Ανακάλυψη νέου τύπου ύλης μέσα σε αστέρες νετρονίων. A new type of matter discovered inside neutron stars

Ισχυρά στοιχεία που υποδεικνύουν την παρουσία εξωτικής ύλης κουάρκ μέσα στους πυρήνες των μεγαλύτερων αστέρων νετρονίων που υπάρχουν ανακάλυψαν Φινλανδοί ερευνητές- οι οποίοι κατέληξαν στο συμπέρασμα αυτό συνδυάζοντας πρόσφατα αποτελέσματα ερευνών με μετρήσεις βαρυτικών κυμάτων από συγκρούσεις αστέρων νετρονίου. A research group has found strong evidence for the presence of exotic quark matter inside the cores of the largest neutron stars in existence. The conclusion was reached by combining recent results from theoretical particle and nuclear physics to measurements of gravitational waves from neutron star collisions. Confirming the existence of quark cores inside neutron stars has been one of the most important goals of neutron star physics for the last 40 years. Credit: JYRKI HOKKANEN, CSC - IT CENTER FOR SCIENCE

Η «κανονική» ύλη γύρω μας αποτελείται από άτομα, οι πυκνοί πυρήνες των οποίων, που αποτελούνται από πρωτόνια και νετρόνια, περιτριγυρίζονται από αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια. Μέσα στους αστέρες νετρονίων, ωστόσο, η ατομική ύλη καταρρέει σε εξαιρετικά πυκνή πυρηνική ύλη, όπου τα νετρόνια και τα πρωτόνια είναι τόσο συνωστισμένα ώστε ολόκληρο το άστρο να μπορεί να θεωρείται ένας μεγάλος πυρήνας.

Μέχρι τώρα ήταν άγνωστο κατά πόσον μέσα στους πυρήνες των μεγαλύτερων άστρων η πυρηνική ύλη καταρρέει σε μια ακόμα πιο εξωτική κατάσταση, την ύλη κουάρκ, όπου οι ίδιοι οι πυρήνες παύουν να υπάρχουν. Επιστήμονες του University of Helsinki υποστηρίζουν πως έχουν βρει ότι η απάντηση σε αυτό το ερώτημα είναι θετική- και τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύτηκαν στο Nature Physics.

«Η επιβεβαίωση της ύπαρξης πυρήνων κουάρκς μέσα σε αστέρες νετρονίων ήταν ένας από τους πιο σημαντικούς στόχους της φυσικής από τότε που εξετάστηκε αυτό το ενδεχόμενο πριν από περίπου 40 χρόνια» είπε ο αναπληρωτής καθηγητής Αλέξι Βουορίνεν.

Artistic representation of a neutron star. The layer of "nuclear pasta" would be located in the innermost crust, near the core. (Image: © University of Alicante)

Σύμφωνα με τη μελέτη, η ύλη που βρίσκεται μέσα στους πυρήνες των μεγαλύτερων σταθερών αστέρων νετρονίων μοιάζει πολύ περισσότερο στην ύλη κουάρκ από ό,τι στη συνηθισμένη πυρηνική ύλη. Οι υπολογισμοί υποδεικνύουν ότι σε αυτά τα άστρα η διάμετρος του πυρήνα που ταυτοποιείται ως ύλη κουάρκ μπορεί να υπερβαίνει το ήμισυ του συνόλου του αστέρα νετρονίων. Ωστόσο ο Βουορίνεν υποδεικνύει πως υπάρχουν ακόμα πολλές αβεβαιότητες που σχετίζονται με την ακριβή δομή των αστέρων νετρονίων.

Όσον αφορά στο τι μπορεί να σημαίνει η (σχεδόν σίγουρη, σύμφωνα με το φινλανδικό πανεπιστήμιο) ανακάλυψη της ύλης κουάρκ, ο Βουορίνεν σημειώνει πως «υπάρχει ακόμα μια μικρή αλλά όχι ανύπαρκτη πιθανότητα όλοι οι αστέρες νετρονίων να αποτελούνται από πυρηνική ύλη μόνο. Αυτό που ήμασταν ωστόσο σε θέση να κάνουμε ήταν να ποσοτικοποιήσουμε αυτό που θα απαιτούσε αυτό το σενάριο. Εν ολίγοις, η συμπεριφορά της πυκνής πυρηνικής ύλης θα έπρεπε να είναι πολύ περίεργη. Για παράδειγμα, η ταχύτητα του ήχου θα έπρεπε να φτάνει περίπου αυτήν του φωτός».

