31 Οκτωβρίου: Ημέρα Σκοτεινής Ύλης. Happy Dark Matter Day

Is our universe haunted? It might look that way on this dark matter map. The gravity of unseen dark matter is the leading explanation for why galaxies rotate so fast, why galaxies orbit clusters so fast, why gravitational lenses so strongly deflect light, and why visible matter is distributed as it is both in the local universe and on the cosmic microwave background. The featured image from the American Museum of Natural History’s Hayden Planetarium Space Show Dark Universe highlights one example of how pervasive dark matter might haunt our universe. In this frame from a detailed computer simulation, complex filaments of dark matter, shown in black, are strewn about the universe like spider webs, while the relatively rare clumps of familiar baryonic matter are colored orange. These simulations are good statistical matches to astronomical observations. In what is perhaps a scarier turn of events, dark matter -- although quite strange and in an unknown form -- is no longer thought to be the strangest source of gravity in the universe. That honor now falls to dark energy, a more uniform source of repulsive gravity that seems to now dominate the expansion of the entire universe. Illustration Credit & Copyright Tom Abel & Ralf Kaehler (KIPAC, SLAC), AMNH

Είναι γνωστό πως μόνο το 5% της ύλης-ενέργειας του σύμπαντος αποτελείται από την συνηθισμένη γνωστή ύλη – την ύλη από την οποία είμαστε φτιαγμένοι και αντιλαμβανόμαστε γύρω μας. Το υπόλοιπο 95% μας είναι εντελώς άγνωστο και «σκοτεινό». Αποδεικνύεται πως το 27% του σύμπαντος συνίσταται από την αποκαλούμενη σκοτεινή ύλη και το 68% από την σκοτεινή ενέργεια.

Η σκοτεινή ύλη υπολογίζεται πως είναι 5 φορές περισσότερη από την γνωστή ύλη, αυτή τη στιγμή ενδέχεται να σας περιβάλει και να περνάει από μέσα σας χωρίς να το αντιλαμβάνεστε.

Οι φυσικοί που συμμετέχουν στις έρευνες για να εξιχνιάσουν τα μυστήρια της σκοτεινής ύλης καθιέρωσαν την 31 Οκτωβρίου (και ημέρα που γιορτάζεται το Halloween), ως παγκόσμια Ημέρα Σκοτεινής Ύλης (Dark Matter Day), πραγματοποιώντας ανοιχτές εκδηλώσεις σε όλο τον κόσμο με θέμα το κυνήγι της αόρατης «σκοτεινής ύλης» του σύμπαντος.

Οι εκδηλώσεις της ημέρας αυτής περιλαμβάνουν εκλαϊκευμένες διαλέξεις για την σκοτεινή ύλη και τα πειράματα που προσπαθούν να την ανιχνεύσουν, ερωτήσεις και απαντήσεις από εξειδικευμένους επιστήμονες, προβολές σχετικών ταινιών κ.λ.π. Σκοπός της Dark Matter Day είναι να ενημερωθεί το κοινό για την έρευνα σχετικά με την σκοτεινή ύλη, να προσελκύσει περισσότερες πνευματικές δυνάμεις και επιστημονικούς πόρους προς τα μυστήρια της σκοτεινής ύλης, κάτι που θα μπορούσε να οδηγήσει σε νέες θεωρητικές ιδέες και ανακαλύψεις.

Η Dark Matter Day σχεδιάστηκε από μια ομάδα επιστημόνων που εκπροσωπούν εργαστήρια σωματιδιακής φυσικής ανά τον κόσμο. Δημιούργησαν την ιστοσελίδα www.darkmatterday.com απ΄ όπου μπορείτε να πάρετε όποια πληροφορία θέλετε σχετικά με τις εκδηλώσεις της Ημέρας Σκοτεινής Ύλης. Δείτε επίσης κι ΕΔΩ: www.interactions.org.

Λόγω της ημέρας λοιπόν, ας θυμηθούμε μερικούς προβληματισμούς σχετικά με την σκοτεινή ύλη:

Αφού δεν την βλέπουμε και δεν την αισθανόμαστε πως ξέρουμε ότι υπάρχει;

A simulation of the large-scale structure of the Universe that shows density filaments in blue and places of galaxy formation in yellow. (Image: Zarija Lukic/Berkeley Lab)

Υπάρχουν ατράνταχτα αστρονομικά δεδομένα που αποδεικνύουν την αναγκαιότητα ύπαρξής της. Αν δεν υπήρχε αυτό που ονομάζουμε σκοτεινή ύλη τότε οι περιστρεφόμενοι γαλαξίες θα είχαν διαλυθεί. Όσο πιο γρήγορα περιστρέφεται ένας γαλαξίας τόσο περισσότερη μάζα χρειάζεται για να συγκρατεί βαρυτικά τα άστρα που περιέχει. Οι παρατηρήσεις δείχνουν ότι η γνωστή ορατή ύλη δεν επαρκεί για να συγκρατήσει βαρυτικά το περιεχόμενο των περιστρεφόμενων γαλαξιών. Για να εξηγηθεί η σταθερότητα αυτών των γαλαξιών εισήχθη η έννοια της σκοτεινής ύλης. Και ονομάστηκε έτσι διότι δεν την βλέπουμε, αφού δεν εκπέμπει ούτε ανακλά το φως. Φυσικά, υπάρχουν κι άλλα αστρονομικά φαινόμενα που χωρίς την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης είναι αδύνατον να κατανοηθούν, όπως το φαινόμενο των βαρυτικών φακών ή τα εντυπωσιακά αποτελέσματα των συγκρούσεων σμηνών γαλαξιών.

Τι γνωρίζουμε για την σκοτεινή ύλη;

Το μόνο σίγουρο είναι πως έχει μάζα και γι αυτό ονομάζεται «ύλη». Ο μόνος γνωστός τρόπος με τον οποίο αλληλεπιδρά με την γνωστή ύλη (και τον εαυτό της) είναι η βαρύτητα. Δεν αλληλεπιδρά ηλεκτρομαγνητικά, οπότε δεν μπορούμε να τη δούμε ή να την αγγίξουμε – και γι αυτό αποκαλείται «σκοτεινή».

