Κοινή γενετική κληρονομιά στην Ανατολική Μεσόγειο. Shared genetic heritage from Sicily to Cyprus

Από τη Σικελία ως την Κρήτη και την Κύπρο υπάρχει κοινή γενετική κληρονομιά και συνέχεια σύμφωνα με νέα μελέτη. A new genomic study on southern Mediterranean reveals a genetic continuity across geographic and national borders. The map shows the sampling locations included in the study, with presence of Albanian, Greek or Italian languages. Credit: Sarno et al. DOI 10.1038/s41598-017-01802-4

Παρά την πολύπλοκη ιστορία της ανατολικής Μεσογείου, υπάρχει μια κοινή γενετική κληρονομιά και συνέχεια από τη Σικελία έως την Κρήτη, τα νησιά του Αιγαίου και την Κύπρο, ενώ οι πληθυσμοί της νότιας Ιταλίας εμφανίζονται να έχουν στενότερη γενετική συγγένεια με τους πληθυσμούς ορισμένων ελληνικών νησιών παρά με της ηπειρωτικής Ελλάδας.

Δείγματα από 23 πληθυσμούς

Αυτό είναι το κεντρικό εύρημα μιας νέας ιταλο-γερμανικής γενετικής έρευνας από επιστήμονες του Τμήματος Βιολογικών, Γεωλογικών και Περιβαλλοντικών Επιστημών του Πανεπιστημίου της Μπολόνια και του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ για την Επιστήμη της Ανθρώπινης Ιστορίας στην Ιένα της Γερμανίας.

Η μελέτη, με επικεφαλής τη Στεφανία Σάρνο, που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Nature Scientific Reports» και χρηματοδοτήθηκε από τη National Geographic Society, ανέλυσε 511 δείγματα DNA από 23 πληθυσμούς σε Ιταλία, Ελλάδα, Κύπρο και Αλβανία.

«Η κοινή μεσογειακή κληρονομιά πιθανώς ανάγεται στους προϊστορικούς χρόνους, ως συνέπεια των πολλαπλών μεταναστευτικών κυμάτων, που κορυφώθηκαν στη διάρκεια της Νεολιθικής και της Εποχής του Χαλκού», δήλωσε η Σάρνο.

Η Μεγάλη Ελλάδα

The Mediterranean shores stretching between Sicily, Southern Italy and the Southern Balkans witnessed a long series of migration processes and cultural exchanges. Despite this complex history there is a shared genetic continuity, extending from Sicily to Cyprus, where the populations of certain Greek-speaking islands appear genetically closer to Southern Italian populations than to populations from continental Greece. The statues of the Bronzi di Riace (Riace's warriors) from the 5th century BC, found in the province of Reggio Calabria, became one of the symbols of the Greek presence in Southern Italy. (Museo nazionale della Magna Grecia, Reggio Calabria). Credit: Public Domain Linguistic and cultural isolates

Σύμφωνα με τους ερευνητές, η επέκταση των αρχαίων Ελλήνων προς δυσμάς και η δημιουργία της Μεγάλης Ελλάδας στη σημερινή νότια Ιταλία ήταν ένα από τα τελευταία «επεισόδια» σε μια μακρά ιστορία μετακινήσεων μεταξύ Ανατολής-Δύσης, με τη Μεσόγειο να λειτουργεί ως σταυροδρόμι για την μετακίνηση γονιδίων και πολιτισμών.

Πινακίδα από τους Λοκρούς, που απεικονίζει τον Πλούτωνα και την Περσεφόνη, Εθνικό Μουσείο της Μεγάλης Ελλάδας, Ρέτζιο, Ιταλία. Pinax of Persephone and Hades on the throne. Found in the holy shrine of Persephone at Locri in the district Mannella. Locri was part of Magna Graecia and is situated on the coast of the Ionian Sea in Calabria in Italy.

Ειδικότερα για τους σημερινούς ελληνόφωνους πληθυσμούς της Καλαβρίας και λοιπής νότιας Ιταλίας, η μελέτη επισημαίνει ότι τα γενετικά χαρακτηριστικά τους επιβεβαιώνουν την αρχαιότητα της εγκατάστασής τους σε εκείνα τα μέρη, πολύ πριν τους βυζαντινούς χρόνους.

Η ινδοευρωπαϊκή γλώσσα

The origin of the Indo-European coincides with the Anatolian hypothesis according to quantitative lexical reconstructions. Credit: Bouckaert et al. DOI: 10.1126/science.342.6165.1446-a Science

Η νέα γενετική ανάλυση κάνει και μια εκτίμηση για την προέλευση της οικογένειας των ινδοευρωπαϊκών γλωσσών, όπου ανήκουν η ελληνική και η λατινική γλώσσα. Δύο βασικές θεωρίες έχουν προταθεί έως τώρα: είτε ότι η προέλευσή τους είναι η νεολιθική Ανατολία πριν από τουλάχιστον 8.000 χρόνια, είτε οι στέπες του Καυκάσου και του Πόντου πριν από περίπου 6.000 χρόνια.

Οι ερευνητές ανακάλυψαν στο γενετικό «τοπίο» της νοτιοανατολικής Μεσογείου μια σημαντική «καυκάσιου τύπου» γενετική συμβολή. Δεν βρήκαν όμως καθόλου το χαρακτηριστικό γενετικό «προφίλ» που χαρακτηρίζει την «ποντο-καυκάσια» μετανάστευση-εισβολή στην κεντρική και ανατολική Ευρώπη, η οποία έχει συσχετισθεί με την εισαγωγή των ινδοευρωπαϊκών γλωσσών στον ευρωπαϊκό χώρο.

Οι ερευνητές θεωρούν ότι αυτές οι δύο κύριες αντικρουόμενες θεωρίες προέλευσης της ινδοευρωπαϊκής οικογένειας γλωσσών πρέπει να «συμφιλιωθούν». «Η εξάπλωση αυτών των γλωσσών στις νότιες περιοχές, όπου μιλούνται σήμερα ινδοευρωπαϊκές γλώσσες όπως τα ιταλικά, τα ελληνικά και τα αλβανικά, δεν μπορεί να εξηγηθεί μόνο από τη σημαντική συμβολή που έχει προέλευση τις στέπες», δήλωσε η ερευνήτρια Κιάρα Μπαρμπιέρι του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ.