Πηγές: Eemeli Annala, Tyler Gorda, Aleksi Kurkela, Joonas Nättilä and Aleksi Vuorinen. Evidence for quark-matter cores in massive neutron stars. Nature Physics, 2020 DOI: 10.1038/s41567-020-0914-9 - https://www.sciencedaily.com/releases/2020/06/200601120036.htm - https://www.naftemporiki.gr/story/1605037/anakalupsi-neou-tupou-ulis-mesa-se-asteres-netronion

Πειράματα με νανορομπότ στη μάχη κατά του καρκίνου. Microscopic robots could take your body on a fantastic voyage

Τα νανορομπότ της έρευνας του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ κατασκευάζονται από μικροσωματίδια γυαλιού. Η μισή «συσκευή» είναι επικαλυμμένη με λεπτή μαγνητική νανομεμβράνη από νικέλιο και χρυσό, ενώ η άλλη μισή επικαλύπτεται από το αντικαρκινικό φάρμακο δοξορουβικίνη. Scientists have been developing microrobots that could imitate white blood cells. Injecting them into the bloodstream to help fight cancer could be next. An artist's representation of the robots (lower right corner) entering the bloodstream. Credit: Max Planck Institute for Intelligent Systems

Μοιάζει περισσότερο με σενάριο ταινίας επιστημονικής φαντασίας, αλλά είναι το μέλλον της επιστημονικής πραγματικότητας. Τα εγχυόμενα νανορομπότ είναι εδώ και θα συμβάλουν σημαντικά στον αντικαρκινικό αγώνα.

How the movies imagined life inside the blood stream. Credit: LMPC/LMPC/Getty Images

Βέβαια, η ιδέα συσκευών που θα λειτουργούν στο εσωτερικό του ανθρώπινου σώματος δεν είναι καινούργια, αλλά έχει τις ρίζες της στην κινηματογραφική ταινία επιστημονικής φαντασίας «Φανταστικό ταξίδι» του 1966, που καταγράφει το απίθανο ταξίδι μιας ομάδας γιατρών μέσα στο ανθρώπινο σώμα. Εκείνο το μελλοντολογικό όραμα έχει γίνει σήμερα, εν μέρει, πραγματικότητα και τα μικροσκοπικά ρομπότ θα μπορούν να μεταφέρουν στοχευμένα αντικαρκινικές θεραπείες σε περιοχές του ανθρώπινου σώματος, όπου υπάρχει ανάγκη.

Conceptual schematic depicting magnetically actuated microrollers locomoting against blood flow (upstream) on the vessel wall. Credit: Alapan et al., Sci. Robot. 5, eaba5726 (2020)

Αυτή, τουλάχιστον, είναι η ελπίδα του καθηγητή Μετίν Σιτί, επικεφαλής του Ινστιτούτου Έξυπνων Συστημάτων Μαξ Πλανκ της Στουτγάρδης, που μαζί με τους συνεργάτες του δημιούργησε νανορομπότ, τα οποία, ταξιδεύοντας στο αίμα μας, θα μεταφέρουν αντικαρκινικά φάρμακα και επιλεκτικά θα στοχεύουν εναντίον καρκινικών κυττάρων στους μαστούς. Οι ερευνητές έλαβαν ως πρότυπο τα λευκά αιμοσφαίρια, τα οποία μετακινούνται κατά μήκος των τοιχωμάτων των αιμοφόρων αγγείων και σε αντίθετη κατεύθυνση από τη ροή του αίματος.

