steven Weinberg spoke about science and history, drawing from his book “To Explain the World: The Discovery of Modern Science.” Professor Weinberg painted a new and compelling picture of the development of scientific thought and exploration in a conversation moderated by Peabody Award-winning journalist John Hockenberry.

Ο Weinberg είναι θεωρητικός φυσικός και όχι ιστορικός, αλλά όπως παραδέχεται ο ίδιος, με την πάροδο των χρόνων η ιστορία της επιστήμης του ασκούσε ολοένα και μεγαλύτερη γοητεία. Είναι φανερό ότι για να γράψει αυτό το βιβλίο έκανε την δική του ιστορική έρευνα (ανακαλύπτοντας μάλιστα και κάποια σφάλματα από πρωταγωνιστές της επιστήμης του παρελθόντος, για τα οποία δεν υπάρχει καμία αναφορά από τους εξειδικευμένους ιστορικούς). Το βιβλίο πέρα από την συνεπέστατη ιστορική του αφήγηση, έχει και μια επιπλέον αξία διότι πρόκειται για την επιστήμη του παρελθόντος μέσα από την οπτική ενός από τους κορυφαίους επιστήμονες της εποχής μας.

Ο Weinberg προσπαθεί αφενός μεν να δώσει στον αναγνώστη μια ιδέα σχετικά με ό,τι συνέβη στην ιστορία των θετικών επιστημών και αφετέρου μια αίσθηση του πόσο δύσκολη υπήρξε όλη αυτή η πορεία. Δεν ασχολείται μόνο για το πώς φτάσαμε να αποκτήσουμε διάφορες γνώσεις για τον κόσμο, κάτι που αποτελεί χρέος της ιστορίας της επιστήμης. Ενδιαφέρεται να αναδείξει «το πώς κατορθώσαμε να μάθουμε τον τρόπο να γνωρίζουμε τον κόσμο».

… και μερικές συμπτώσεις

Από τη μία, το βιβλίο του Weinberg επικεντρώνεται στη φυσική και στην αστρονομία, τις δυο επιστήμες που (κατά σύμπτωση) βρίσκονται σε διωγμό από τα  σχολεία της μέσης εκπαίδευσης. Και η μεν αστρονομία έπαψε να διδάσκεται πλέον, η δε φυσική θα βρεθεί σύντομα στον τάφο της αστρονομίας, αφού με αποφάσεις των μέχρι τώρα υπουργών παιδείας μειώνονται οι ώρες διδασκαλίας της, καταργούνται οι ώρες των εργαστηρίων, περιορίζεται η ύλη της κ.ο.κ.

Από την άλλη, η ελληνική έκδοση του βιβλίου του Weinberg προλογίζεται από τον Κώστα Γαβρόγλου, καθηγητή της ιστορίας των επιστημών στο Πανεπιστήμιο Αθηνών, που (συμπτωματικά) ορκίστηκε ως ο νέος υπουργός παιδείας. Στον πρόλογό του ο Κώστας Γαβρόγλου, με ένα ομολογουμένως ασυνήθιστο ύφος για εισαγωγή και παρουσίαση βιβλίου, ασκεί κριτική στις ιστοριογραφικές επιλογές του Weinberg και υπερασπίζεται με θέρμη τις αρχές της κοινότητας των ιστορικών και φιλοσόφων της επιστήμης, που κατά κάποιο τρόπο παραβιάζει ο θεωρητικός φυσικός (μπορείτε να διαβάσετε την εισαγωγή του ΕΔΩ: http://www.anixneuseis.gr/?p=153762).

Ίσως λοιπόν με τον νέο υπουργό παιδείας, έναν καθηγητή της ιστορίας των επιστημών, ακόμα κι αν η φυσική πάψει να διδάσκεται σε γυμνάσια και λύκεια – όπως συνέβη με την αστρονομία – θα διδάσκεται τουλάχιστον η ιστορία τους. Από το θαυμάσιο βιβλίο του Weinberg.