Πηγές: Stefania Sarno et al, Ancient and recent admixture layers in Sicily and Southern Italy trace multiple migration routes along the Mediterranean, Scientific Reports (2017). DOI: 10.1038/s41598-017-01802-4 - http://www.tovima.gr/science/medicine-biology/article/?aid=880441

Ένα παράλληλο σύμπαν πιθανή απάντηση σε γρίφο της «ηχούς» της Μεγάλης Έκρηξης. First evidence of the multiverse? Scientists think Cold Spot in space could be colliding universes

Στόχος των επιστημόνων είναι να λύσουν τον γρίφο της “Σκοτεινής Περιοχής” που εμφανίζεται στη CMB, δηλαδή να βρουν γιατί η εν λόγω περιοχή έχει ασυνήθιστα χαμηλότερη θερμοκρασία. Η  “Σκοτεινή Περιοχή” ανακαλύφθηκε από τον δορυφόρο WMAP της NASA το 2004, ενώ η ύπαρξή της επιβεβαιώθηκε από την αποστολή Planck της ESA. The map of the cosmic microwave background (CMB) sky produced by the Planck satellite. Red represents slightly warmer regions, and blue slightly cooler regions. The Cold Spot is shown in the inset, with coordinates on the x- and y-axes, and the temperature difference in millionths of a degree in the scale at the bottom. Credit: ESA and Durham University

Επιστήμονες από τη Βασιλική Αστρονομική Εταιρεία στη Βρετανία ίσως κατέρριψαν το βασικότερο επιχείρημα πολλών ερευνητών που αντικρούουν τη θεωρία των παράλληλων συμπάντων.

Σύμφωνα με αυτούς τους ερευνητές, η συγκεκριμένη θεωρία είναι απίθανο να αποδειχθεί επιστημονικά, αφού κάθε σύμπαν στο σύνολο αυτών των «κόσμων» (όπως ο δικός μας) διαθέτει τον δικό του χωρόχρονο, ενέργεια και φυσικούς νόμους, με συνέπεια να μην είναι άμεσα ανιχνεύσιμο από τα υπόλοιπα.

Ωστόσο, οι Βρετανοί αστρονόμοι υποστηρίζουν πως υπάρχει μία ένδειξη που ενδεχομένως «προδίδει» την ύπαρξη των παράλληλων συμπάντων.

Measurements of the universe's background radiation found this spot is Colder than its surroundings by around 0.00015 degrees Celsius (0.00027 degrees Fahrenheit). Experts suggest the spot could be caused by our universe colliding with another.

Η ένδειξη αυτή αφορά μία ανωμαλία στη μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου (CMB), δηλαδή στην «ηχώ» που απέμεινε από τη Μεγάλη Έκρηξη όταν το σύμπαν είχε ηλικία 380.000 έτη. Κι αυτό γιατί πίσω από τη συγκεκριμένη ανωμαλία πιθανόν να βρίσκεται η σύγκρουση ενός παράλληλου σύμπαντος με το δικό μας.

The Cold Spot was produced when the universe formed more than 13 billion years ago. It was first spotted by Nasa's WMAP satellite in 2004, a sighting that was later confirmed by the ESA's Planck mission in 2013.

Στόχος των επιστημόνων είναι να λύσουν τον γρίφο της «Σκοτεινής Περιοχής» που εμφανίζεται στη CMB, δηλαδή να βρουν γιατί η εν λόγω περιοχή έχει ασυνήθιστα χαμηλότερη θερμοκρασία. Η «Σκοτεινή Περιοχή» ανακαλύφθηκε από τον δορυφόρο WMAP της NASA το 2004, ενώ η ύπαρξή της επιβεβαιώθηκε από την αποστολή Planck της ESA.

Η αιτία πίσω τη μικρή της θερμοκρασία δεν έχει εξηγηθεί μέχρι σήμερα. Πάντως, οι περισσότεροι αστρονόμοι και κοσμολόγοι πιστεύουν πως είναι εξαιρετικά απίθανο να δημιουργήθηκε με τη γένεση του σύμπαντος, αφού είναι μαθηματικά δύσκολο να εξηγηθεί με την καθιερωμένη θεωρία για τη συμπαντική εξέλιξη.

The 3-D galaxy distribution in the foreground of the CMB Cold Spot, where each point is a galaxy. The galaxy distribution in the Cold Spot (black points, at right) is compared to the same in an area with no background Cold Spot (red points, at left). The number and size of low galaxy density regions in both areas are similar, making it hard to explain the existence of the CMB Cold Spot by the presence of “voids”. Credit: Durham University

Τώρα, οι Βρετανοί επιστήμονες ισχυρίζονται πως κατ’ αρχάς κατέρριψαν την πιο εύκολη εξήγηση, ότι δηλαδή αποτελεί οπτική ψευδαίσθηση, λόγω της έλλειψης γαλαξιών που να παρεμβάλλονται. Παράλληλα, παραδέχονται πως δεν μπορούν να αποκλείσουν ότι προέκυψε από μία απίθανη διακύμανση, αν και θα πρόκειται για απίθανο σενάριο.

Αν πάντως η απάντηση δεν είναι μία τέτοια διακύμανση, τότε η εξήγηση είναι πιο «εξωτική», με πιο εντυπωσιακή απάντηση τη δημιουργία της από τη σύγκρουση ενός παράλληλου σύμπαντος με το δικό μας. Αν μάλιστα η πιο λεπτομερής ανάλυση επιβεβαιώσει αυτή την εκδοχή, τότε η «Σκοτεινή Περιοχή» θα είναι ουσιαστικά η πρώτη απόδειξη για την ύπαρξη του πολυσύμπαντος.

