Το σημαντικότερο επιστημονικό επίτευγμα του 2019. Breakthrough of the Year 2019

Η πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας, που τράβηξε το διεθνές Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων (Event Horizon Telescope-ΕΗΤ), υπήρξε το πιο σημαντικό επιστημονικό επίτευγμα της φετινής χρονιάς, σύμφωνα με το κορυφαίο περιοδικό «Science». A simulation of matter swirling around the black hole at the center of Messier 87 and radiating at different wavelengths. A bright ring of light orbiting the black hole’s shadow shines through the haze, and green tendrils of a powerful jet stream from its pole. LIA MEDEIROS/CHI-KWAN CHAN/DIMITRIOS PSALTIS/FERYAL OZEL/UNIVERSITY OF ARIZONA/INSTITUTE FOR ADVANCED STUDY

Το «Science», που κάθε χρόνο παραδοσιακά απονέμει διεθνώς τον επίζηλο τίτλο της σπουδαιότερης επιστημονικής ανακάλυψης, τονίζει ότι πρόκειται για «πραγματικά εντυπωσιακό κατόρθωμα ομαδικής εργασίας και τεχνολογίας». Όπως επισημαίνει, κάποτε θεωρείτο αδιανόητο να φωτογραφηθεί άμεσα μια μαύρη τρύπα, καθώς μόνο έμμεσα οι επιστήμονες ήσαν σε θέση να εικάσουν την παρουσία της, μέσω των επιδράσεων στο περιβάλλον της.

Learn about our Breakthrough of the Year: the first image of a black hole. Nine other advances are recognized as runners-up.

Αυτή τη φορά, η πολυάριθμη ερευνητική ομάδα του ΕΗΤ -άνω των 200 επιστημόνων, μεταξύ των οποίων κομβικό ρόλο έπαιξε ο ελληνικής καταγωγής καθηγητής αστροφυσικής Δημήτρης Ψάλτης του Πανεπιστημίου της Αριζόνα- ανακοίνωσαν τον Απρίλιο ότι κατάφεραν να φωτογραφήσουν τον φωτεινό ορίζοντα γεγονότων που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα. Ασφαλώς όχι την ίδια, αφού -όπως λέει και το όνομά της- είναι μαύρη, επειδή η βαρύτητα της είναι τόσο ισχυρή, που δεν αφήνει ούτε το φως να δραπετεύσει από αυτήν. Έτσι, οι μαύρες τρύπες «κρύβονται» σε κοινή θέα, καμουφλαρισμένες τέλεια πάνω στο υπόβαθρο του σκοτεινού κενού του διαστήματος.

Η τεράστια μαύρη τρύπα που φωτογραφήθηκε, βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία Messier 87 (M87), σε απόσταση σχεδόν 55 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη. Είναι τόσο μεγάλη, που είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από όλο τον γαλαξία μας.

Η φωτογραφία που τράβηξε το Event Horizon Telescope-ΕΗΤ, της μαύρης τρύπας που βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία Messier 87.  The iconic image of galaxy Messier 87’s central black hole, showing a ring of photons bent by its gravity. EHT COLLABORATION/CC 4.0

Η εμβληματική εικόνα της εξαπλώθηκε γρήγορα σαν ιός (έγινε «viral») στο παγκόσμιο διαδίκτυο, καθώς μαγνήτισε την προσοχή των μέσων ενημέρωσης και τη φαντασία εκατομμυρίων ανθρώπων σε όλη τη Γη. Σήμερα είναι πια μια από τις εικόνες με τις περισσότερες λήψεις στην ιστορία του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών των ΗΠΑ. Οι επιστήμονες του ΕΗΤ σχεδιάζουν νέες φωτογραφίες με ακόμη καλύτερη ανάλυση, έχοντας στο στόχαστρο τους, μεταξύ άλλων, και την κεντρική μαύρη τρύπα του δικού μας γαλαξία εντός του 2020.