Μπορούμε να ανιχνεύσουμε την σκοτεινή ύλη στα επίγεια εργαστήρια;

Eighty-five percent of the matter in our universe is dark matter. We don’t know what dark matter is made of, and we’ve yet to directly observe it, but scientists theorize that we may actually be able to create it in the Large Hadron Collider, the most powerful particle collider in the world. So how would that work? CERN scientist Rolf Landua explains how to discover a new particle. Lesson by Rolf Landua, directed by Lazy Chief.

Υπάρχουν αρκετές ιδέες για το ζήτημα αυτό. Η απλούστερη ιδέα είναι να υποθέσουμε πως η σκοτεινή ύλη αποτελείται από σωματίδια που αλληλεπιδρούν με εξαιρετικά ασθενή τρόπο με την κανονική ύλη. Τα σωματίδια αυτά ονομάζονται WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles) και θα μπορούσαν ίσως να αλληλεπιδρούν με κάποια νέα υποθετική δύναμη, πέρα από τις 4 γνωστές – βαρυτική, ηλεκτρομαγνητική, ασθενή και ισχυρή πυρηνική. Χωρίς να γνωρίζουν πως ακριβώς αλληλεπιδρούν τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης με την κανονική ύλη, οι φυσικοί κάνοντας εύλογες υποθέσεις, σχεδίασαν πειράματα που φιλοδοξούν να αποδείξουν την ύπαρξη των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης που κυκλοφορούν γύρω μας.

Πηγές: CERN - https://apod.nasa.gov/apod/ap171031.html - physicsgg

Η αρχαιότερη καταγεγραμμένη ηλιακή έκλειψη έγινε σαν σήμερα, το 1207 π.Χ. Annular Solar Eclipse of 1207 BC Helps Date Egyptian Pharaohs

Οι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι αυτή η ανακάλυψη θα βοηθήσει στην ακριβέστερη χρονολόγηση των Αιγυπτίων Φαραώ και μπορεί να έχει γενικότερες επιπτώσεις για τη χρονολόγηση άλλων γεγονότων στην αρχαιότητα. Using a combination of the Biblical text and an ancient Egyptian text, Professor Humphreys and Dr. Graeme Waddington were able to refine the dates of the Egyptian pharaohs. Image credit: Pete Linforth

Βρετανοί επιστήμονες πιστεύουν ότι εντόπισαν την ημερομηνία της αρχαιότερης καταγεγραμμένης ηλιακής έκλειψης, την οποία προσδιόρισαν στις 30 Οκτωβρίου 1207 π.Χ. Μάλιστα, υποστηρίζουν ότι αυτή η ανακάλυψη θα βοηθήσει στην ακριβέστερη χρονολόγηση των Αιγυπτίων Φαραώ και μπορεί να έχει γενικότερες επιπτώσεις για τη χρονολόγηση άλλων γεγονότων στην αρχαιότητα.

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ, με επικεφαλής τον καθηγητή Κόλιν Χάμφρεϊς, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό αστρονομίας και γεωφυσικής «Astronomy & Geophysics» της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας της Βρετανίας, πήραν ως αφετηρία τους ένα απόσπασμα από το βιβλίο του Ιησού του Ναυή της Παλαιάς Διαθήκης, όπου αναφέρεται ότι, καθώς οι Ισραηλίτες εισέβαλαν στη γη Χαναάν, ο Ήλιος και η Σελήνη ακινητοποιήθηκαν, ώσπου οι επιτιθέμενοι εξόντωσαν τους εχθρούς τους.

Joshua Commands the Sun to Stand Still (Josh. 10:12-14). Doré's English Bible, Wikipedia Commons.

Σύμφωνα με τη Βίβλο, «Είπε τότε ο Ιησούς προς τον Κύριον· «ας σταθή ο ήλιος επάνω από την Γαβαών και η σελήνη επάνω από την κοιλάδα Αιλών». Και πράγματι εστάθη ο ήλιος και έμεινεν εις την θέσιν της η σελήνη, μέχρις ότου ο Θεός απέκρουσε τελείως τους εχθρούς των Ισραηλιτών. Ο ήλιος εσταμάτησεν ακίνητος στο μέσον του ουρανού. Δεν επροχώρει προς δυσμάς επί μίαν ολόκληρον ημέραν».

Ανατρέχοντας στο πρωτότυπο εβραϊκό κείμενο, οι ερευνητές πρότειναν ως πιο σωστή την εναλλακτική ερμηνεία ότι τα δύο ουράνια σώματα απλώς έπαψαν να λάμπουν με τον συνηθισμένο τρόπο. Με αυτό το σκεπτικό, υποστήριξαν ότι επρόκειτο για ένα πραγματικό αστρονομικό φαινόμενο, μια ηλιακή έκλειψη, κατά την οποία το φεγγάρι παρενεβλήθη ανάμεσα στη Γη και στον Ήλιο, σκιάζοντας τον τελευταίο.

Η ερμηνεία τους αυτή, όπως υποστηρίζουν, ενισχύεται από το ότι η εβραϊκή λέξη που μεταφράσθηκε «έμειναν ακίνητα», έχει την ίδια ρίζα με τη βαβυλωνιακή λέξη που χρησιμοποιείται στα αρχαία αστρονομικά κείμενα για να περιγράψει τις εκλείψεις.