Η ύπαρξη των πολλαπλών συμπάντων αποτελεί μία συνέπεια που θα μπορούσε να προκύψει από τη θεωρία του πληθωρισμού, η οποία εξηγεί βασικές ιδιότητες του σύμπαντός μας υποστηρίζοντας πως, λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, αυτό γνώρισε μια σύντομη χρονική περίοδο εκρηκτικής διαστολής, Έτσι, το μέγεθός του αυξήθηκε σε εντυπωσιακό βαθμό, συγκριτικά με τον «κοσμικό σπόρο» από τον οποίο είχε ξεκινήσει.

Ωστόσο, σύμφωνα με ορισμένους επιστήμονες, αυτή η βίαιη διαστολή μπορεί να μην εξελίχθηκε παντού με τον ίδιο τρόπο. Σε αυτή την περίπτωση, το αποτέλεσμα θα ήταν να μην γεννηθεί ένα σύμπαν αλλά πολλαπλά σύμπαντα, σαν «φυσαλίδες» που διογκώθηκαν.

Με αυτή τη λογική, μάλιστα, ο πληθωρισμός πιθανόν να μην σταματά ποτέ. Επομένως, μέσα σε μία «φυσαλίδα» μπορεί κάλλιστα σε κάποιες περιοχές της να δημιουργηθούν καινούριες «φυσαλίδες».

In the desolate darkness of space it is difficult to imagine we are anything but alone in the cosmos. But imagine that we are not alone, but in fact one of an infinite number of parallel universes, containing an infinite number of versions of ourselves (artist's impression).

Σε μία τέτοια περίπτωση, το σύμπαν μας δεν είναι παρά μία από τις «φυσαλίδες» που σχηματίσθηκαν, πέρα από την οποία υπάρχουν άλλες «φυσαλίδες», όπως επίσης και περιοχές που βρίσκονται στη διαδικασία πληθωρισμού.

Scientists now believe trillions of universes may exist - the multiverse theory. CREDIT: RICHARDDAWKINS.NET

Παρόλο που δεν μπορούμε να παρατηρήσουμε τι συμβαίνει έξω από τη δική μας «φυσαλίδα», αν δύο σύμπαντα δημιουργήθηκαν αρκετά κοντά, ώστε να βρίσκονται σε επαφή πριν απομακρυνθούν με τη διαστολή του χώρου, τότε το ένα θα έχει αφήσει κάποιο «αποτύπωμα» στο άλλο. Επομένως, ένα τέτοιο «αποτύπωμα», υποστηρίζουν οι Βρετανοί επιστήμονες, ενδεχομένως να είναι η «Ψυχρή Περιοχή».

Πηγές: "Evidence against a supervoid causing the CMB Cold Spot", R. Mackenzie, T. Shanks, M.N. Bremer, Y-C Cai, M.L.P. Gunawardhana, A. Kovacs, P.R. Norberg and I. Szapudi, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society - www.naftemporiki.gr

Μπορούμε να ζήσουμε στο διάστημα; Can we live in space?

Μόλις 100 περίπου χρόνια ζωής στον άνθρωπο δίνει ο Στίβεν Χόκινγκ. Μπορεί να σώσει την ανθρωπότητα ο εποικισμός του διαστήματος, όπως προτείνει ο ίδιος; “Earth is just too small and fragile a basket for mankind to keep all its eggs in”. -ATTRIBUTED TO ROBERT A. HEINLEIN. In the 1970s, NASA held a series of summer schools to explore practical designs for future space colonies. Artists illustrated the concepts. Interior including human powered flight. Art work: Rick Guidice. IMAGE: NASA AMES RESEARCH CENTER

Ο Στίβεν Χόκινγκ φημίζεται για τις δυσοίωνες προβλέψεις του για το μέλλον της ανθρωπότητας. Μιλώντας πρόσφατα στο BBC εκτίμησε ότι μας απομένουν 100 περίπου χρόνια ζωής πάνω στον πλανήτη γη. Η απαισιοδοξία του οφείλεται στο γεγονός ότι δεν έχουν βρεθεί μέχρι σήμερα λύσεις για κάποια σοβαρά προβλήματα, όπως είναι για παράδειγμα η κλιματική αλλαγή, η ραγδαία αύξηση του παγκόσμιου πληθυσμού, η αύξηση του αριθμού μεταδοτικών ασθενειών επιδημιών αλλά και πιθανές συγκρούσεις αστεροειδών.

Construction crew at work on the colony. Art work: Don Davis. IMAGE: NASA AMES RESEARCH CENTER

Ωστόσο ακόμη κι αν καταφέρναμε να βρούμε μία νέα εξωγήινη πατρίδα στο γαλαξία, δεν θα αρκούσε απλά να ανέβουμε στο διαστημόπλοιο και να πετάξουμε προς τα εκεί. Κι αυτό διότι ο άνθρωπος έχει προσαρμοστεί απόλυτα στον πλανήτη γη. Το διάστημα και οι άλλοι πλανήτες αντίθετα, δεν αποτελούν φυσικό περιβάλλον για τον άνθρωπο, αλλά μάλλον εχθρικό. Υπάρχει πιθανότητα όμως να μπορούμε να προσαρμοστούμε στις αντίξοες συνθήκες του διαστήματος;

Οι επιστήμονες της Εξελικτικής Βιολογίας ενάντια στους κοσμολόγους

Ο Στίβεν Χόκινγκ αιωρείται σε συνθήκες έλλειψης βαρύτητας σε αεροσκάφος το 2007.

Με αφορμή την ανακοίνωση του Χόκινγκ ζητήθηκε η άποψη των ειδικών για τον εποικισμό του διαστήματος.