This artist’s reconstruction of a Denisovan girl from Siberia is based on a new way to infer physical features from DNA. MAAYAN HAREL

Για τους πολυπληθείς αναγνώστες όμως του «Science» η φωτογράφηση της μαύρης τρύπας ήταν το τρίτο σημαντικότερο γεγονός του 2019. Η «ετυμηγορία του λαού» (πάνω από 34.000 ψήφοι) ήταν ότι το πιο σημαντικό -με διαφορά μάλιστα – ήταν η ανακάλυψη στο Θιβέτ ενός απολιθωμένου κρανίου από ένα κορίτσι Ντενίσοβα, ένα μυστηριώδη πρόγονο του ανθρώπου, του οποίου έως τώρα είχε βρεθεί το 2010 μόνο ένα οστό σε σπήλαιο της Σιβηρίας. Μετά την ανακάλυψη και στο Θιβέτ, που επιβεβαιώθηκε μέσω γενετικής ανάλυσης, φαίνεται πως οι Ντενίσοβα ήσαν αρκετά εξαπλωμένοι στην Ασία πριν περίπου 50.000 χρόνια, παράλληλα με τους Νεάντερταλ.

A health worker dons protective gear during the ongoing Ebola outbreak in the DRC. BAZ RATNER/REUTERS

Στη δεύτερη θέση των προτιμήσεων των αναγνωστών βρέθηκε η ανάπτυξη δύο ελπιδοφόρων φαρμάκων για τον ιό Έμπολα.

Illustration of the Chicxulub impact crater on the Yucatán Peninsula in Mexico soon after its creation. DETLEV VAN RAVENSWAAY/SCIENCE SOURCE

An array of chips for Google’s quantum processor being prepared for testing. GOOGLE

Arrokoth, a remnant of the early years of the Solar System. NASA/ROMAN TKACHENKO

A model of the CFTR protein (green), which is defective in cystic fibrosis, at the cell surface. FANGYU LIU/JAMES LEE/ROCKEFELLER UNIVERSITY

This year, an artificial intelligence (AI) program beat some of the world’s best players in the most popular version of poker, no-limit Texas Hold ’em. The landmark result marks the first time AI has prevailed in a multiplayer contest in which players have only imperfect information about the state of the game. JASON SOLO/THE JACKY WINTER GROUP

Όσον αφορά το ίδιο το «Science», πέρα από την εικόνα της μαύρης τρύπας, αναδεικνύει ως άλλα σημαντικά επιστημονικά επιτεύγματα του 2019 την ανακάλυψη νέων στοιχείων για την κατακλυσμική πτώση του μετεωρίτη στο Γιουκατάν του Μεξικού που εξαφάνισε τους δεινόσαυρους από τη Γη, τη δημιουργία του πρώτου κβαντικού υπολογιστή που είναι πιο ικανός από κάθε συμβατικό υπερ-υπολογιστή (το ορόσημο της λεγόμενης «κβαντικής υπεροχής»), τη φωτογράφιση από το σκάφος New Horizons της NASA του μακρινού ουράνιου σώματος MU69 που βαφτίστηκε πλέον «Άροκοθ», το πρώτο αποτελεσματικό φάρμακο για τις περισσότερες περιπτώσεις κυστικής ίνωσης, την επικράτηση ενός προγράμματος τεχνητής νοημοσύνης στο πόκερ με αντίπαλους τους καλύτερους επαγγελματίες παίκτες κ.α.

Πηγές: https://vis.sciencemag.org/breakthrough2019/finalists/#Darkness-made-visible - https://www.in.gr/2019/12/20/uncategorized/ayto-einai-simantikotero-epistimoniko-epiteygma-gia-2019/

Προϊστορική «τσίχλα» 5.700 ετών αποκαλύπτει αρχαίο DNA. Ancient “Chewing Gum” Reveals a 5,700-Year-Old Microbiome

Είναι η πρώτη φορά που ένα πλήρες αρχαίο γονιδίωμα εξάγεται από οτιδήποτε άλλο εκτός από ανθρώπινα οστά. An international team of scientists has successfully sequenced ancient DNA extracted from a 5,700-year-old piece of chewed birch pitch from southern Denmark. In addition to an ancient human genome and mitochondrial DNA (mtDNA), the researchers recovered plant and animal DNA, as well as microbial DNA from several oral species. Further analysis of the human DNA revealed that the individual whose genome the team recovered was female and that she likely had dark skin, dark brown hair and blue eyes. An artist’s reconstruction of Lola, a woman who chewed the Syltholm birch pitch. Image credit: Tom Björklund.