Microrollers (green) binding to breast cancer cells (blue and red) from their silica sides. Credit: Alapan et al., Sci. Robot. 5, eaba5726 (2020)

Τα μικροσκοπικά ρομπότ είναι σφαιρικά και κατασκευάζονται από μικροσωματίδια γυαλιού. Η μισή «συσκευή» είναι επικαλυμμένη με μία λεπτή μαγνητική νανομεμβράνη από νικέλιο και χρυσό, ενώ η άλλη μισή επικαλύπτεται από δοξορουβικίνη, ένα αντικαρκινικό φάρμακο, και κάποια μόρια που αναγνωρίζουν τα καρκινικά κύτταρα. Προκειμένου να ελεγχθεί η αποτελεσματικότητα των νανορομπότ-ιατρών, χρησιμοποιήθηκε ένα μοντέλο που περιείχε αίμα ποντικού και συνθετικούς διαύλους, επικαλυμμένους με ανθρώπινα ενδοθηλιακά κύτταρα, αυτά δηλαδή που καλύπτουν τα εσωτερικά τοιχώματα των αιμοφόρων αγγείων μας. Τα ρομπότ εκτέθηκαν σε ένα μείγμα υγιών και καρκινικών ιστών και «προσδέθηκαν» επιλεκτικά στα καρκινικά κύτταρα. Στη συνέχεια ενεργοποιήθηκαν με υπεριώδη ακτινοβολία και απελευθέρωσαν το αντικαρκινικό σκεύασμα.

Εφαρμόζοντας μαγνητικά πεδία, οι επιστήμονες έλεγξαν την κίνηση των νανορομπότ, τόσο κατά την κατεύθυνση της ροής του αίματος όσο και αντίθετα προς αυτήν. Η ταχύτητα που μπορούν να αναπτύξουν ανέρχεται σε 600 μικρομέτρα (εκατομμυριοστό του μέτρου) το δευτερόλεπτο, ενώ η πλοήγησή τους είναι εύκολη. «Αν βρεθείς σε μια διακλάδωση του συστήματος των αιμοφόρων αγγείων και επιλέξεις λανθασμένη κατεύθυνση, δεν υπάρχει κανένα πρόβλημα. Μπορείς να επιστρέψεις και να ακολουθήσεις τη σωστή», επισημαίνει ο Σιτί.

Τα ρομπότ που δοκιμάστηκαν είχαν διάμετρο 3 ή 7, 8 μικρομέτρων, ήταν, δηλαδή, λίγο μικρότερα από τα ανθρώπινα ερυθρά αιμοσφαίρια, που έχουν διάμετρο περίπου 8 μικρομέτρων. Βέβαια, η επιστημονική έρευνα ακόμη εξελίσσεται και οι επιστήμονες επιθυμούν να χρησιμοποιήσουν διαφορετικές μεθόδους για την ενεργοποίηση του μικροσυστήματος, όπως είναι η θερμότητα ή η εγγύς υπέρυθρη ακτινοβολία. Η επιστημονική ομάδα που δημιούργησε τα νανορομπότ ελπίζει πως σύντομα θα ξεκινήσει τις δοκιμές σε πειραματόζωα.

Η προσπάθεια δημιουργίας ιατρικών νανορομπότ του Ινστιτούτου Μαξ Πλανκ δεν είναι μοναδική. Πριν από λίγους μήνες, επιστήμονες του κινεζικού Εθνικού Κέντρου Νανοεπιστημών και Τεχνολογίας, σε συνεργασία με το πολιτειακό πανεπιστήμιο της Αριζόνας, δημιούργησαν νανορομπότ, με διάμετρο μερικών νανομέτρων (ένα δισεκατομμυριοστό του μέτρου), τα οποία στη συνέχεια ενέχυσαν στα αιμοφόρα αγγεία ποντικών, ώστε να συρρικνώσουν τους καρκινικούς τους όγκους, διακόπτοντας την παροχή αίματος σε αυτούς. Αυτά τα νανορομπότ κατασκευάστηκαν από φύλλα DNA, τα οποία είχαν σχηματίσει σωληνάρια και είχαν γεμιστεί με ένα σκεύασμα που ευνοεί την πήξη του αίματος. Στο εξωτερικό τους, οι επιστήμονες τοποθέτησαν ένα τμήμα DNΑ, που συνδέεται με μία πρωτεΐνη η οποία ανιχνεύεται αποκλειστικά στους καρκινικούς όγκους. Όταν τα νανορομπότ προσέγγισαν τα κακοήθη νεοπλάσματα και προσδέθηκαν στην πρωτεΐνη, τα φύλλα DNA ξεδιπλώθηκαν απελευθερώνοντας το φάρμακο, συρρικνώνον  τας τα νεοπλάσματα, χωρίς να προκαλέσουν κάποια παρενέργεια.