Ο Ραλφ Τίντεμαν, ο διευθυντής του τμήματος Εξελικτικής Βιολογίας του Πανεπιστημίου του Πότσνταμ συμφωνεί επί της αρχής με τον Χόκινγκ, εκτιμώντας ότι η ανθρωπότητα έχει να αντιμετωπίσει όντως επείγοντα προβλήματα. Αυτό ωστόσο, σύμφωνα με τον ίδιο, δεν σημαίνει ότι η ανθρωπότητα απειλείται με εξαφάνιση. Σε κάθε περίπτωση όμως, όπως επισημαίνει, το να φανταστεί κανείς μια εξωγήινη ζωή είναι πολύ πιο δύσκολο από το να επιβιώσει στη γη ακόμη και μετά από μια μεγάλη καταστροφή.

We could even visit the Moon or Mars, as experts predict Earthlings will have colonised these planets by 2116. An illustration showing a leafy swelling enacsed in glass, as well as a recreational buggy is shown above.

«Από τη σκοπιά της (θεωρίας της) εξέλιξης το χρονικό διάστημα των 100 χρόνων είναι πολύ μικρό για να περιμένει κανείς μεγάλες εξελικτικές προσαρμογές. Οι πιθανότητες να μπορεί να προσαρμοστεί ένας πολύπλοκος οργανισμός σε έναν τελείως διαφορετικό κόσμο είναι μάλλον μηδαμινές», επισημαίνει ο επιστήμονας.

Ανήκουμε στη Γη;

Eclipse of the sun with view of clouds and vegetation. Art work: Don Davis. IMAGE: NASA AMES RESEARCH CENTER

«Η ζωή στη γη δημιουργήθηκε από τυχαίες μεταλλάξεις και όχι από μία τυχαία επιλογή», τονίζει ο Άξελ Μάιερ, καθηγητής της Εξελικτικής Βιολογίας στο Πανεπιστήμιο της Κωνσταντίας. Η επίδραση της φυσικής επιλογής στο διάστημα (έλλειψη οξυγόνου, οι θερμοκρασίες, η ακτινοβολία κτλ.) θα ήταν τελείως διαφορετική και γι’ αυτό οι άνθρωποι θα πέθαιναν αμέσως», επισημαίνει ο ειδικός, εκτιμώντας ότι «δεν θα υπήρχε χρόνος για την προσαρμογή». Ο Μάιερ αντιτείνει: «Ας προσπαθήσουμε να μην καταστρέψουμε τον πλανήτη μας. Δεν έχουμε μέλλον σε άλλον πλανήτη. Εδώ δημιουργηθήκαμε, εδώ ανήκουμε».

Artist’s concept of a habitat for a Mars colony. Credit: NASA

Ο κοσμολόγος Ρίχαρντ Γκοτ τονίζει στη συνέντευξή του στη Deutsche Welle ότι ήδη πριν τις ανακοινώσεις του Χόκινγκ ο ίδιος είχε υπογραμμίσει την ανάγκη να εποικίσουμε άλλα μέρη του σύμπαντος. «Ζούμε σε ένα μικρό πλανήτη του σύμπαντος. Αν ζούσαμε σε δύο πλανήτες, τότε οι πιθανότητες επιβίωσης του είδους μας θα ήταν μεγαλύτερες». Ο Ρ. Γκοτ πιστεύει ότι θα μπορούσαμε να ξεκινήσουμε από τον Άρη. Στην ατμόσφαιρα του Άρη υπάρχει διοξείδιο του άνθρακα που περιέχει αρκετό οξυγόνο. Υπάρχει επίσης νερό ενώ αν κανείς εγκατασταθεί στις σπηλιές, τότε μπορεί να προστατευτεί και από την ακτινοβολία.

Πηγή: www.dw.com

Κβάζαρς – Τα κοσμικά τέρατα του Σύμπαντος. Quasars - The cosmic monsters of the Universe

Artist’s impression of a quasar like 3C 273; a super-massive black hole in the centre is being fed by a disc of gas and dust, producing collimated jets of ejected material moving at nearly the speed of light. Illustration credit: © Wolfgang Steffen, Institute for Astronomy, UNAM, Mexico.

Το 1959, μια ομάδα Βρετανών αστρονόμων δημοσίευσε τον τρίτο κατάλογο του Cambridge (Third Cambridge Catalog ή 3C εν συντομία), ο οποίος περιείχε εκατοντάδες καινούργιες λαμπρές ραδιοπηγές που ήταν ορατές από το Βόρειο Ημισφαίριο. Οι περισσότερες από αυτές τις πηγές ήταν ελλειπτικοί γαλαξίες σε αποστάσεις μέχρι περίπου τα τρία δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.

Η ανακάλυψη των Κβάζαρς

Chandra X-Ray Observatory image of quasar 3C273. Its extremely powerful jet probably originates from gas that is falling toward a supermassive black hole. Today, this quasar is known to lie at the center of a giant elliptical galaxy. Image via Chandra.

Φεβρουάριος 1963. Ο αστρονόμος Maarten Schmidt λύνει το αίνιγμα της μυστηριώδους αστροφυσικής πηγής 3C273 που είχε πρόσφατα παρατηρηθεί στα ραδιοκύματα. Τη δεκαετία του 1950, μετά τον Δεύτερο Παγκόσμιο Πόλεμο, η ραδιοαστρονομία ανθούσε. Και ο λόγος που συνέβαινε αυτό είχε να κάνει εν μέρει με το τραγικό γεγονός του πολέμου αυτό καθεαυτό. Οι ραδιοαντένες Würzburg χρησιμοποιήθηκαν εκτενώς από τον γερμανικό στρατό για τη στόχευση πυροβόλων όπλων. Άρχισαν να κατασκευάζονται το 1940 και μέσα σε λίγα χρόνια σχεδόν 4.000 τέτοιες αντένες είχαν παραχθεί. Μετά το τέλος του πολέμου πολλά από αυτά τα ράδιο ραντάρ επανατοποθετήθηκαν για αστρονομικές παρατηρήσεις, όπως για παράδειγμα στο Kootwijk της Ολλανδίας και στο εργαστήριο Cavendish του πανεπιστημίου του Cambridge, όπου χρησιμοποιήθηκαν για την απεικόνιση των σπειρών του Γαλαξία μας και την παρατήρηση των ηλιακών κηλίδων. Η ανακάλυψη νέων αστροφυσικών πηγών στα ραδιοκύματα εξελισσόταν ραγδαία, δίνοντας ισχυρή ώθηση στον τομέα της Ράδιοαστρονομίας.