Επιστήμονες στη Δανία ανακάλυψαν ανθρώπινο DNA πάνω σε ένα κομμάτι από ρητίνη σημύδας που χρησιμοποιείτο ως τσίχλα πριν 5.700 χρόνια. Χάρη σε αυτό, κατάφεραν να ανακτήσουν όλο το γονιδίωμα του ανθρώπου. Είναι η πρώτη φορά που ένα πλήρες αρχαίο γονιδίωμα εξάγεται από οτιδήποτε άλλο εκτός από ανθρώπινα οστά.

Επιπλέον, χάρη στην ανάλυση του γονιδιώματος οι επιστήμονες μπόρεσαν να κάνουν διάφορες βάσιμες υποθέσεις για το φύλο και την εμφάνιση του ατόμου. Επρόκειτο για μια άγνωστης ηλικίας γυναίκα πιθανότατα με σκούρο δέρμα, μελαχρινά μαλλιά και γαλανά μάτια (όχι ακριβώς αυτό που περιμένει κάποιος από μια Σκανδιναβή!).

Ακόμη, αντλήθηκαν πληροφορίες σχετικά με το είδος της διατροφής της (βρέθηκαν ίχνη από πάπια και φουντούκια), καθώς επίσης διάφορους παθογόνους μικροοργανισμούς στο στόμα της (μεταξύ άλλων βρέθηκε στρεπτόκοκκος που προκαλεί πνευμονία, αλλά και ο ιός Επστάιν-Μπαρ).

Photograph of the Syltholm birch pitch and its find location at the site of Syltholm on the island of Lolland, Denmark. Image credit: Jensen et al, doi: 10.1038/s41467-019-13549-9.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον μοριακό ανθρωπολόγο δρα Χάνες Σρέντερ του Πανεπιστημίου της Κοπεγχάγης, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό «Nature Communications», σύμφωνα με το Γαλλικό Πρακτορείο και το BBC. Η «τσίχλα» με το αρχαίο DNA βρέθηκε σε αρχαιολογική ανασκαφή στην περιοχή Σίλτχολμ της νήσου Λόλαντ της νότιας Δανίας, της μεγαλύτερης και σημαντικότερης σε ευρήματα μέχρι σήμερα τοποθεσίας της Λίθινης εποχής στη χώρα.

Οι επιστήμονες κατόρθωσαν να εξάγουν το DNA από τα σημάδια που τα ανθρώπινα δόντια είχαν αφήσει πάνω σε ένα κομμάτι καφε-μαύρης ρητίνης της σημύδας, μήκους δύο εκατοστών, καθώς τα ίδια τα δόντια δεν βρέθηκαν. «Είναι εντυπωσιακό ότι αποκτήσαμε ένα πλήρες αρχαίο γονιδίωμα από οτιδήποτε άλλο πέρα από οστά», δήλωσε ο Σρέντερ.

Η γενετική ανάλυση δείχνει ότι η γυναίκα ήταν πιο κοντά γενετικά στους κυνηγούς-τροφοσυλλέκτες της βόρειας ηπειρωτικής Ευρώπης, παρά στους Σκανδιναβούς εκείνης της εποχής, γι’ αυτό, άλλωστε, δεν φαίνεται να έμοιαζε πολύ εξωτερικά με τους τελευταίους. Πιθανώς ανήκε σε κάποια ομάδα μεταναστών που είχε μετακινηθεί από τη δυτική Ευρώπη προς τα βόρεια μετά την υποχώρηση των παγετώνων.

Πηγές:  A 5700 year-old human genome and oral microbiome from chewed birch pitch. Nature Communications, 2019; 10 (1) DOI: 10.1038/s41467-019-13549-9 - http://www.sci-news.com/archaeology/syltholm-human-dna-07925.html - https://www.tovima.gr/2019/12/18/science/tsixla-5-700-eton-apokalyptei-to-dna-proistorikis-melaxrinis-skandinavis/

Φθηνή ενέργεια από υδρογόνο χάρη σε νέα μέθοδο διάσπασης του νερού. New catalyst outshines platinum for producing hydrogen

Ερευνητές του UNSW Sydney (University of New South Wales), του Griffith University και του Swinburne University of Technology ανέπτυξαν έναν ιδιαίτερα φθηνό και βιώσιμο τρόπο παραγωγής υδρογόνου για χρήση ως καύσιμο, ανοίγοντας πιθανώς έναν νέο δρόμο για οχήματα που κινούνται με φθηνή ενέργεια. This colorized high-resolution TEM microscope image shows the catalyst’s two phases, MoP in purple, MoP2 in yellow. Credit: Environmental Molecular Sciences Laboratory