Researchers have pinpointed the date of what could be the oldest solar eclipse yet recorded. The event, which occurred on Oct. 30, 1207 BC, is mentioned in the Bible, and could have consequences for the chronology of the ancient world. Total solar eclipse corona. Credit: University of Cambridge

Αν και δεν είναι η πρώτη φορά που κάποιος επιστήμονας υποστήριξε ότι το συγκεκριμένο βιβλικό απόσπασμα παραπέμπει σε έκλειψη, είναι η πρώτη φορά που, μετά από υπολογισμούς, κάποιος εκτίμησε ότι η εν λόγω έκλειψη δεν ήταν μια ολική ή μερική έκλειψη, αλλά σχετικά ασυνήθιστη δακτυλιοειδής έκλειψη, δηλαδή σχηματίσθηκε ένα ηλιακό «δαχτυλίδι φωτιάς» γύρω από το σκοτεινό σώμα της Σελήνης. Τέτοιου είδους έκλειψη ορατή από την αρχαία Χαναάν (σημερινή περιοχή Ισραήλ και Παλαιστίνης), σύμφωνα με τους ερευνητές, μπορούσε να έχει συμβεί μόνο το απόγευμα της 30ής Οκτωβρίου 1207 π.Χ.

Με δεδομένο ότι οι ηλιακές εκλείψεις χρησιμοποιούνται ως σταθερά σημεία στο χρόνο για τη χρονολόγηση διαφόρων συμβάντων, οι ερευνητές εκτιμούν ότι η έκλειψη του 1207 π.Χ. βοηθά να χρονολογηθεί καλύτερα η βασιλεία του φαραώ Ραμσή του Μέγα και των διαδόχων του. Με βάση τις εκτιμήσεις τους, ο Ραμσής βασίλεψε από το 1276 έως το 1210 π.Χ (συν/πλην ένα έτος).

Πηγές: http://www.skai.gr/news/technology/article/358760/i-arhaioteri-katagegrammeni-iliaki-ekleipsi-egine-san-simera-to-1207-ph-/ – http://www.cam.ac.uk/research/news/oldest-recorded-solar-eclipse-helps-date-the-egyptian-pharaohs - Colin Humphreys and Graeme Waddington. ‘Solar eclipse of 1207 BC helps to date pharaohs.’ Astronomy & Geophysics (2017). DOI: 10.1093/astrogeo/atx178.

Σε εξωπλανήτη βρέχει... αντηλιακό! Hubble Observes Exoplanet that Snows Sunscreen

Εντοπίστηκε σε απόσταση 1.730 ετών φωτός από εμάς πλανήτης με μοναδικά χαρακτηριστικά. Καλλιτεχνική απεικόνιση του Kepler 13-Ab. The NASA/ESA Hubble Space Telescope has found a blistering hot-Jupiter exoplanet where it ‘snows’ titanium dioxide, the active ingredient in sunscreen. The Hubble observations are the first detections of this ‘snow-out’ process — called a ‘cold trap’ — on an exoplanet. This illustration shows Kepler-13Ab that circles very close to its host star, Kepler-13A. In the background is the star’s binary companion, Kepler-13B, and the third member of the multiple-star system is the orange dwarf star Kepler-13C. Image credit: NASA / ESA / G. Bacon, STScI

Η ανακάλυψη εξωπλανητών έχει γίνει πλέον ρουτίνα αφού σχεδόν κάθε εβδομάδα ανακοινώνεται ο εντοπισμός κάποιου πλανήτη σε κάποιο κοντινότερο ή πιο μακρινό σημείο του γαλαξία μας. Αρκετοί από αυτούς δεν μοιάζουν καθόλου με τους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος και η ύπαρξη τους ανατρέπει τις κρατούσες θεωρίες των επιστημόνων για τον σχηματισμό, την λειτουργία αλλά γενικότερα την «φύση» των πλανητών. Ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον αστρονόμο Τόμας Μπίτι του Πολιτειακού Πανεπιστημίου Penn στις ΗΠΑ εντόπισαν με την βοήθεια του τηλεσκοπίου Hubble ένα εξωπλανήτη σε απόσταση 1.730 ετών φωτός από την Γη. Πρόκειται για ένα πλανήτη με χαρακτηριστικά που όμοια του δεν έχουν παρατηρηθεί μέχρι σήμερα.

Ο Kepler 13-Ab όπως ονομάστηκε ο πλανήτης αυτός βρίσκεται σε «κλειδωμένη» τροχιά γύρω από το άστρο του, έτσι ώστε μόνο η μια πλευρά του αντικρίζει μόνιμα το μητρικό του άστρο. Σύμφωνα με τους ερευνητές στην πλευρά που κοιτάζει μόνιμα το άστρο του αναπτύσσονται θερμοκρασίες που αγγίζουν τους 2.800 βαθμούς Κελσίου ενώ αντίθετα η άλλη πλευρά είναι ένας απόλυτα σκοτεινός και παγωμένος κόσμος όπου συχνά βρέχει και χιονίζει. 

Όμως στον Kepler 13-Ab δεν πέφτουν σταγόνες νερού ή νιφάδες παγωμένου νερού αλλά βρέχει και χιονίζει διοξείδιο του τιτανίου. Το διοξείδιο του τιτανίου είναι ένα φυσικό λευκό μετάλλευμα το οποίο χρησιμοποιείται, μεταξύ άλλων, για τη λεύκανση των καλλυντικών. Λόγω της ικανότητας που έχει να αντανακλά τις ηλιακές ακτίνες και να απορροφά τις ακτίνες UV, χρησιμοποιείται εκτεταμένα στη παρασκευή αντηλιακών προϊόντων. Σύμφωνα με τους ερευνητές το διοξείδιο του τιτανίου μεταφέρεται με τους ανέμους στην σκοτεινή πλευρά του πλανήτη συμπυκνώνεται σχηματίζοντας νέφη και τελικά πέφτει στην επιφάνεια είτε ως βροχή είτε με την μορφή χιονιού.

This is an artist’s impression of Kepler-13Ab as compared in size to several planets in our Solar System. Image credit: NASA / ESA / A. Feild, STScI

Είναι η πρώτη φορά που εντοπίζεται αυτό το φαινόμενο σε κάποιο αντικείμενο του Σύμπαντος. Όπως είναι ευνόητο η ανακάλυψη παρέχει νέα στοιχεία για τις ατμοσφαιρικές και καιρικές συνθήκες που μπορούν να διαμορφωθούν σε ένα πλανήτη.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή αστρονομίας Τόμας Μπίτι του Πολιτειακού Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό αστρονομίας «The Astronomical Journal». Μεταξύ των ερευνητών ήταν ο Άγγελος Τσιάρας του Πανεπιστημιακού Κολλεγίου του Λονδίνου (UCL).