Το 1959, μια ομάδα Βρετανών αστρονόμων δημοσίευσε τον τρίτο κατάλογο του Cambridge (Third Cambridge Catalog ή 3C εν συντομία), ο οποίος περιείχε εκατοντάδες καινούργιες λαμπρές ραδιοπηγές που ήταν ορατές από το Βόρειο Ημισφαίριο. Οι περισσότερες από αυτές τις πηγές ήταν ελλειπτικοί γαλαξίες σε αποστάσεις μέχρι περίπου τα τρία δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά. Η εικόνα τους μοιάζει με διάχυτες, φωτεινές “μουτζούρες” (σε αντίθεση με τα άστρα, τα οποία εμφανίζονται σαν σημεία λόγω του πολύ μικρότερου μεγέθους τους). Μία από αυτές τις πηγές ήταν και η 3C273, η οποία είχε αρχίσει να προβληματίζει έντονα τις ομάδες των αστρονόμων. Έμοιαζε περισσότερο με άστρο καθότι εμφανιζόταν σημειακή, το φάσμα της όμως δεν θύμιζε καθόλου τα τυπικά φάσματα των άστρων.

Οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν κατά κόρον τα φάσματα των παρατηρούμενων πηγών για να μάθουν τη χημική τους σύσταση, τη θερμοκρασία τους, την ταχύτητα με την οποία κινούνται και εν γένει τις φυσικές διαδικασίες που είναι υπεύθυνες για την εκπομπή του φωτός. Το φάσμα είναι ουσιαστικά η ανάλυση του φωτός στα διάφορα μήκη κύματος και είναι αντιπροσωπευτικό του είδους του αστροφυσικού αντικειμένου. Τα φάσματα των άστρων, για παράδειγμα, μοιάζουν όλα μεταξύ τους κι έχουν κοινές ιδιότητες, όπως συμβαίνει και με τα φάσματα διάφορων άλλων πηγών, των πάλσαρς, των λευκών νάνων, των γαλαξιών και ούτω κάθε εξής. Παράλληλα, κάθε χημικό στοιχείο αφήνει το “αποτύπωμά” του πάνω στο φάσμα, τις λεγόμενες φασματικές γραμμές οι οποίες εμφανίζονται σε πολύ συγκεκριμένες θέσεις, ανάλογα με το αν προέρχονται από υδρογόνο, ήλιο κ.τ.λ., δίνοντάς μας έτσι τη δυνατότητα να μάθουμε ποια χημικά στοιχεία ακριβώς υπάρχουν σε κάθε παρατηρούμενη πηγή.

Η -μέχρι τότε- μυστηριώδης πηγή 3C273 παρουσίαζε ιδιαίτερα έντονη εκπομπή στα ραδιοκύματα, αρκετά μεγαλύτερη από αυτή που αναμένεται από ένα άστρο. Το πιο αινιγματικό όμως δεδομένο ήταν οι φασματικές της γραμμές, οι οποίες δεν μπορούσαν να ταυτοποιηθούν με κανένα γνωστό χημικό στοιχείο! Αργότερα ανακαλύφθηκαν κι άλλες τέτοιες παρόμοιες πηγές, πραγματικές ντίβες του ουρανού, των οποίων τα φάσματα δεν μπορούσαν να αποκρυπτογραφηθούν και, ακόμα χειρότερα, δεν μπορούσαν να συνδυαστούν καν μεταξύ τους. Καθεμία ήταν διαφορετική, μοναδική.

Ονομάστηκαν Κβάζαρς (Quasars), δηλαδή Quasi-stellar-radio-sources ή “σχεδόν αστρικές ραδιοπηγές”.

Η λύση στο αίνιγμα των Κβάζαρς

Maarten Schmidt is a Dutch astronomer who, in 1963, recognized that quasars are located in the very distant universe, and therefore must be extremely powerful energy sources.

Ήταν ο αστρονόμος Maarten Scmidt που έδωσε τη λύση στο αίνιγμα. Συνειδητοποίησε ότι οι περίεργες φασματικές γραμμές που έβλεπε δεν ήταν από κάποιο καινούργιο, εξωτικό χημικό στοιχείο, αλλά από το γνωστό μας υδρογόνο, απλώς ήταν πάρα πολύ μετατοπισμένες πάνω στο φάσμα. Εν γένει, η θέση των φασματικών γραμμών είναι μεν συγκεκριμένη ανάλογα με το χημικό στοιχείο, μπορούν όμως να εμφανίζονται ελαφριά μετατοπισμένες αν η αστροφυσική πηγή κινείται με μεγάλες ταχύτητες μακριά από εμάς και κατά συνέπεια βρίσκεται σε πολύ μεγάλη απόσταση από τον παρατηρητή. Στην περίπτωση του 3C273, η μετατόπιση ήταν ακραία, υποδεικνύοντας μια απόσταση της τάξης των 3 δισεκατομμυρίων ετών φωτός μακριά από το ηλιακό μας σύστημα! Οι Κβάζαρς ήταν τα πιο απομακρυσμένα αντικείμενα που είχαν ποτέ παρατηρηθεί.

Light from the most distant quasar yet seen reveals details about the chemistry of the early universe. Credit: ESO/M. Kornmesser

Φυσικά, στην Αστροφυσική, όπως και σε κάθε άλλη επιστήμη, μία απάντηση συνήθως εγείρει πολλαπλά καινούργια ερωτήματα. Και στην περίπτωση των Κβάζαρς αυτά ήταν αρκετά και αποτελούσαν ισχυρή πρόκληση για τις υπάρχουσες θεωρείς. Για να βρίσκεται ο 3C273 τόσο μακριά κι όμως να είναι ορατός από τη Γη, σήμαινε ότι παρήγαγε τεράστια ποσά λαμπρότητας. Για την ακρίβεια, έπρεπε να εκπέμπει φως όσο 2 τρισεκατομμύρια άστρα σαν τον Ήλιο, ξεπερνώντας ακόμα και τη λαμπρότητα ολόκληρου του Γαλαξία μας κατά εκατοντάδες φορές. Κι επειδή η ταχύτητα του φωτός είναι πεπερασμένη και κατά συνέπεια όσο πιο μακριά κοιτάμε τόσο πιο πίσω στον χρόνο κοιτάμε, αυτοί οι κοσμικοί “φάροι” προσέφεραν μια εντυπωσιακή ματιά στο πολύ πρώιμο σύμπαν – κι έτσι, ένα παράθυρο στην εξέλιξή του.