Σε έρευνα που δημοσιεύτηκε στο Nature Communications παρουσιάζεται πώς είναι δυνατή η εξαγωγή υδρογόνου μέσω διάσπασης του νερού χρησιμοποιώντας μέταλλα χαμηλού κόστους, όπως ο σίδηρος και το νικέλιο ως καταλύτες που επιταχύνουν τη διαδικασία, ενώ παράλληλα απαιτείται λιγότερη ενέργεια. Ο σίδηρος και το νικέλιο, που υπάρχουν αφθονία στη Γη, θα μπορούσαν, ως εκ τούτου, να αντικαταστήσουν πολύτιμα μέταλλα όπως το ρουθήνιο, η πλατίνα και το ιρίδιο, που μέχρι τώρα θεωρούνταν ως οι βασικοί καταλύτες στη διαδικασία διάσπασης του νερού.

Ο Τσουάν Ζάο, καθηγητής της Σχολής Χημείας του UNSW, αναφέρει πως στη διάσπαση του νερού δύο ηλεκτρόδια διοχετεύουν ηλεκτρισμό στο νερό, κάτι που επιτρέπει τον διαχωρισμό του υδρογόνου από το οξυγόνο και τη χρήση του για σκοπούς ενέργειας σε μια κυψέλη καυσίμου.

«Αυτό που κάνουμε είναι να επικαλύπτουμε τα ηλεκτρόδια με τον καταλύτη μας για να μειώνουμε την κατανάλωση ενέργειας» λέει σχετικά. «Σε αυτόν τον καταλύτη υπάρχει ένα μικροσκοπικό interface νανοκλίμακας, όπου ο σίδηρος και το νικέλιο συναντιούνται σε ατομικό επίπεδο- κάτι που εξελίσσεται σε έναν χώρο διάσπασης νερού. Εκεί είναι που το υδρογόνο μπορεί να διαχωριστεί από το οξυγόνο και να εξαχθεί ως καύσιμο, και το οξυγόνο να απελευθερωθεί ως φιλικό προς το περιβάλλον απόβλητο».

Το 2015 η ομάδα του καθηγητή Ζάο είχε ανακαλύψει ένα ηλεκτρόδιο νικελίου- σιδήρου για παραγωγή οξυγόνου, με απόδοση-ρεκόρ. Ωστόσο ο καθηγητής Ζάο λέει πως, από μόνα τους, το σίδηρο και το νικέλιο δεν είναι καλοί καταλύτες για παραγωγή υδρογόνου, αλλά όταν ενώνονται σε μικροκλίμακα, «έχουμε μαγεία».

Η ανακάλυψη αυτή θα μπορούσε να αλλάξει τα δεδομένα όσον αφορά στην χρήση του υδρογόνου ως καυσίμου, δεδομένων των τιμών των μετάλλων (σίδηρος και νικέλιο έναντι ρουθηνίου, πλατίνας και ιριδίου).

«Αυτή τη στιγμή, στην οικονομία ορυκτών καυσίμων μας, έχουμε αυτό το τεράστιο κίνητρο για να πάμε προς την κατεύθυνση μιας οικονομίας υδρογόνου, έτσι ώστε να μπορούμε να χρησιμοποιούμε υδρογόνο ως μια πηγή καθαρής ενέργειας» λέει ο καθηγητής Ζάο. «Μιλάμε για την οικονομία υδρογόνου εδώ και χρόνια, αλλά αυτή τη φορά φαίνεται πως έρχεται στα αλήθεια».

Πηγές: Xiaohong Xie et al. Electrocatalytic Hydrogen Evolution in Neutral pH Solutions: Dual-Phase Synergy, ACS Catalysis (2019). DOI: 10.1021/acscatal.9b02609 - https://phys.org/news/2019-09-catalyst-outshines-platinum-hydrogen.html - https://www.naftemporiki.gr/story/1543629/fthini-energeia-apo-udrogono-xari-se-nea-methodo-diaspasis-tou-nerou

Μανούσος Φάσσης, «Fair play»

Maurits Cornelis Escher, A meeting, 1944

Τω φίλω Μ. Αν.

Πόσες χιλιάδες ώρες πέρασαν με συνεδρίαση,

σ’ αχτίδες, κόβες και κομματικούς πυρήνες,

στο τέλος πάθαμε χρόνια νικοτινίαση

κι ο πονοκέφαλος ούτε περνούσε μ’ ασπιρίνες.