Αστρικά πυροτεχνήματα. Tsunami of Stars and Gas Produces Dazzling Eye-shaped Feature in Galaxy

Ο IC 2163 (αριστερά) και ο NGC 2207 (δεξιά) βρίσκονται σε διαδικασία συγχώνευσης προκαλώντας την παραγωγή αναρίθμητων άστρων. Astronomers have discovered a tsunami of stars and gas that is crashing midway through the disk of a spiral galaxy known as IC 2163. This colossal wave of material -- which was triggered when IC 2163 recently sideswiped another spiral galaxy dubbed NGC 2207 -- produced dazzling arcs of intense star formation that resemble a pair of eyelids. Galaxies IC 2163 (left) and NGC 2207 (right) recently grazed past each other, triggering a tsunami of stars and gas in IC 2163 and producing the dazzling eyelid-like features there. ALMA image of carbon monoxide (orange), which revealed motion of the gas in these features, is shown on top of Hubble image (blue) of the galaxy pair. Credit: M. Kaufman; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); NASA/ESA Hubble Space Telescope

Ομάδα αστρονόμων χρησιμοποιώντας την συστοιχία ραδιοτηλεσκοπίων ALMA εντόπισαν ένα εντυπωσιακό φαινόμενο. Σε απόσταση 114 εκ. ετών φωτός από εμάς στον αστερισμό του Μεγάλου Κυνός δύο γαλαξίες (ο IC 2163 και ο NGC 2207) βρίσκονται σε διαδικασία συγχώνευσης. Πρόκειται για μια από τις πιο συχνές και σημαντικές κοσμικές διεργασίες αφού προκαλείται πλήθος φαινομένων με πιο σημαντικό την γέννηση τεράστιου αριθμού νέων άστρων. Αυτό συμβαίνει και στη συγκεκριμένη συγχώνευση μόνο που σε αυτή την περίπτωση το φαινόμενο εξελίσσεται με ένα σπάνιο όσο και εκπληκτικό οπτικά τρόπο. Έχει δημιουργηθεί ένα γιγάντιο φωτεινό σπειροειδές «μονοπάτι»  στο οποίο γεννιούνται συνεχώς νέα άστρα.

Η ανακάλυψη

Στην εικόνα με πορτοκαλί χρώμα εικονίζεται ένα μέρος του σπειροειδούς νέφους που έχει σχηματιστεί κατά τη συγχώνευση των δύο γαλαξιών μέσα στο οποίο σχηματίζονται νέα άστρα. Dazzling eyelid-like features bursting with stars in galaxy IC 2163 formed from a tsunami of stars triggered by a glancing collision with galaxy NGC 2207 (a potion of its spiral arm is shown on right side of image). ALMA image of carbon monoxide (orange), which revealed motion of the gas in these features, is shown on top of Hubble image (blue) of the galaxy. Credit: M. Kaufman; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); NASA/ESA Hubble Space Telescope

Οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι τα άστρα σχηματίζονται μέσα σε καταρρέοντα νέφη ψυχρού αερίου υδρογόνου. Αυτό το αέριο είναι κυρίως μοριακό υδρογόνο όπου δύο άτομα υδρογόνου συνδέονται μαζί. Αυτά όμως τα νέφη είναι πολύ δύσκολο να τα δούμε επειδή η γήινη ατμόσφαιρα απορροφά ένα μεγάλο μέρος του φωτός που αυτά ακτινοβολούν.

Annotated image showing dazzling eyelid-like features bursting with stars in galaxy IC 2163 formed from a tsunami of stars triggered by a glancing collision with galaxy NGC 2207 (a potion of its spiral arm is shown on right side of image). ALMA image of carbon monoxide (orange), which revealed motion of the gas in these features, is shown on top of Hubble image (blue) of the galaxy. Credit: M. Kaufman; B. Saxton (NRAO/AUI/NSF); ALMA (ESO/NAOJ/NRAO); NASA/ESA Hubble Space Telescope

Όμως μαζί με το νέφος μοριακού υδρογόνου ένα άλλο αέριο, το μονοξείδιο του άνθρακα είναι μαζί του πάντα και μπορεί να παρατηρηθεί εύκολα από τη γη. Οι ερευνητές εντόπισαν το μονοξείδιο του άνθρακα στις περιοχές της συγχώνευσης και το… ακολούθησαν ανακαλύπτοντας έτσι τα ίχνη του μοριακού νέφους και της γέννησης των νέων άστρων.