Οι εκτιμήσεις των επιστημόνων βασίζονται στις φασματοσκοπικές παρατηρήσεις που έκαναν με την κάμερα ευρέος πεδίου του Hubble στην ατμόσφαιρα του εξωπλανήτη, στο μήκος κύματος του εγγύς υπέρυθρου.

Πηγές: http://www.amna.gr/home/article/199893/Anakalufthike-enas-exoplanitis-opou-chionizeiantiliako – https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/hubble-observes-exoplanet-that-snows-sunscreen

Ελληνικό τηλεσκόπιο μετρά τη θερμοκρασία από προσκρούσεις μετεωριτών. Temperature of lunar flashes measured for the first time

A professional observatory in Greece has begun recording flashes created when bits of interplanetary debris strike the Moon. So far the NELIOTA project has captured 22 impacts on the Moon. Colors indicate the estimated temperature of each strike, from 1,770 K (dull red) to 3,730 K (white). Credit: ESA / Chrysa Avdellidou

Μια Ελληνίδα ερευνήτρια μέτρησε για πρώτη φορά τη θερμοκρασία των λάμψεων από προσκρούσεις μετεωριτών στη Σελήνη με το τηλεσκόπιο του Κρυονερίου, στο πλαίσιο του προγράμματος παρατήρησης NELIOTA της ESA και του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών.

Chrysa Avdellidou. Research Fellow in NELIOTA project: ESA-funded observational campaign of lunar impact flashes, using the upgraded 1.2 m Kryoneri telescope in Peloponnese (Greece).

Όταν μικρά σώματα -μετέωρα και μικροί αστεροειδείς- πέφτουν πάνω στην επιφάνεια της Σελήνης με απίστευτα μεγάλες ταχύτητες, δημιουργούν αστραπιαίες λάμψεις φωτός που είναι ορατές από τη Γη. Τώρα, για πρώτη φορά, η Δρ Χρύσα Αβδελίδου του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), μέτρησε τη θερμοκρασία αυτών των καυτών λάμψεων, χρησιμοποιώντας ένα ελληνικό τηλεσκόπιο.

Η ανακάλυψη θα βοηθήσει τους επιστήμονες να μάθουν περισσότερα πράγματα για τα αντικείμενα που πέφτουν στη Γη και πώς μπορεί να επηρεασθούν οι δορυφόροι. Ουσιαστικά, χάρη στο NELIOTA, οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν το φεγγάρι ως ένα γιγάντιο εργαστήριο για τη μελέτη των προσκρούσεων σωμάτων και των λάμψεων που αυτά παράγουν.

The NELIOTA project records about a quarter of the lunar disk. Here an impact flash (right edge below center) punctuates the lunar night. Credit: NELIOTA project

Η ESA παρακολουθεί τα ουράνια αντικείμενα (Νear-Εarth Οbjects ή NEOs), δηλαδή τους αστεροειδείς, κομήτες και μετεωρίτες, που μπορεί να πέσουν στη Γη. Για το σκοπό αυτό, μελετά τη συχνότητα και την κατανομή της πτώσης των μετεωριτών και άλλων τέτοιων μικρών αντικειμένων στην επιφάνεια της γειτονικής Σελήνης. Οι επιστήμονες, με τη βοήθεια του NELIOTA, θέλουν να μάθουν πόσο συχνά πέφτουν τέτοια σώματα και πόσο απειλητικά μπορεί να γίνουν για ένα δορυφόρο σε τροχιά γύρω από τη Σελήνη ή για μια μελλοντική διαστημική αποστολή της ESA.

Since March 2017, the NELIOTA project has been monitoring the dark side of the Moon for flashes of light caused by tiny pieces of rock striking the moon's surface. Credit: NELIOTA project

Τέτοια μετέωρα και μικροί αστεροειδείς που πέφτουν στη Γη, καίγονται στην προστατευτική ατμόσφαιρά της δημιουργώντας «πεφταστέρια», κάτι που όμως δεν συμβαίνει στο φεγγάρι, το οποίο έχει μόνο ένα υπερβολικά λεπτό στρώμα αερίων γύρω του. Χωρίς μια πυκνή ατμόσφαιρα να επιβραδύνει τα μετέωρα, τα οποία ζυγίζουν από μερικά γραμμάρια έως μερικά κιλά, αυτά χτυπούν τη Σελήνη με ταχύτητα 20 έως 70 χιλιομέτρων το δευτερόλεπτο, αφήνοντας μια στιγμιαία λάμψη.

Η Δρ Χρύσα Αβδελίδου, η οποία έκανε σχετική ανακοίνωση στο ετήσιο συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας στη Γιούτα, υπολόγισε ότι οι θερμοκρασίες των λάμψεων από τις προσκρούσεις είναι μεταξύ των 1.700 και 3.700 βαθμών Κέλβιν (κατά προσέγγιση 1.425 έως 3.430 βαθμούς Κελσίου). Η μέτρηση της θερμοκρασίας της λάμψης επιτρέπει να υπολογισθεί η μάζα και άρα το μέγεθος του σώματος που έπεσε στη Σελήνη. Οι έως τώρα παρατηρήσεις της συμφωνούν με τις θεωρητικές μελέτες, όπως δήλωσε στο Αθηναϊκό και Μακεδονικό Πρακτορείο Ειδήσεων.

Το NELIOTA στο Κρυονέρι

Since March 2017, the refurbished 1.2m Kryoneri telescope near the Greek town of Kryoneri has been used for the NELIOTA project. Credit: Theofanis Matsopoulos

Το πρόγραμμα NELIOTA (Near-earth object Lunar Impacts and Optical TrAnsients) ξεκίνησε φέτος τον Μάρτιο, χρησιμοποιώντας το αναβαθμισμένο διαμέτρου 1,2 μέτρων τηλεσκόπιο του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών σε υψόμετρο 900 μέτρων, στο όρος Κυλλήνη Κορινθίας (με επιστημονική υπεύθυνη την Άλκηστη Μπονάνου) για να παρατηρεί σε δύο μήκη κύματος τις διάσπαρτες αμυδρές λάμψεις πάνω στη Σελήνη.