Μάθαμε απ’ όξω —βασικά— όλα τα προβλήματα

και την αναγκαιότητα της πάλης

και γίναμε τα δαχτυλοδειχτούμενα τα βλήματα

κρατώντας τον Μαρξ -Έγκελς υπό μάλης.

Μέρα τη μέρα θά ’ρχονταν η Επανάσταση

και περιμένοντας πέρασαν χρόνια

κι όμως σ’ το λέγαν οι γονείς σου: «άσ’ τα συ

πάντα θα βρίσκονται στον κόσμο άλλα κωθώνια».

Πάντοτε ο καπιταλισμός βρίσκει περάσματα

και ξεπερνά τις δύσκολες τις κρίσεις.

Κι ένα πρωί: «Απαγορεύονται τα άσματα

και κοπιάστε στο τμήμα γι’ ανακρίσεις».

Τώρα να σπάσεις δεν μπορείς πια, σε χρωμάτισαν

και σ’ έχουν σαν τον ποντικό μέσα στη φάκα

και δεν ξεφεύγεις από του χαφιέ το μάτι σαν

συναναστρέφεσαι τον κάθ’ ένα μαλάκα.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 

Δεν άκουσες ποτέ τη μάνα σου την άγια,

σ’ ενοχλούσε και σένα το κατεστημένο,

δεν είδες γύρω σου χιλιάδες τα ναυάγια

δεν το χαμπάρισες πως το παιχνίδι ήταν στημένο.

David Michael Bowers, It's Coming, 2007

Ο ποιητής Μανούσος Φάσσης, 1987

H ΝΑSA ξαναγράφει την ιστορία των pulsars. NASA’s NICER Delivers Best-ever Pulsar Measurements, 1st Surface Map

Χάρη στο νέο τηλεσκόπιο NICER, που σαρώνει τον ουράνιο θόλο στο φάσμα των ακτίνων Χ, οι επιστήμονες έλαβαν τις πρώτες ακριβείς και αξιόπιστες μετρήσεις του μεγέθους και της μάζας ενός pulsar, καθώς και τον πρώτο χάρτη των θερμών σημείων στην επιφάνεια του. Simulation of a possible quadrupole magnetic field configuration for a pulsar with hot spots in only the southern hemisphere. Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

Ένα βήμα πιο κοντά στην αποκωδικοποίηση των μυστηρίων που καλύπτουν τα pulsars, τα υπέρπυκνα στροβλιλιζόμενα απομεινάρια αστέρων που έχουν εκραγεί, βρίσκονται οι αστροφυσικοί. Χάρη στο νέο τηλεσκόπιο NICER, που σαρώνει τον ουράνιο θόλο στο φάσμα των ακτίνων Χ, οι επιστήμονες έλαβαν τις πρώτες ακριβείς και αξιόπιστες μετρήσεις του μεγέθους και της μάζας ενός pulsar, καθώς και τον πρώτο χάρτη των θερμών σημείων στην επιφάνεια του.

NASA’s Neutron star Interior Composition Explorer is an X-ray payload aboard the International Space Station. Credit: NASA

Το ΝISER (Neutron star Interior Composition Explorer) είναι ένα τηλεσκόπιο της ΝΑSA και έχει «φορτωθεί» στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό με ένα και μόνο στόχο: να ρίξει φως στα μυστήρια που περιβάλλουν τα pulsars.

Όταν ένα τεράστιο αστέρι εξαντλεί τα πυρηνικά του καύσιμα, δηλαδή το ήλιο, καταρρέει κάτω από το βάρος του και εκρήγνυται σαν σουπερνόβα. Αυτοί οι αστρικοί θάνατοι αφήνουν πίσω τους μαύρες τρύπες ή άστρα νετρονίων, ανάλογα με το μέγεθος του αστεριού που εξερράγη. Ένα άστρο νετρονίων έχει μάζα μεγαλύτερη από του Ήλιου μας, συμπυκνωμένη σε μια έκταση περίπου όσο το νησί της Ύδρας. Αν θεωρητικά μπορούσαμε να πάρουμε μια κουταλιά από το «έδαφος» ενός άστρου νετρονίων, θα ζύγιζε περισσότερο από 1 δισεκατομμύριο τόνους, περίπου το βάρος του όρους Έβερεστ. Τα Pulsars, είναι μια κατηγορία αστέρων νετρονίων, στροβιλίζονται γύρω από τον άξονά τους εκατοντάδες φορές κάθε δευτερόλεπτο και εκπέμποντας στο διάστημα κατακλυσμιαίες δέσμες με κάθε περιστροφή.