Πηγές: Yunus Alapan et al. Multifunctional surface microrollers for targeted cargo delivery in physiological blood flow, Science Robotics (2020). DOI: 10.1126/scirobotics.aba5726 - https://www.inverse.com/innovation/microscopic-robots-could-take-your-body-on-a-fantastic-voyage - https://www.kathimerini.gr/1080722/article/epikairothta/episthmh/peiramata-me-nanorompot-sth-maxh-kata-toy-karkinoy

Κατερίνα Γώγου, «25 Μαΐου»

Eldzier Cortor, The Room No. VI, 1948. Oil and gesso on Masonite, 107.3 × 80 cm. © Eldzier Cortor.

Ένα πρωί θ’ ανοίξω την πόρτα

και θα βγω στους δρόμους

όπως και χτες.

Και δεν θα συλλογιέμαι παρά

ένα κομμάτι από τον πατέρα

κι ένα κομμάτι από τη θάλασσα

–αυτά που μ’ άφησαν–

και την πόλη. Την πόλη που τη σάπισαν.

Και τους φίλους μας που χάθηκαν.

Ένα πρωί θα ανοίξω την πόρτα

ίσα ολόισα στη φωτιά

και θα μπω όπως και χτες

φωνάζοντας «φασίστες!»

στήνοντας οδοφράγματα και πετώντας πέτρες

μ’ ένα κόκκινο λάβαρο

ψηλά να γυαλίζει στον ήλιο.

Θ’ ανοίξω την πόρτα

και είναι –όχι πως φοβάμαι–

μα να, θέλω να σου πω, πως δεν πρόλαβα

και πως εσύ πρέπει να μάθεις

να μην κατεβαίνεις στο δρόμο

χωρίς όπλα όπως εγώ

– γιατί εγώ δεν πρόλαβα–

γιατί τότε θα χαθείς όπως και εγώ

«έτσι» «αόριστα»

σπασμένη σε κομματάκια

από θάλασσα, χρόνια παιδικά

και κόκκινα λάβαρα.

Ένα πρωί θ’ ανοίξω την πόρτα

και θα χαθώ

με τ’ όνειρο της επανάστασης

μες την απέραντη μοναξιά

των δρόμων που θα καίγονται,

μες την απέραντη μοναξιά

των χάρτινων οδοφραγμάτων

με το χαρακτηρισμό –μην τους πιστέψεις!–

Προβοκάτορας.

Leon Golub, This Could Be You!, 2002. Courtesy of Ronald Feldman Fine Arts, New York.

Ανακάλυψη «αινιγματικού» γαλαξία που αμφισβητεί συμβατικά μοντέλα σχηματισμού γαλαξιών. Astronomers discover a massive rotating disk galaxy in the early universe

Στο σύμπαν μας, ηλικίας 13,8 δισ. ετών, οι περισσότεροι γαλαξίες σαν τον δικό μας σχηματίζονται σταδιακά, φτάνοντας αργά στα τεράστια επίπεδα μάζας τους. Ωστόσο, η νέα ανακάλυψη μέσω του ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ενός τεράστιου περιστρεφόμενου δισκοειδούς γαλαξία, που εθεάθη όταν το σύμπαν είχε μόνο το 10% της παρούσας ηλικίας του, αμφισβητεί τα παραδοσιακά μοντέλα σχηματισμού γαλαξιών. In our 13.8 billion-year-old universe, most galaxies like our Milky Way form gradually, reaching their large mass relatively late. But a new discovery made with the Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) of a massive rotating disk galaxy, seen when the universe was only ten percent of its current age, challenges the traditional models of galaxy formation. An artist’s impression of DLA0817g (Wolfe Disk), a massive, rotating disk galaxy in the early, dusty Universe. The galaxy was initially discovered when ALMA examined the light from a more distant quasar (top left). Image credit: NRAO / AUI / NSF / S. Dagnello.

Η σχετική έρευνα δημοσιεύτηκε στο Nature. Ο γαλαξίας DLA0817g, γνωστός και ως Wolfe Disk από το όνομα του αστρονόμου Άρθουρ Μ. Γουλφ, είναι ο πιο μακρινός δισκοειδής γαλαξίας που έχει παρατηρηθεί ποτέ. Χάρη στην ισχύ του ALMA, ο γαλαξίας εθεάθη να περιστρέφεται σε ταχύτητα 272 χλμ ανά δευτερόλεπτο, σαν τον δικό μας γαλαξία.