Πηγή: M. Kaufman et al. Ocular Shock Front in the Colliding Galaxy IC 2163. Astrophysical Journal, 2016 [link]

Ποντίκια που δεν ονειρεύονται ίσως αποκαλύψουν μυστικά του ύπνου. Researchers identify first two genes regulating sleep in mice using genetic screening

Τα ποντίκια με την «Ανονείρευτη» μετάλλαξη περνούν λιγότερο χρόνο στη φάση REM των ονείρων. Το πείραμα ελπίζεται ότι θα φέρει στο φως τον βιολογικό διακόπτη που μας «γυρίζει» από τον ύπνο στην εγρήγορση. A genetic screening approach has been used to identify mutations that affect sleep/wakefulness in mice, international researchers report. The amount of rapid eye movement (REM) sleep and non-REM sleep shown to be regulated by NALCN and SIK3 proteins, respectively. Credit: martha sexton/public domain

Εισάγοντας τυχαίες μεταλλάξεις σε αρκετές χιλιάδες ποντίκια, διεθνής ερευνητική ομάδα δημιούργησε ασυνήθιστα νυσταλέα πειραματόζωα, καθώς και πειραματόζωα που δείχνουν να ονειρεύονται λίγο ή καθόλου. Το πείραμα συνεχίζεται και ίσως στο μέλλον αποκαλύψει τον βιολογικό διακόπτη που μας γυρίζει από τον ύπνο στην εγρήγορση.

Εισαγωγή τυχαίων μεταλλάξεων

Θέλοντας να μάθει ποια γονίδια μπορεί να παίζουν ρόλο στη μυστηριώδη λειτουργία του ύπνου, η ιαπωνο-αμερικανική ομάδα επέλεξε να ακολουθήσει μια χρονοβόρο και κοπιαστική προσέγγιση: αντί να ξεκινήσει με μια υπόθεση για συγκεκριμένα γονίδια που μπορεί να εμπλέκονται, εισήγαγε τυχαίες μεταλλάξεις σε πάνω από 8.000 ποντίκια, τα οποία στη συνέχεια υποβλήθηκαν ένα προς ένα σε εγκεφαλογράφημα.

«Για να κάνεις έναν τέτοιο γενετικό έλεγχο, πρέπει να είσαι προετοιμασμένος να ελέγξεις χιλιάδες ζώα μέχρι να βρεις κάτι ενδιαφέρον, και οι περισσότεροι ερευνητές απλά δεν είναι πρόθυμοι να κάνουν εγκεφαλογράφημα σε χιλιάδες ζώα» εξηγεί ο Τζόζεφ Τακαχάσι του Πανεπιστημίου του Τέξας, μέλος της ομάδας που δημοσιεύει τα ευρήματα στην επιθεώρηση Nature.

Η Νυσταλέα και Ανονείρευτη Μετάλλαξη

Édouard Vuillard, Le sommeil, Sleep, 1892. The genetics of sleep could explain why some individuals get more REM sleep and more vivid dreaming.

Οι εξετάσεις αποκάλυψαν δύο ενδιαφέρουσες μεταλλάξεις, οι οποίες βαφτίστηκαν από τους ερευνητές Νυσταλέα (Sleepy) και Ανονείρευτη (Dreamless). Η πρώτη αυξάνει κατά το ένα τρίτο τη διάρκεια του ύπνου, ενώ η δεύτερη μειώνει σημαντικά τον χρόνο που περνά το ποντίκι σε φάση REM (ταχείας κίνησης των ματιών), κατά την οποία εκδηλώνονται τα περισσότερα όνειρα.

Η Ανονείρευτη μετάλλαξη διαπιστώθηκε ότι αφορά το γονίδιο ενός καναλιού νατρίου που ελέγχει τη δραστηριότητα των νευρώνων και διεγείρει τα κύτταρα του εγκεφάλου που τερματίζουν τη φάση REM.

Η κατάσταση είναι πιο περίπλοκη με τη Νυσταλέα μετάλλαξη, η οποία εντοπίστηκε στο γονίδιο μιας «κινάσης» (Sik3), η οποία προσθέτει ομάδες φωσφόρου σε πολλά και διαφορετικά μόρια. Αυτό σημαίνει ότι η κινάση μπορεί να εμπλέκεται σε πολλά μεταβολικά μονοπάτια, κάτι που καθιστά δύσκολο τον χαρακτηρισμό της.

Οι ερευνητές συνεχίζουν τώρα το πείραμα ελπίζοντας να ανακαλύψουν κι άλλες μεταλλάξεις που επηρεάζουν τον ύπνο. «Πραγματικά ελπίζουμε ότι θα αρχίσουμε να λύνουμε κάποια μυστήρια» λέει ο Μασάσι Γιαναγκισάβα του Πανεπιστημίου του Τσουκούμπα. «Βρισκόμαστε όμως μόνο στην αρχή» επισημαίνει.