Το τηλεσκόπιο NICER εστίασε στο J0030 + 0451 (J0030 εν συντομία), ένα Pulsar που βρίσκεται σε μια απομονωμένη περιοχή διαστήματος 1.100 έτη φωτός μακριά στον αστερισμό των Ιχθύων και περιστρέφεται 205 φορές ανά δευτερόλεπτο. Κατά τη μέτρηση του J0030  το NICER αποκάλυψε ότι τα σχήματα και οι θέσεις των «θερμών σημείων» στην επιφάνεια του pulsar δεν συνάδουν με τα θεωρητικά μοντέλα που είχαμε αναπτύξει έως τώρα. Και όταν μιλάμε για θερμά σημεία, έχουμε να κάνουμε με περιοχές που έχουν θερμοκρασία εκατομμυρίων βαθμών Κελσίου.

Για δεκαετίες, οι επιστήμονες προσπαθούσαν να εξηγήσουν πώς λειτουργούν τα pulsars. To υφιστάμενο θεωρητικό μοντέλο, προβλέπει ότι pulsars διαθέτουν πανίσχυρο ισχυρό μαγνητικό πεδίο με σχήμα παρόμοιο με ενός απλού μαγνήτη. Το πεδίο είναι τόσο ισχυρό που «κόβει» σωματίδια από την επιφάνεια του puslar και τα επιταχύνει σχεδόν στην ταχύτητα του φωτός. Μερικά σωματίδια ακολουθούν το μαγνητικό πεδίο και προσκρούουν την αντίθετη πλευρά, θερμαίνοντας την επιφάνεια και δημιουργώντας θερμά σημεία στους μαγνητικούς πόλους. Ολόκληρο το pulsar λάμπει ελαφρά στο φάσμα των ακτίνων X, αλλά τα θερμά σημεία είναι φωτεινότερα. Καθώς το pulsar περιστρέφεται, αυτές οι κηλίδες σαρώνουν τον ουράνιο θόλο, όπως οι φωτεινές δέσμες ενός φάρου, δημιουργώντας διακυμάνσεις στη φωτεινότητα των ακτίνων Χ του αντικειμένου.

Watch how NASA’s Neutron star Interior Composition Explorer (NICER) has expanded our understanding of pulsars, the dense, spinning corpses of exploded stars. Pulsar J0030+0451, located 1,100 light-years away in the constellation Pisces, now has the most precise and reliable size measurements of any pulsar to date. The shapes and locations of its hot spots challenge textbook depictions of these incredible objects. Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

Αλλά οι νέες παρατηρήσεις του NICER δείχνουν ότι το θεωρητικό μοντέλο έχει ατέλειες, σύμφωνα με τους ερευνητές της NASA, καθώς τα «θερμά σημεία» εμφανίστηκαν σε περιοχές που δεν θα έπρεπε κανονικά. Πόσο θεμελιώδεις είναι αυτές οι ατέλειες; Αυτό μένει να αποδειχθεί αφού ο όγκος των στοιχείων που συγκεντρώθηκαν από τις παρατηρήσεις του NICER απαιτεί επεξεργασία και προσομοιώσεις ετών, για να καταλήξουμε σε ασφαλή συμπεράσματα.

Σε κάθε περίπτωση, η αλήθεια είναι κάπου εκεί έξω. Και μάλλον είναι πιο περίπλοκη απ’ όσο πιστεύαμε.

Πηγές: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2019/nasa-s-nicer-delivers-best-ever-pulsar-measurements-1st-surface-map - https://www.liberal.gr/technology/H-naSA-xanagrafei-tin-istoria-ton-pulsars/278089 

Νέες ελπίδες για την ανίχνευση σκοτεινής ύλης στο κέντρο του Γαλαξία μας. New Hope for Milky Way Dark Matter

H αποκαλούμενη περίσσεια ακτινοβολίας γάμμα που εκπέμπεται από τον πυρήνα του γαλαξία μας μπορεί να οφείλεται στην σκοτεινή ύλη. The so-called gamma-ray excess that radiates from the core of our Galaxy might be from dark matter after all. Milky Way’s center produces more high-energy gamma rays than can be explained by known sources. This image shows the Milky Way in visible light and a gamma-ray map from NASA’s Fermi Gamma-ray Space Telescope. Image credit: NASA’s Goddard Space Flight Center / A. Mellinger, Central Michigan University / T. Linden, University of Chicago.