Από το Κρυονέρι Κορινθίας στο τηλεσκόπιο που βρίσκεται σε υψόμετρο 930 μέτρων, οι "Φύλακες της Σελήνης" παρακολουθούν το ουράνιο σώμα και καταγράφουν τις προσκρούσεις μετεωροειδών πάνω της. Η Ελλάδα ήταν αυτή που επιλέχθηκε από την Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία να υλοποιήσει το πρόγραμμα NELIOTA.

Το τηλεσκόπιο διαχωρίζει το εισερχόμενο από τη Σελήνη φως σε δύο κατευθύνσεις και χρησιμοποιεί δύο ψηφιακές κάμερες τελευταίας τεχνολογίας για την καταγραφή των δεδομένων με ταχύτητα 30 καρέ ανά δευτερόλεπτο. Ένα αυτοματοποιημένο λογισμικό αναλύει το βίντεο της παρατήρησης και εντοπίζει τις τυχόν λάμψεις στην επιφάνεια της Σελήνης. Οι κάμερες είναι εφοδιασμένες με κατάλληλα φίλτρα, που επιτρέπουν την εκτίμηση της θερμοκρασίας των λάμψεων της πρόσκρουσης.

A sequence of frames, taken every 33 milliseconds (left to right), shows how a lunar impact flash disappears quickly in visible light (top pair) but lingers longer when recorded in near-infrared light. Credit: NELIOTA project

Το τηλεσκόπιο έχει ήδη καταγράψει 22 τέτοια συμβάντα και σε αυτά βασίσθηκαν οι αναλύσεις της Δρ Αβδελίδου. «Το τηλεσκόπιο έχει δύο μάτια: το ένα παρατηρεί στο ερυθρό φως και το άλλο στο υπέρυθρο. Συνδυάζοντας τα δεδομένα από τις δύο κάμερες, μπορούμε να μετρήσουμε τη θερμοκρασία των σεληνιακών λάμψεων, πράγμα που κάναμε για πρώτη φορά», εξηγεί. Οι λάμψεις αυτές διαρκούν ελάχιστα, από 43 έως 182 χιλιοστά του δευτερολέπτου, καθώς το σημείο της πρόσκρουσης παραμένει καυτό για λίγο ακόμη, αφότου η ορατή λάμψη έχει πια σβήσει.

«Γνωρίζοντας τη θερμοκρασία», προσθέτει, «μπορούμε καλύτερα να εκτιμήσουμε την πυκνότητα του προσκρούοντος σώματος, πράγμα που μας δίνει ενδείξεις σχετικά με την προέλευσή του. Προέρχεται από αστεροειδείς ή από κομήτες; Εφόσον αυτοί οι δύο έχουν διαφορετική σύνθεση και πυκνότητα, οι μετρήσεις που κάνουμε, μας βοηθούν να απαντήσουμε στο ερώτημα αυτό».

Ένα άλλο μυστήριο που ελπίζουν να λύσουν οι επιστήμονες μέσω του NELIOTA, είναι ο φυσικός μηχανισμός που παράγει τις σελήνιακές λάμψεις. «Ελπίζουμε ότι τα νέα δεδομένα, που είναι ελεύθερα διαθέσιμα για όλη την επιστημονική κοινότητα, θα μας βοηθήσουν να βελτιώσουμε την κατανόησή μας για το τι συμβαίνει, όταν ένα σώμα από αστεροειδή χτυπά τη Σελήνη με τέτοια μεγάλη ταχύτητα και πώς η ενέργειά του κατανέμεται», λέει η ελληνίδα ερευνήτρια.

Συνεργασία με το LRO της NASA

This is a composite image of the lunar nearside taken by the Lunar Reconnaissance Orbiter in June 2009, note the presence of dark areas of maria on this side of the moon. Credit: NASA

Παράλληλα, χρησιμοποιεί τα στοιχεία του δορυφόρου Lunar Reconnaissance Orbiter (LRO) της NASA για να προσδιορίσει τη σύνθεση κάθε σώματος που πέφτει στη Σελήνη. Τα στοιχεία του LRO και του NELIOTA μπορούν να συνδυασθούν για να εντοπισθούν τα σημεία όπου έχουν συμβεί μεγάλες προσκρούσεις.

«Το επόμενο βήμα της δουλειάς μου», λέει η Δρ Αβδελίδου, «είναι να βρω αυτούς τους κρατήρες και είμαι ήδη σε επικοινωνία με συναδέλφους από την Αμερική, οι οποίοι εργάζονται πάνω στα δεδομένα της αμερικανικής αποστολής LRO, που φωτογραφίζει την επιφάνεια της Σελήνης».

Στο μεταξύ, έχει επεκτείνει τη μελέτη των λάμψεων από τις προσκρούσεις μέσω προσομοίωσής τους στο εργαστήριο. Η Δρ Αβδελίδου είναι επισκέπτρια ερευνήτρια στο Κέντρο Αστροφυσικής και Πλανητικής Επιστήμης του Πανεπιστημίου του Κεντ στο Καντέρμπουρι, όπου -σε συνεργασία με τον Δρ Μαρκ Πράις- χρησιμοποιεί ένα υλικό που είναι ανάλογο της επιφάνειας της Σελήνης. Με ένα «όπλo» εκτοξεύει μικρά βλήματα βασάλτη, με ταχύτητες 0,5 έως 6 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο, και μετά καταγράφει το παραγόμενο φως της λάμψης.