Σιδερένιο «αβγό» ανακάλυψε το Curiosity στον Άρη. Curiosity Mars Rover Checks Odd-looking Iron Meteorite

Ο σκούρος γυαλιστερός σφαιρικός μικρός μετεωρίτης έχει μέγεθος όσο μισή μπάλα του γκολφ και οι επιστήμονες τον βάφτισαν «αυγό». Τέτοιου είδους μεταλλικοί μετεωρίτες δεν είναι ασυνήθιστοι στο διάστημα και έχουν κατά καιρούς βρεθεί στη Γη. The dark, smooth-surfaced object at the center of this Oct. 30, 2016, image from the Mast Camera (Mastcam) on NASA's Curiosity Mars rover was examined with laser pulses and confirmed to be an iron-nickel meteorite. The grid of shiny points visible on the object resulted from that laser zapping by Curiosity's Chemistry and Camera (ChemCam) instrument. The meteorite is about the size of a golf ball. It is informally named "Egg Rock," for a site in Maine. Locations around Bar Harbor, Maine, are the naming theme for an area on Mars' Mount Sharp that Curiosity reached in October. Iron-nickel meteorites are a common class of space rocks found on Earth, and previous examples have been found on Mars, but Egg Rock is the first on Mars to be examined with a laser-firing spectrometer. Image credit: NASA/JPL-Caltech/MSSS

Η NASA ανακοίνωσε ότι ο ρομποτικός εξερευνητής Curiosity ανακάλυψε έναν μεταλλικό μετεωρίτη με περίεργη εμφάνιση, ο οποίος αποτελείται κυρίως από σίδηρο, όπως δείχνουν οι πρώτες αναλύσεις με τα όργανα του ρόβερ.

Ο σκούρος γυαλιστερός σφαιρικός μικρός μετεωρίτης έχει μέγεθος όσο μισή μπάλα του γκολφ και οι επιστήμονες τον βάφτισαν «αβγό». Τέτοιου είδους μεταλλικοί μετεωρίτες δεν είναι ασυνήθιστοι στο Διάστημα και έχουν κατά καιρούς βρεθεί στη Γη.

Η μελέτη

Κοντινή εικόνα του μεταλλικού μετεωρίτη που εντόπισε το Curiosity. The dark, golf-ball-size object in this composite, colorized view from the Chemistry and Camera (ChemCam) instrument on NASA's Curiosity Mars rover shows a grid of shiny dots where ChemCam had fired laser pulses used for determining the chemical elements in the target's composition. The analysis confirmed that this object, informally named "Egg Rock," is an iron-nickel meteorite. Iron-nickel meteorites are a common class of space rocks found on Earth, and previous examples have been found on Mars, but Egg Rock is the first on Mars to be examined with a laser-firing spectrometer. Credit: NASA/JPL-Caltech/LANL/CNES/IRAP/LPGNantes/CNRS/IAS/MSSS

Στο παρελθόν είχαν παρατηρηθεί ξανά τέτοιοι διαστημικοί βράχοι στον Άρη, αλλά ποτέ έως τώρα δεν είχαν μελετηθεί φασματοσκοπικά με τη βοήθεια των οργάνων του ρόβερ. Οι πρώτες αναλύσεις δείχνουν ότι περιέχει επίσης νικέλιο και φώσφορο. Ο συγκεκριμένος μετεωρίτης μπορεί να έπεσε στον Άρη πριν από πολλά εκατομμύρια χρόνια.

Το Curiosity έφθασε στον γειτονικό πλανήτη τον Αύγουστο του 2012 και έκτοτε μελετά τα πετρώματά του. Παραμένει σε καλή κατάσταση, παρόλο που έχει ξεπεράσει κατά πολύ την αρχική διάρκεια της αποστολής του. Από τα δέκα επιστημονικά όργανά του, μόνο δύο άρχισαν πρόσφατα να εμφανίζουν ενδείξεις μειωμένης λειτουργικότητας.