Οι ακτίνες γάμμα που εκπέμπονται από την καρδιά του Γαλαξία μας έχουν τελικά σχέση με την σκοτεινή ύλη;

A map of gamma ray emissions throughout the Milky Way galaxy, based on observations from the Fermi Gamma-ray Space Telescope. The inset depicts the Galactic Center Excess – an unexpected, spherical region of gamma-ray emissions at the center of our galaxy, of unknown origin. Credit: NASA/T. Linden, U. Chicago

Το 2009, το διαστημικό τηλεσκόπιο ακτίνων γάμμα Fermi ανίχνευσε μια περίσσεια ακτινοβολίας γάμμα προερχόμενη από το κέντρο του Γαλαξία μας, την οποία οι φυσικοί απέδωσαν στην εξαύλωση σωματιδίων σκοτεινής ύλης (εάν δύο σωματίδια της σκοτεινής ύλης συγκρουστούν θα μπορούσαν να εξαϋλωθούν σε δυο φωτόνια ή σε ένα φωτόνιο και ένα άλλο ουδέτερο σωματίδιο). Όμως, μερικά χρόνια αργότερα (το 2016), η ακτινοβολία αυτή αποδόθηκε στα πάλσαρ.

Χτες δημοσιεύθηκε νέα μελέτη των ερευνητριών Rebecca Leane και Tracy Slatyer, η οποία δείχνει πως υπάρχει ένα πρόβλημα στην ανάλυση των πάλσαρ και ότι η συνεισφορά της σκοτεινής ύλης δεν μπορεί να αποκλειστεί.

Studies by two independent groups from the US and the Netherlands indicate that the observed excess of gamma rays from the inner galaxy likely comes from a new source rather than from dark matter. The best candidates are rapidly rotating neutron stars, which will be prime targets for future searches. The Princeton/MIT group and the Netherlands-based group used two different techniques, non-Poissonian noise and wavelet transformation, respectively, to independently determine that the gamma ray signals were not due to dark matter annihilation. Image credit: Christoph Weniger, UvA. © UvA/Princeton.

Το 2016, ερευνητές των πανεπιστημίων MIT και Princeton, μεταξύ αυτών και η Tracy Slatyer, υποστήριξε ότι οι ακτίνες γάμμα από τα πάλσαρ και εκείνες που διαχέονται εξαιτίας της σκοτεινής ύλης, θα έπρεπε να αποτυπώνονται διαφορετικά στις φωτογραφίες του διαστημικού τηλεσκοπίου. Προσομοιώνοντας τις εκπομπές γάμμα από τέτοιου είδους πηγές, συμπέραναν ότι οι τα εκπεμπόμενα φωτόνια από τα πάλσαρ πρέπει να σχηματίζουν στις φωτογραφίες έντονες κηλίδες με σκοτεινά κενά μεταξύ τους, ενώ οι παραγόμενες σε μια σφαιρική περιοχή ακτίνες γάμμα εξαιτίας της σκοτεινή ύλης θα παρήγαγαν μια ομαλά μεταβαλλόμενη λάμψη. Η σύγκριση με τις καταγραφείσες εικόνες του διαστημικού τηλεσκοπίου Fermi έδειξε πως η περίσσεια της ακτινοβολίας γάμμα ευνοεί την ερμηνεία των πάλσαρ.

Στη νέα δημοσίευση οι Leane και Slatyer ισχυρίζονται πως ίσως δεν είναι ακριβώς έτσι τα πράγματα! Και τούτο γιατί εισάγοντας ένα ψεύτικο σήμα στα δεδομένα του Fermi, έδειξαν ότι ένα σήμα σκοτεινής ύλης θα χαθεί αν υπάρχουν σημειακές πηγές, τέτοιες όπως συγκεντρώσεις θερμού αερίου – μια κατηγορία αντικειμένων που αγνοήθηκαν στην αρχική μελέτη. Ακόμα και όταν το σήμα της σκοτεινής ύλης ήταν τέσσερις φορές ισχυρότερο από την πραγματική περίσσεια ακτίνων γάμμα, το σήμα χανόταν.