Πηγές: http://news.in.gr/science-technology/article/?aid=1500170821 – http://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/new-high-end-search-for-lunar-impacts/ - http://neliota.astro.noa.gr/?AspxAutoDetectCookieSupport=1 - https://phys.org/news/2017-10-temperature-lunar.html

Τα στρείδια ακούν! Oysters close their shells in response to low-frequency sounds

Αν και δεν έχουν αυτιά, αντιλαμβάνονται πολλούς θορύβους μέσα στο νερό και επηρεάζονται άμεσα από αυτούς. Oysters rapidly close their shells in response to low-frequency sounds characteristic of marine noise pollution, according to a study. This is an image of electric oyster MolluSCAN eye project. Credit: Jean-Charles Massabuau

Δεν έχουν αυτιά ούτε διαθέτουν ακουστικό σύστημα. Παρ’ όλα αυτά τα στρείδια ακούν και ανταποκρίνονται στους διάφορους θορύβους, όπως ανακάλυψαν ερευνητές από τη Γαλλία. Τα ευρήματα υποδηλώνουν ότι, αντίθετα με όσα πιστεύαμε ως τώρα, η ακοή ενδέχεται να είναι μια αίσθηση διαδεδομένη σε όλα τα μαλάκια. Επίσης θέτουν ακόμη πιο επιτακτικά το ζήτημα της θαλάσσιας ηχορύπανσης: ο θόρυβος που προκαλείται από τις ανθρώπινες δραστηριότητες έχει ήδη αποδειχθεί ότι «τρελαίνει» τις φάλαινες και τους φυσητήρες, ίσως όμως οι αρνητικές επιδράσεις του στον υποβρύχιο κόσμο να είναι τελικά περισσότερο εκτεταμένες από ό,τι νομίζαμε.

(A) Schematic view of the experimental setup. Is: loudspeaker position, mpcg: multiplate current generator, o: oysters equipped with electrodes, tb: tennis ball, w, wooden board, sb: sandbox; (tb, w and sb compose a vibration absorber).

Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Μπορντό στη Γαλλία εξέθεσαν 32 στρείδια του Ειρηνικού (Crassostrea gigas) σε μια σειρά από θορύβους διαφορετικής έντασης και συχνότητας – από 10 ως 20.000 hertz. Τα στρείδια κλείνουν το όστρακό τους όταν αισθάνονται απειλή ή στρες, έτσι οι επιστήμονες είχαν εφαρμόσει στις θυρίδες τους μικροσκοπικά επιταχυνσιόμετρα ώστε να μετρούν την παραμικρή κίνησή τους. Τα αποτελέσματα της μελέτης, η οποία δημοσιεύθηκε στην επιθεώρηση «PLoS», έδειξαν ότι τα στρείδια ανταποκρίνονται στους ήχους, και μάλιστα σε ένα εύρος συχνοτήτων από 10 έως 1000 Hz.

«Καμπανάκι» για τροφή και για κινδύνους

Most marine noise pollution is due to cargo boats, and most of the noise from shipping is at low sound frequencies that oysters 'hear' best. By contrast, small leisure boats, jet skis and water bikes produce sounds that are too high for oysters to 'hear'.

Όπως εξήγησε ο Ζαν-Σαρλ Μασαμπιό, επικεφαλής της μελέτης, τα στρείδια δεν ακούν με τον ίδιο τρόπο που ακούμε εμείς αλλά μάλλον συλλαμβάνουν τις δονήσεις που δημιουργούν τα κύματα του ήχου στο νερό με τη στατοκύστη τους, ένα όργανο το οποίο καταγράφει κινήσεις και δονήσεις. Αυτού του είδους η ακοή, τόνισε ο επιστήμονας, τους προσφέρει ποικίλα πλεονεκτήματα, από την ανεύρεση τροφής – που έρχεται με τα κύματα – ως την αποφυγή των θηρευτών.

«Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι στα ρηχά νερά θα πρέπει να ακούν τα κύματα που σπάζουν στην ακτή και τα ρεύματα που προκαλούνται στο νερό» είπε ο κ. Μασαμπιό «οπότε μπορούν να ανοίγουν για να δεχθούν την τροφή που αυτά μεταφέρουν». Επίσης, πρόσθεσε, θα πρέπει να ακούν τους κεραυνούς, κάτι το οποίο εξηγεί γιατί, όπως έχει παρατηρηθεί, τα στρείδια γεννούν τα αυγά τους κατά τη διάρκεια καταιγίδων με αστραπές και βροντές. «Ίσως αυτό να είναι ένα “σήμα” για τον συγχρονισμό της ωοτοκίας» εξήγησε, υπογραμμίζοντας ότι τα στρείδια θα πρέπει επίσης να ακούν τα ρεύματα που προκαλούν στο νερό οι θηρευτές τους καθώς πλησιάζουν. «Οι αστακοί και τα ψάρια, που τρέφονται με νεαρά στρείδια, παράγουν ήχους στο εύρος των συχνοτήτων που ακούν τα στρείδια» ανέφερε.

Οι επιστήμονες επισημαίνουν ότι τα στρείδια είναι πιο ευαίσθητα στις συχνότητες μεταξύ των 10 και 200 hertz – αυτές ακριβώς στις οποίες κινούνται οι ήχοι που παράγονται από τα πλοία, την εξερεύνηση με εκρηκτικά, τις σεισμικές μελέτες και τις ανεμογεννήτριες. Όλα αυτά, τονίζουν, ενδέχεται να «μπερδεύουν» τα στρείδια και να διαταράσσουν την ισορροπία τους. Περαιτέρω μελέτες θα δείξουν αν κάτι τέτοιο ισχύει, όμως θεωρούν σχεδόν βέβαιο ότι οι επιπτώσεις της υποβρύχιας ηχορύπανσης δεν περιορίζονται στις φάλαινες και στα άλλα κητώδη, όπως έχει φανεί ως τώρα. «Αυτό που δείχνουμε εδώ είναι ότι το πρόβλημα είναι μάλλον ένα πολύ πραγματικό πρόβλημα για πολύ περισσότερα ζώα από ό,τι φανταζόμαστε» υπογράμμισε ο κ. Μασαμπιό.