Πηγή: www.jpl.nasa.gov

Ένα ιγκλού για να ζουν οι άνθρωποι στον Άρη. The First Mars Homes Could Look Like Red Space Igloos

Το National Geographic κατασκεύασε μια κατοικία για τον Κόκκινο Πλανήτη. At first glance, it looks like an igloo - but in fact, this could be man's first home on Mars. National Geographic created it for a new show on the red Planet, and plans to build it for real in London. Image: National Geographic

Το National Geographic ετοίμασε μια νέα σειρά τηλεοπτικών εκπομπών για τον Άρη επικεντρωμένο στην πιθανή παρουσία των ανθρώπων εκεί. Στο πλαίσιο της καμπάνιας προώθησης των εκπομπών που ξεκινούν την επόμενη εβδομάδα το National Geographic συνεργάστηκε με τη βρετανική εταιρεία Wild Creations για την κατασκευή μιας κατοικίας στον Κόκκινο Πλανήτη.

Πώς φτιάχτηκε

The year is 2033, and mankind's first manned mission to Mars is about to become reality. This is the story of how we make Mars home, told by the pioneers making it possible.

Οι παραγωγοί της εκπομπής ζήτησαν από την εταιρεία αυτό το κατάλυμα να αποτελείται από υλικά που να είναι όσο το δυνατόν πιο κοντινά σε αυτά που υπάρχουν στον Άρη.

Some of the crew exploring Mars. Image: National Geographic

Η εταιρεία δημιούργησε ένα κτίσμα που μοιάζει με ιγκλού το οποίο φυσικά δεν αποτελείται από πάγο αλλά από ρεγκόλιθο. Πρόκειται για ένα ενδιάμεσο χαλαρό στρώμα μεταξύ του εδάφους και του μητρικού πετρώματος που ονομάζεται μανδύας αποσάθρωσης ή ρεγκόλιθος και αποτελείται από θραύσματα πετρωμάτων, ορυκτών και γυαλιού. Ρεγκόλιθος υπάρχει στη Γη, στη Σελήνη και τον Άρη. Τα τοιχώματα του κτίσματος έχουν πάχος περίπου τριών μέτρων έτσι ώστε να προσφέρει την μέγιστη δυνατή προστασία από τις μη φιλικές για τον άνθρωπο συνθήκες του αρειανού περιβάλλοντος. Σύμφωνα με τον σχεδιασμό εκτός από ρεγκόλιθο οι κατοικίες αυτές θα κατασκευάζονται και από διάφορα μέρη διαστημικών σκαφών όπως για παράδειγμα, η είσοδος. Το… αρειανό ιγκλού βρίσκεται στο αστεροσκοπείο του Γκρίνουιτς στο Λονδίνο και θα είναι προσβάσιμο στο κοινό από τις 10-16 Νοεμβρίου.

Νέα θεωρία λύνει πέντε από τα μεγαλύτερα μυστήρια της φυσικής. Physics tweak solves five of the biggest problems in one go

SMASH: η θεωρία που λύνει 5 από τα μεγαλύτερα μυστήρια της φυσικής… την σκοτεινή ύλη, τις ταλαντώσεις των νετρίνων, την βαρυογένεση, τον πληθωρισμό και την μη παραβίαση της συμμετρίας CP (φορτίου – ομοτιμίας) από τις ισχυρές αλληλεπιδράσεις. It’s a zoo of particles out there. Credit: REX/Shutterstock

Πέντε από τους πιο σημαντικούς και «επίμονους» γρίφους της φυσικής θα λύσει μία καινούρια προτεινόμενη θεωρία, στην περίπτωση που επαληθευτεί πειραματικά. Διατυπωμένο από ερευνητές από πανεπιστήμιο και ινστιτούτα στη Γαλλία, την Ισπανία, τη Γερμανία και την Αγγλία, το καινούριο μοντέλο υπόσχεται να δώσει απάντηση στους «γρίφους» της φύσης της σκοτεινής ύλης, του μηχανισμού πίσω από τον πληθωρισμό του σύμπαντος, της επικράτησης της ύλης έναντι της αντιύλης, των ταλαντώσεων των νετρίνων και το πρόβλημα της μη παραβίασης της συμμετρίας CP από την ισχυρή πυρηνική δύναμη [Unifying inflation with the axion, dark matter, baryogenesis and the seesaw mechanism].

Η θεωρία ονομάζεται SMASH και βασίζεται στο Καθιερωμένο Πρότυπο της φυσικής, με ορισμένες προτεινόμενες τροποποιήσεις. Το Καθιερωμένο Πρότυπο περιγράφει όλα τα «δομικά συστατικά» της ύλης και τις μεταξύ τους αλληλεπιδράσεις, εκτός από τη βαρύτητα. Αν και έχει επιβεβαιωθεί από όλα τα πειράματα που έχουν γίνει μέχρι σήμερα, δεν μπορεί να εξηγήσει ορισμένα φαινόμενα που παρατηρούνται στη φύση.