Eπομένως, ένα πραγματικό σήμα σκοτεινής ύλης πιθανώς εξακολουθεί να παραμονεύει στα δεδομένα του τηλεσκοπίου Fermi. Οι Leane και Slatyer ελπίζουν ότι οι βελτιώσεις των αλγορίθμων της ανάλυσης και οι προσεχείς παρατηρήσεις θα δώσουν οριστική απάντηση σ’ αυτό το πρόβλημα.

Πηγές: https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.123.241101 - http://www.sci-news.com/astronomy/annihilating-dark-matter-milky-ways-center-07900.html - https://physicsgg.me/2019/12/12/

Συχνό, αλλά λιγοστό το νερό στις ατμόσφαιρες των εξωπλανητών. Water common – yet scarce – in exoplanets

Οι υδρατμοί είναι συχνοί στις ατμόσφαιρες πολλών εξωπλανητών, όμως σε ποσότητες πολύ χαμηλότερες του αναμενομένου. Αυτό είναι το βασικό συμπέρασμα της μεγαλύτερης μέχρι σήμερα ανάλυσης της χημικής σύστασης των ατμοσφαιρών των πλανητών πέρα από το ηλιακό σύστημα μας. The most extensive survey of atmospheric chemical compositions of exoplanets to date has revealed trends that challenge current theories of planet formation and has implications for the search for water in the solar system and beyond. Artist's impression of gas giant exoplanet. Credit: Amanda Smith

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον δρα Νίκου Μαντουσουντάν του Ινστιτούτου Αστρονομίας του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό αστροφυσικής «The Astrophysical Journal Letters», μελέτησαν ατμοσφαιρικά δεδομένα από διαστημικά και επίγεια τηλεσκόπια, που αφορούσαν 19 εξωπλανήτες διαφόρων διαστάσεων και θερμοκρασιών, από «μίνι-Ποσειδώνες» (με μάζες σχεδόν δεκαπλάσιες της Γης) μέχρι «υπερ-Δίες» (με μάζα τουλάχιστον 600 φορές μεγαλύτερη της Γης), καθώς επίσης με θερμοκρασίες από 20 έως πάνω από 2.000 βαθμούς Κελσίου.

Διαπιστώθηκε ότι, όπως στους γιγάντιους πλανήτες του δικού μας ηλιακού συστήματος, οι ατμόσφαιρες των εξωπλανητών είναι πλούσιες σε υδρογόνο. Άλλα χημικά στοιχεία, όπως το οξυγόνο (το τρίτο σε αφθονία στοιχείο στο σύμπαν μετά το υδρογόνο και το ήλιο) βρίσκονται επίσης σε αναμενόμενες ποσότητες στους εξωπλανήτες. Όμως το νερό, που περιέχει οξυγόνο, δεν φαίνεται να υπάρχει σε παρόμοια αναλογία, με βάση τις μικρές ποσότητες των υδρατμών που έχουν ανιχνευθεί έως τώρα.

Η νέα μελέτη βρήκε υδρατμούς στις ατμόσφαιρες των 14 από τους 19 εξωπλανήτες που εξέτασε. «Είναι όμως απίστευτο πόσο χαμηλές είναι οι συγκεντρώσεις νερού στις ατμόσφαιρες πολύ διαφορετικών εξωπλανητών. Δεδομένου ότι το νερό αποτελεί συστατικό-κλειδί για τη ζωή στη Γη, είναι σημαντικό να γνωρίζουμε πόσο νερό μπορεί να βρεθεί στα πλανητικά συστήματα πέρα από το δικό μας», δήλωσε ο Μαντουσουντάν.

Πηγές: L. Welbanks, N. Madhusudhan, N. Allard, et al. ‘Mass-Metallicity Trends in Transiting Exoplanets from Atmospheric Abundances of H₂O, Na, and K.’ The Astrophysical Journal Letters (2019). DOI: 10.3847/2041-8213/ab5a89 - https://www.cam.ac.uk/research/news/water-common-yet-scarce-in-exoplanets -  https://www.amna.gr/home/article/414916/Suchno–alla-ligosto-to-nero-stis-atmosfaires-ton-exoplaniton-pou-echoun-anakalufthei-eos-tora