Η ανακάλυψη των Κβάζαρς αποτέλεσε την πρώτη ισχυρή αμφισβήτηση της θεωρίας του Στατικού Σύμπαντος του Fred Hoyle. Κατά τον Hoyle, το Σύμπαν υπήρχε πάντα και θα υπάρχει για πάντα με την ίδια μορφή. Παρόλο που διαστέλλεται, η πυκνότητά του δεν αλλάζει, καθώς καινούργια ύλη δημιουργείται διαρκώς και νέοι γαλαξίες αντικαθιστούν τους παλιούς. Οι Κβάζαρς όμως παρατηρούνταν σε μεγάλες αποστάσεις και άρα στο μακρινό παρελθόν, αλλά όχι στην εποχή μας.  Για την ακρίβεια, όταν ακολούθησαν και άλλες ανακαλύψεις παρόμοιων αντικειμένων έγινε φανερό ότι οι Κβάζαρς ήταν τουλάχιστον κατά 100 φορές πιο πολλοί στο παρελθόν από ό,τι τώρα. Εν ολίγοις, οι Κβάζαρς έδειξαν ότι το Σύμπαν αλλάζει. Η ανακάλυψή τους αποτέλεσε πρόβλημα για τη θεωρία του Hoyle, ενισχύοντας έτσι την κοσμολογία τής Μεγάλης Έκρηξης (Big Bang) που πιστεύουμε σήμερα ότι ισχύει για την εξέλιξη του Σύμπαντος. Δεν θα ήταν υπερβολή να πούμε ότι οι Κβάζαρς, πέρα από τα αστροφυσικά ερωτήματα που έθεσαν, επηρέασαν τον τρόπο που σκεφτόμαστε το Σύμπαν ολόκληρο.

Δεν ήταν όμως μόνο οι τεράστιες αποστάσεις των Κβάζαρς που εντυπωσίαζαν τους αστρονόμους της εποχής. Αυτά τα κοσμικά “τέρατα” παρήγαν λαμπρότητα 100 φορές μεγαλύτερη από τους συνήθεις γαλαξίες, όμως όλη αυτή η λαμπρότητα φαινόταν να εκπέμπεται από μια πολύ μικρή περιοχή της τάξης του 1 έτους φωτός, υπερβολικά μικρή αν τη συγκρίνουμε με τις διαστάσεις του Γαλαξία μας που είναι περίπου 100 χιλιάδες έτη φωτός*. Ποιος μηχανισμός θα μπορούσε να παράγει αυτά τα τεράστια ποσά ενέργειας από μια τόσο συμπαγή περιοχή; Ενέργεια εκατονταπλάσια από αυτή ολόκληρου του Γαλαξία, προερχόμενη από μια περιοχή κατά 100 χιλιάδες φορές μικρότερη του Γαλαξία μας. Οι Κβάζαρς έδωσαν τις πρώτες ενδείξεις ότι ζούμε σε έναν κόσμο βίαιων και εκρηκτικών φαινομένων, ακραίων θερμοκρασιών και λαμπροτήτων.

Έκτοτε, πολλοί Κβάζαρς έχουν ανακαλυφθεί, ακόμα πιο λαμπροί από τον 3C273, με ποικίλες ιδιότητες και χαρακτηριστικά, παίρνοντας έτσι και διαφορετικά ονόματα όπως Blazars, BL Lacs, Seyferts κ.ά. Στο σύνολό τους ονομάστηκαν Ενεργοί Γαλαξιακοί Πυρήνες, μια ονομασία που έχει να κάνει με τη φυσική εξήγηση αυτών των αστροφυσικών αντικειμένων.

Ο φυσικός μηχανισμός των Κβάζαρς- Η δύναμη των Μελανών Οπών

This is an artist's impression of a quasar with a supermassive black hole in the distant universe. Credit: Zhaoyu Li/NASA/JPL-Caltech/Misti Mountain Observatory

Λίγα χρόνια αργότερα, οι πρώτες προσεγγίσεις για την ερμηνεία αυτών των αντικειμένων άρχισαν να αναπτύσσονται. Ο Donald Lynden-Bell, ένας πρώην μεταδιδακτορικός ερευνητής του Maarten Schmidt, έδειξε ότι οι Κβάζαρς δεν ήταν άστρα, όπως θεωρούταν αρχικά, αλλά ασυνήθιστοι Γαλαξίες των οποίων η κεντρική περιοχή ήταν εξαιρετικά λαμπρή και βίαιη (εξ ου και το όνομα Ενεργοί Γαλαξιακοί Πυρήνες). Οι Γαλαξίες αυτοί διέφεραν σημαντικά από τον δικό μας διότι το φως που παράγει η κεντρική τους περιοχή είναι τόσο έντονο, ώστε να επισκιάζει το φως όλων των άστρων του Γαλαξία. Αν ανεβαίνατε ένα βράδυ στον λόφο της Ακρόπολης και θέλατε να νιώσετε όπως ένας Κβάζαρ, θα πρεπε να ανάψετε μια λάμπα, μικρή μεν, αλλά τόσο ισχυρή, που το φως της θα κάλυπτε το φως όχι μόνο της Αθήνας, αλλά ολόκληρης της Γης και του ηλιακού μας συστήματος.