The researchers say there is ‘overwhelming evidence,’ including some seen in the cosmic microwave background (indicated in yellow) that dark matter makes up nearly 26 percent of the universe. The SMASH model accounts for dark matter along with other phenomena.

Για παράδειγμα, δεν βοηθά τους φυσικούς να καταλάβουν ποια είναι η φύση της σκοτεινής ύλης, δηλαδή αυτού του μυστηριώδους υλικού που αντιστοιχεί στο 84% της μάζας του σύμπαντος. Επίσης, δεν εξηγεί γιατί η ύλη επικράτησε της αντιύλης, αλλά και γιατί στα αρχικά στάδια της δημιουργίας του, το σύμπαν πέρασε από μία φάση απότομης διαστολής, η οποία έχει ονομασθεί πληθωρισμός.

And, on top of the problems ‘at the interface between particle physics and cosmology,’ the Standard Model also fails to explain issues of intrinsic naturalness, the researchers explain. These include the nature of neutrinos and the strong CP problem.

Από τέτοια αναπάντητα ερωτηματικά, οι φυσικοί είναι πεπεισμένοι πως το Καθιερωμένο Πρότυπο είναι ατελές. «Πιθανότατα υπάρχουν και άλλα σωματίδια», λέει στο περιοδικό New Scientist o Μίκαελ Σαπόσνικοφ από το Ελβετικό Ομοσπονδιακό Τεχνολογικό Ινστιτούτο στη Λοζάνη. «Το ερώτημα είναι πόσα νέα σωματίδια χρειαζόμαστε».

Μερικά προτεινόμενα μοντέλα, όπως η υπερσυμμετρία, προβλέπουν τουλάχιστον διπλάσιο αριθμό σωματιδίων από το Καθιερωμένο Πρότυπο, από τα οποία κανένα δεν έχει ανιχνευτεί πειραματικά σε διατάξεις όπως ο Μεγάλος Επιταχυντής Αδρονίων. Από την άλλη, το SMASH προβλέπει μόλις 4 νέα σωμάτια καθώς και ένα πεδίο το οποίο εκδηλώνεται με τη δράση δύο ακόμη σωματιδίων.

Από τα σωματίδια αυτά, το πρώτο αποτελεί το «συστατικό» της σκοτεινής ύλης. Το δεύτερο κρύβεται θεωρητικά πίσω από την εποχή του πληθωρισμού του σύμπαντος.

«Το μεγαλύτερο πλεονέκτημα της συγκεκριμένης θεωρίας είναι πως θα μπορεί να ελεγχθεί μέσα στα επόμενα 10 χρόνια περίπου», σημειώνει στο περιοδικό ο Αντρέας Ρίνγκβαλντ, μέλος της ομάδας από το γερμανικό ερευνητικό κέντρο DESY (Deutsches Elektronen-Synchrotron) στο Αμβρούργο. «Μπορείς πάντα να επινοείς καινούριες θεωρίες, αν όμως για αυτές η δυνατότητα ελέγχου θα δοθεί σε 100 χρόνια, ή και ακόμη και ποτέ, τότε δεν μπορούμε να μιλάμε για αληθινή επιστήμη».

Η θεωρία προβλέπει ότι το ένα από τα προτεινόμενα σωματίδια θα πρέπει να είναι 10 δισ. φορές ελαφρύτερο από το ηλεκτρόνιο. Σωματίδια με τέτοια μάζα θα μπορούσαν να ανιχνευθούν από το πείραμα CULTASK που πραγματοποιείται στη Νότια Κορέα ή να ανιχνευθούν στο μέλλον από το πείραμα MADMAX που σχεδιάζεται να ξεκινήσει στη Γερμανία.

Βέβαια, όσο οι πειραματικοί φυσικοί θα προσπαθούν να βρουν πειραματικά δεδομένα τα οποία θα επιβεβαιώσουν ή θα καταρρίψουν τη θεωρία, αυτό δεν σημαίνει πως στην πορεία δεν είναι πιθανόν να προκύψει ένα ακόμη καλύτερο μοντέλο. «Όλα τα ενδεχόμενα είναι ανοικτά», παραδέχεται στο περιοδικό ο Ρίνγκβαλντ.

Πηγή: www.newscientist.com