Πηγές: Mohcine Charifi, Mohamedou Sow, Pierre Ciret, Soumaya Benomar, Jean-Charles Massabuau. The sense of hearing in the Pacific oyster, Magallana gigas. PLOS ONE, 2017; 12 (10): e0185353 DOI: 10.1371/journal.pone.0185353 - http://www.tovima.gr/science/medicine-biology/article/?aid=910870

Παρατηρήθηκε ένας κομήτης-επισκέπτης από άλλο ηλιακό σύστημα. Astronomers Spot First-Known Interstellar “Comet”

This animation shows the path of A/2017 U1, which is an asteroid -- or perhaps a comet -- as it passed through our inner solar system in September and October 2017. From analysis of its motion, scientists calculate that it probably originated from outside of our solar system. Credits: NASA/JPL-Caltech

Στις 18 Οκτωβρίου το τηλεσκόπιο Pan-STARRS στη Χαβάη εντόπισε ένα ταχέως κινούμενο αντικείμενο που ονομάστηκε C/2017 U1, αφού είχε πραγματοποιήσει την πλησιέστερη προσέγγισή του στον ήλιο. Την επόμενη εβδομάδα οι αστρονόμοι έκαναν 34 ξεχωριστές παρατηρήσεις του αντικειμένου και διαπίστωσαν ότι έχει μια παράξενη τροχιά, που σχηματίζει γωνία με τα επίπεδα των τροχιών των πλανητών και δεν περιφέρεται γύρω από τον ήλιο. Πέρασε πλησιέστερα στη Γη στις 14 Οκτωβρίου σε απόσταση περίπου 24.000.000 χιλιομέτρων.

A/2017 U1 is most likely of interstellar origin. Approaching from above, it was closest to the Sun on Sept. 9. Traveling at 27 miles per second (44 kilometers per second), the comet is headed away from the Earth and Sun on its way out of the solar system. Credits: NASA/JPL-Caltech

Οι περισσότεροι κομήτες ακολουθούν ελλειπτικές τροχιές γύρω από τον ήλιο, προερχόμενοι είτε από τη ζώνη Kuiper πέρα από τον Ποσειδώνα είτε από το μακρινό νέφος του Oort, και επιστρέφουν σε τακτά χρονικά διαστήματα. Όμως, ο κομήτης C/2017 U1 διαθέτει υπερβολική τροχιά και δεν πρόκειται να επιστρέψει ποτέ. Η τροχιά του δείχνει σαν να ξεκίνησε από την κατεύθυνση του αστερισμού Λύρα, πάνω από το σχετικά επίπεδο ηλιακό σύστημα. Ο κομήτης πέρασε κοντά από τον ήλιο και στη συνέχεια θα διαφύγει έξω από το πλανητικό μας σύστημα. Θα είναι ορατός με ισχυρά τηλεσκόπια για άλλες δυο εβδομάδες.

O κομήτης C/2017 U1 όπως φωτογραφήθηκε στις 21 Οκτωβρίου από το τηλεσκόπιο Τenagra στην Arizona. Here's how the PanSTARRS "comet" (A/2017 U1) looked on October 21st as recorded at Tenagra Observatory near Rio Rico, Arizona. The images span 9 minutes, during which time the telescope tracked the object's motion, so background stars appear trailed. Each field is 3 arcminutes wide with north up. Credit: Paulo Holvorcem & Michael Schwartz

Ο κομήτης C/2017 U1 κινείται με ταχύτητα 26 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο και με την ταχύτητα αυτή σε 10 εκατομμύρια χρόνια θα έχει διασχίσει στον διαστρικό χώρο απόσταση 8.200.000.000.000.000 χιλιόμετρα — πάνω από 850 έτη φωτός.

Πηγές: https://www.nasa.gov/feature/jpl/small-asteroid-or-comet-visits-from-beyond-the-solar-system - http://www.skyandtelescope.com/astronomy-news/astronomers-spot-first-known-interstellar-comet/ - https://physicsgg.me/2017/10/26/

Νέο εργαλείο επεξεργασίας του DNA. A step forward in DNA base editing

Θα ενισχύσει τις προσπάθειες πρόληψης κληρονομικών και άλλων γενετικών παθήσεων. Harvard and Broad Institute researchers have developed a DNA base editor that transforms A•T base pairs into G•C base pairs, and could one day be used to treat many common genetic diseases. Credit: Susannah Hamilton

Επιστήμονες στις ΗΠΑ ανακοίνωσαν ότι ανέπτυξαν ένα βελτιωμένο «εργαλείο» επεξεργασίας του γονιδιώματος, που επιτρέπει την επιλεκτική και άμεση τροποποίηση και επιδιόρθωση μεμονωμένων «γραμμάτων» (βάσεων) στο ανθρώπινο DNA. Κάτι ανάλογο πέτυχε μια άλλη επιστημονική ομάδα με το συγγενικό και επίσης ζωτικό μόριο του RNA, χωρίς να απαιτείται έτσι επέμβαση στο γονιδίωμα.

Τα μεμονωμένα γενετικά ελαττώματα ευθύνονται περίπου για τις μισές μεταλλάξεις που σχετίζονται με ασθένειες, από την εκ γενετής τύφλωση και τη δρεπανοκυτταρική αναιμία ως την κυστική ίνωση και διάφορες μεταβολικές διαταραχές. Ο νέος «επεξεργαστής βάσεων» (base editor) αναμένεται να διευκολύνει τις θεραπευτικές «χειρουργικές» παρεμβάσεις στο γονιδίωμα των ασθενών.

Οι μηχανές

An adenine base editor changes an A to I and nicks DNA to induce the cell to convert I to G and T to C. 3' and 5' are DNA termini. Editor is more efficient than CRISPR at single-base changes and makes fewer unwanted alterations.  Credit: Adapted from Nature.

Η μέθοδος βασίζεται σε μοριακές «μηχανές» πρωτεϊνών (ένζυμα), που είναι δυνατό να προγραμματισθούν κατάλληλα, ώστε να αναδιατάξουν τα άτομα μιας βάσης DNA, δημιουργώντας έτσι μια διαφορετική βάση μέσα στο γονιδίωμα των ζωντανών κυττάρων. Με αυτό τον τρόπο, μπορούν να αντικατασταθούν ξεχωριστά και επιλεκτικά και οι τέσσερις βάσεις του DNA, χωρίς να προξενηθεί ζημιά στο «μόριο της ζωής». Η διπλή έλικα του DNA αποτελείται από τέσσερις αζωτούχες χημικές βάσεις ή «γράμματα»: την αδενίνη (A), τη γουανίνη (G), την κυτοσίνη (C) και τη θυμίνη (Τ). Μέχρι τώρα οι επιστήμονες ήσαν ικανοί να μετατρέπουν τα ζεύγη βάσεων G-C σε Τ-Α.