Illustration of a young black hole, such as the two distant dust-free quasars spotted recently by the Spitzer Space Telescope. Credit: NASA/JPL-Caltech

Ποια ήταν όμως η μηχανή παραγωγής αυτής της τρομακτικής ενέργειας από μια τόσο μικρή περιοχή; Ο Lynden-Bell έδειξε ακόμα ότι αυτή η τεράστια και βίαιη έκλυση ενεργείας πήγαζε από ένα αστροφυσικό αντικείμενο (στην καρδιά του Γαλαξία) που έχουμε συνηθίσει να σκεφτόμαστε ως σκοτεινό, ήσυχο και αμετάβλητο. Μια υπερμεγέθης και περιστρεφόμενη Μαύρη Τρύπα! Αυτή η Μαύρη Τρύπα είναι υπεύθυνη για την τεράστια λαμπρότητα με τον εξής μηχανισμό: Γύρω από τη Μαύρη Τρύπα υπάρχει ένας δίσκος προσαύξησης, ένας λεπτός δίσκος υλικού που περιστρέφεται και αυτός γύρω από τη μαύρη τρύπα και την “ταΐζει” διαρκώς με άστρα, σκόνη και αέριο. Όσο πιο κοντά στη Μαύρη Τρύπα πάμε, τόσο αυξάνεται η ταχύτητα με την οποία κινείται το υλικό του δίσκου (φτάνοντας τα 10.000 Km/sec), το οποίο λόγω τριβής θερμαίνεται σε τρομακτικές θερμοκρασίες της τάξης του ενός εκατομμυρίου βαθμών Kelvin (ο Ήλιος μας, για παράδειγμα, έχει θερμοκρασία γύρω στους 5.000 βαθμούς Kelvin). Λόγω της θέρμανσής του σε αυτές τις ακραίες θερμοκρασίες, το υλικό του δίσκου ακτινοβολεί.

Η εντυπωσιακή δομή των Κβάζαρς δεν σταματά εδώ. Δύο πίδακες υλικού εκτοξεύονται από την περιοχή της Μελανής Οπής που κινούνται με ταχύτητα κοντά σε αυτή του φωτός, είναι εξαιρετικά εστιασμένοι και λεπτοί και συχνά τόσο μεγάλοι, που μπορεί να εκτείνονται και πέρα από τον ίδιο τον Γαλαξία. Η εστίασή τους είναι εκπληκτική, μοιάζει σαν να εκτοξεύουμε νερό από ένα λάστιχο κήπου και αυτό να φτάνει μέχρι τον μακρινότερο πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος κι ακόμη παραπέρα. Δείτε, για παράδειγμα, τους σχετικιστικούς πίδακες του Ενεργού Γαλαξία Hercules A. Η μελανή οπή, ο δίσκος και οι πίδακες αποτελούν τα κύρια συστατικά αυτής της τρομακτικής μηχανής παραγωγής ενέργειας που βρίσκεται στο κέντρο των ενεργών γαλαξιών και τους καθιστά ορατούς από τόσο μεγάλες αποστάσεις. Και, από ό,τι φαίνεται, οι Μελανές Οπές, όταν υπάρχει γύρω τους άφθονο “καύσιμο” όπως το υλικό του δίσκου, δεν είναι καθόλου σιωπηλές και σκοτεινές, αλλά -εν αντιθέσει- αποτελούν τις πιο βίαιες και ακραίες μηχανές παραγωγής ενέργειας και ακτινοβολίας.

Οι Κβάζαρς άνοιξαν το πρώτο παράθυρο παρατήρησης του μακρινού και πρώιμου Σύμπαντος, μας έδειξαν ότι το Σύμπαν είναι γεμάτο από βίαια και εκρηκτικά φαινόμενα, έδωσαν ώθηση στην κοσμολογία της Μεγάλης Έκρηξης και απέδειξαν έμμεσα την ύπαρξη των υπερμεγεθών Μελανών Οπών. Σύμφωνα μάλιστα με κάποια εξελικτικά σενάρια, είναι πιθανό και οι “συνήθεις” Γαλαξίες όπως ο δικός μας να περάσαν από μια τέτοια ενεργή φάση, ώσπου το υλικό γύρω από την κεντρική Μελανή Οπή τελείωσε και η εκπληκτική αυτή μηχανή “έσβησε”, αφήνοντας πίσω της έναν “κανονικό” Γαλαξία, που το φως του αποτελεί απλά το άθροισμα του φωτός που ακτινοβολούν τα άστρα τους. Ίσως οι Κβάζαρς να είναι η εφηβική περίοδος όλων των Γαλαξιών.

(*)Έτος φωτός: Μονάδα μέτρησης μεγάλων αποστάσεων στην Αστροφυσική. Αντιστοιχεί στην απόσταση που διανύει το φως όταν ταξιδεύει στο κενό για ένα έτος και ισούται περίπου με 9,5 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Αυτό σημαίνει ότι αν θέλαμε, για παράδειγμα, να διασχίσουμε το Γαλαξία μας, που έχει διάμετρο 100.000 έτη φωτός, θα έπρεπε να ταξιδεύουμε με την ταχύτητα του φωτός για 100 χιλιάδες χρόνια.

Εύα Λέφα,  Διδάκτωρ Αστροφυσικής του Πανεπιστημίου της Χαιδελβέργης.

Πηγή: www.avgi.gr

«Κακή σύμπτωση» η εξαφάνιση των δεινοσαύρων. Dinosaur asteroid hit 'worst possible place'

Ο αστεροειδής που προκάλεσε την εξαφάνιση των δεινοσαύρων έπεσε στο χειρότερο σημείο όπου θα μπορούσε να πέσει στη Γη, λένε επιστήμονες. Artwork: The impact hit with the energy equivalent to 10 billion Hiroshima bombs. BARCROFT PRODUCTIONS/BBC

Όλα τα μέχρι τώρα ευρήματα σχετικά με τον αστεροειδή που πέφτοντας στη Γη, οδήγησε στην εξαφάνιση των δεινοσαύρων συγκεντρώθηκαν σε ένα ντοκιμαντέρ που προβάλλεται από το βρετανικό δίκτυο BBC. Σύμφωνα με τους επιστήμονες που το παρουσιάζουν, η πτώση του αστεροειδούς και η καταστροφή που προκάλεσε μπορούν να αποδοθούν στην «κακιά ώρα»: αν δεν είχε πέσει τη συγκεκριμένη χρονική στιγμή στο συγκεκριμένο σημείο, ίσως όλα σήμερα να ήταν διαφορετικά.