Τα ζεύγη

With the arrival of a new class of single-nucleotide editors, researchers can target the most common type of pathogenic SNP in humans. ISTOCK, BEHOLDINGEYE

Με τη νέα μέθοδο, που έχει την ονομασία "Adenine Base Editor" (ABE), είναι δυνατό να μετατραπούν επίσης τα ζεύγη Α-Τ σε G-C. Σχεδόν οι μισές από τις συνολικά περίπου 32.000 παθογόνες μεταλλάξεις σε κάποια βάση ή σε ζεύγος βάσεων αφορούν την μετατροπή ενός ζεύγους G-C σε Α-Τ. Η νέα τεχνική προσφέρει τη δυνατότητα να διορθωθεί το πρόβλημα, με την επαναφορά του ζεύγους A-T σε G-C. Με οδηγό ένα μόριο RNA και με τη βοήθεια μιας τροποποιημένης τεχνικής CRISPR-Cas9, η νέα μέθοδος αρχικά αναδιατάσσει τα άτομα στη βάση αδενίνη (Α), ώστε αυτή να μετατραπεί σε γουανίνη (G). Στη συνέχεια, τα κύτταρα καθοδηγούνται να ολοκληρώσουν και να μονιμοποιήσουν την αλλαγή, ώστε όλο το ζεύγος Α-Τ να γίνει G-C. To νέο γενετικό εργαλείο είναι πιο ακριβές από την τεχνική CRISPR. Όπως είπαν οι ερευνητές, «το CRISPR είναι σαν ψαλίδι, αλλά οι επεξεργαστές βάσεων μοιάζουν με μολύβια».

Τα πειράματα έδειξαν ότι το νέο γενετικό εργαλείο δουλεύει τόσο σε κύτταρα βακτηρίων όσο και ανθρώπων. Στα ανθρώπινα κύτταρα μέχρι στιγμής η αποτελεσματικότητά του είναι της τάξης του 50%, δηλαδή μπορεί να διορθώσει την μετάλλαξη στις μισές περίπου περιπτώσεις. Το ποσοστό αυτό είναι υψηλότερο από άλλες μεθόδους επεξεργασίας των βάσεων του γονιδιώματος που υπάρχουν σήμερα, ενώ η νέα τεχνική δεν φαίνεται να έχει σχεδόν καθόλου ανεπιθύμητες παρενέργειες (π.χ. τυχαίες διαγραφές ή προσθήκες στο DNA).

Η τεχνική

First authors Holly Rees (left), David Liu, and Nicole Gaudell. Photo by Casey Atkins

Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ και του κοινού με το ΜΙΤ Ινστιτούτου Broad, με επικεφαλής τον καθηγητή χημείας και μοριακής βιολογίας Ντέηβιντ Λίου, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση «Nature», χρησιμοποίησαν τη νέα τεχνική για να θεραπεύσουν μια κληρονομική πάθηση που οδηγεί σε επικίνδυνη αύξηση των επιπέδου σιδήρου στο αίμα. Δήλωσαν πάντως ότι θα χρειασθούν περαιτέρω έλεγχοι για την ασφάλεια και αποτελεσματικότητα της νέας τεχνικής, προτού αξιοποιηθεί κλινικά για τη θεραπεία γενετικών παθήσεων.

Τροποποίηση του RNA

Scientists extend the capabilities of the CRISPR-Cas system to include precise manipulations of RNA sequences in human cells. A new “REPAIR” system edits RNA, rather than DNA. Image: Broad Communications, Susanna M. Hamilton

Σε μια συναφή εξέλιξη, επιστήμονες στις ΗΠΑ τροποποίησαν την ισχυρή τεχνική γενετικής επεξεργασίας CRISPR, ώστε να είναι η εφικτή πλέον η τροποποίηση όχι μόνο του DNA αλλά και του «ξαδέρφου» του, του μορίου RNA, του «αγγελιαφόρου της ζωής», το οποίο μεταφέρει τις εντολές των γονιδίων για τη δημιουργία των πρωτεϊνών. Η τροποποίηση του RNA αντί του DNA, η οποία επιτρέπει να γίνονται μεταβολές στα προϊόντα των γονιδίων, χωρίς να αλλάζουν τα ίδια τα γονίδια, δίνει σημαντικά πλεονεκτήματα και πρόσθετες δυνατότητες για την θεραπεία των γενετικών παθήσεων, μέσω επέμβασης σε μεταλλάξεις που προκαλούνται στο επίπεδο του RNA.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον μοριακό βιολόγο Φανγκ Ζενγκ του Ινστιτούτου Broad των πανεπιστημίων Χάρβαρντ και ΜΙΤ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στην επιθεώρηση «Science», χρησιμοποίησαν τη νέα τεχνική για να θεραπεύσουν μια κληρονομική μορφή αναιμίας στα ανθρώπινα κύτταρα. Οι επιστήμονες ανέφεραν ότι η μέθοδός τους με την ονομασία REPAIR (RNA Editing for Programmable A to I Replacement), που τροποποιεί επιμέρους «γράμματα» του RNA, έχει αποτελεσματικότητα της τάξης του 20% έως 40%, αλλά σε μερικές περιπτώσεις αγγίζει και το 90%.

Πηγές: Nicole M. Gaudelli et al, Programmable base editing of A•T to G•C in genomic DNA without DNA cleavage, Nature (2017). DOI: 10.1038/nature24644 - http://science.sciencemag.org/content/early/2017/10/24/science.aaq0180.full - http://www.tovima.gr/science/medicine-biology/article/?aid=910678