Η μέρα που πέθαναν οι δεινόσαυροι

Documentary investigating the greatest vanishing act in the history of our planet - the sudden disappearance of the dinosaurs 66 million years ago.

Το ντοκιμαντέρ με τίτλο «The Day the Dinosaurs Died» βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στις έρευνες της επιστημονικής ομάδας που μελετά για πρώτη φορά δείγματα πετρωμάτων από τον πυθμένα του Κόλπου του Μεξικού – δηλαδή από τον εσωτερικό δακτύλιο του κρατήρα που «άνοιξε» ο αστεροειδής πέφτοντας πριν από 65 εκατομμύρια χρόνια στις ακτές της χερσονήσου του Γιουκατάν, κοντά στο Τσικχουλούμπ.

The fractured rocks were subjected to immense pressures. BARCROFT PRODUCTIONS/BBC

Τα ευρήματα που έρχονται σιγά σιγά στο φως δείχνουν, όπως τονίζουν οι επιστήμονες, ένα και μόνο πράγμα: ότι ο… ουρανοκατέβατος βράχος των 15 χλμ. δεν θα μπορούσε να είχε πέσει σε χειρότερο σημείο επάνω στη Γη. Καθώς τα νερά ήταν ρηχά στη συγκεκριμένη περιοχή, οι κολοσσιαίες ποσότητες θείου που παρήχθησαν από την εξάτμιση του γύψου και των άλλων πετρωμάτων του εδάφους εκλύθηκαν μαζικά στην ατμόσφαιρα. Έτσι ήρθαν να εντείνουν και να παρατείνουν σημαντικά την περίοδο του «πλανητικού χειμώνα» που προκάλεσαν τα βαριά νέφη από τις πυρκαγιές που ξέσπασαν με την πτώση του αστεροειδούς.

The outer rim (white arc) of the crater lies under the Yucatan Peninsula itself, but the inner peak ring is best accessed offshore. NASA

«Αυτή είναι η μεγάλη ειρωνεία στην όλη ιστορία. Γιατί τελικά δεν ήταν το μέγεθος του αστεροειδούς, η κλίμακα της έκρηξης ή ακόμη και η πλανητική εμβέλειά της αυτά που εξαφάνισαν τους δεινοσαύρους. Ήταν το πού σημειώθηκε η πρόσκρουση» δήλωσε στο BBC ο βιολόγος Μπεν Γκάροντ ο οποίος παρουσιάζει το ντοκιμαντέρ μαζί με την ανθρωπολόγο και οστεοαρχαιολόγο Άλις Ρόμπερτς. «Αν ο αστεροειδής είχε χτυπήσει μερικές στιγμές νωρίτερα ή αργότερα θα μπορούσε, αντί να προσκρούσει σε ρηχά παράκτια νερά, να πέσει στον βαθύ ωκεανό».

Όλα μπορεί να ήταν αλλιώς

Co-lead scientists Jo Morgan (Imperial College London) and Sean Gulick (University of Texas). MAX ALEXANDER/B612/ASTEROID DAY

Αν ο αστεροειδής είχε πέσει στα βαθιά, η κατάσταση θα ήταν περισσότερο διαχειρίσιμη, εξήγησε ο κ. Γκάροντ. «Μια πρόσκρουση εκεί δίπλα στον Ατλαντικό ή στον Ειρηνικό ωκεανό θα σήμαινε πολύ λιγότερα εξατμισμένα πετρώματα, συμπεριλαμβανομένου του δολοφονικού γύψου. Το νέφος θα ήταν λιγότερο πυκνό και το φως του ήλιου θα μπορούσε να φθάσει στην επιφάνεια του πλανήτη, κάτι το οποίο σημαίνει ότι τα όσα ακολούθησαν θα μπορούσαν να είχαν αποφευχθεί» τόνισε. «Σε εκείνον τον ψυχρό, σκοτεινό κόσμο η τροφή εξαντλήθηκε στους ωκεανούς μέσα σε μια εβδομάδα και λίγο μετά και στην ξηρά. Μη έχοντας να φάνε τίποτε πουθενά στον πλανήτη οι τρομεροί δεινόσαυροι είχαν ελάχιστες πιθανότητες επιβίωσης».

Alice visited a New Jersey quarry with palaeontologist Ken Lacovara. BARCROFT PRODUCTIONS/BBC

Ο Μπεν Γκάροντ έμεινε πέρυσι την άνοιξη στις εγκαταστάσεις της εξόρυξης πυρήνων πετρωμάτων από τον εσωτερικό δακτύλιο του κρατήρα του Τσικχουλούμπ στο Μεξικό ώστε να έχει μια ολοκληρωμένη εικόνα των μελετών που διεξάγουν εκεί οι καθηγητές Τζοάνα Μόργκαν από το Imperial College του Λονδίνου και Σον Γκούλικ από το Πανεπιστήμιο του Τέξας. Η Άλις Ρόμπερτς επισκέφθηκε θέσεις απολιθωμάτων στην αμερικανική ήπειρο για να δει πώς η ζωή επηρεάστηκε από την πρόσκρουση. Η πρώτη προβολή του «The Day the Dinosaurs Died» ήταν προγραμματισμένη για τις 23.00 (21.00 ώρα Αγγλίας) της Δευτέρας 15ης Μαΐου του 2017 από το κανάλι BBC 2 ενώ στη συνέχεια θα είναι διαθέσιμο για μια εβδομάδα στο iPlayer του BBC.

Πηγές: BBC News - http://www.tovima.gr/science/technology-planet/article/?aid=879988