«Αν και προηγούμενες μελέτες υποδείκνυαν την ύπαρξη αυτών των πρώιμων, περιστρεφόμενων, πλουσίων σε αέρια δισκοειδών γαλαξιών, χάρη στο ALMA έχουμε τώρα ατράνταχτα στοιχεία πως εμφανίζονταν από 1,5 δισ. χρόνια μετά το Big Bang» είπε ο Μαρσέλ Νίλεμαν του Ινστιτούτου Αστρονομίας Max Planck και lead author της έρευνας.

H ανακάλυψη του Wolfe Disk αποτελεί πρόκληση για πολλές προσομοιώσεις σχηματισμού γαλαξιών, οι οποίες προβλέπουν πως τεράστιοι γαλαξίες σε εκείνη τη φάση της εξέλιξης του σύμπαντος αναπτύσσονταν μέσω συγχωνεύσεων μικρότερων γαλαξιών και θερμών συγκεντρώσεων αερίων.

«Οι περισσότεροι γαλαξίες που βρίσκουμε νωρίς στο σύμπαν μοιάζουν με σιδηροδρομικά ατυχήματα, επειδή πέρασαν σταθερές και συχνά “βίαιες” συγχωνεύσεις» είπε ο Νίλεμαν. «Αυτές οι θερμές συγχωνεύσεις κάνουν δύσκολο τον σχηματισμό καλά διαμορφωμένων, ψυχρών περιστρεφόμενων δίσκων όπως αυτοί που παρατηρούμε στο παρόν σύμπαν».

Στα περισσότερα σενάρια σχηματισμού γαλαξιών, οι γαλαξίες αρχίζουν να παρουσιάζουν καλά σχηματισμένους δίσκους περίπου 6 δισ. χρόνια μετά το big Bang. To γεγονός πως βρέθηκε ένας τέτοιος δισκοειδής γαλαξίας όταν το σύμπαν είχε μόλις το 10% της τωρινής του ηλικίας υποδεικνύει πως πρέπει να κυριάρχησαν άλλες διαδικασίες ανάπτυξης.

ALMA radio image DLA0817g (Wolfe Disk), seen when the Universe was only 10% of its current age. Image credit: ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / M. Neeleman / AUI / NSF / S. Dagnello.

«Πιστεύουμε πως ο Wolfe Disk αναπτύχθηκε κυρίως μέσω της σταθερής συσσώρευσης ψυχρού αερίου» είπε ο Ξαβιέ Προτσάσκα, του University of California, Santa Cruz και άλλος ένας εκ των ερευνητών. «Ωστόσο ένα ερώτημα που παραμένει είναι πώς συγκεντρώθηκε μια τόσο μεγάλη μάζα αερίου διατηρώντας παράλληλα έναν σχετικά σταθερό, περιστρεφόμενο δίσκο».

Πηγές: Marcel Neeleman & J. Xavier Prochaska, et al. A Cold, Massive, Rotating Disk 1.5 Billion Years after the Big Bang. Nature, 2020 DOI: 10.1038/s41586-020-2276-y - https://news.ucsc.edu/2020/05/wolfe-disk.html - https://www.naftemporiki.gr/story/1602486/anakalupsi-ainigmatikou-galaksia-pou-amfisbitei-sumbatika-montela-sximatismou-galaksion

Οι πρώτες εικόνες από τη δημιουργία ενός εξωπλανήτη. Astronomers spot potential first evidence of new planet being born

Έναν μακρινό εξωπλανήτη που «γεννιέται» σε απόσταση 520 ετών φωτός, κοντά σε ένα άστρο στον Αστερισμό του Ηνιόχου, κατέγραψαν για πρώτη φορά αστρονόμοι, χάρη στο VLT (Very Large Telescope) του ESO (European Southern Observatory). Astronomers using the SPHERE (Spectro-Polarimetric High-contrast Exoplanet Research) instrument on ESO’s Very Large Telescope (VLT) have observed a protoplanetary disk around AB Aurigae, a very young star 531 light-years away in the constellation of Auriga, and spotted a prominent spiral structure with a ‘twist’ that marks the site where a planet may be forming. This image from VLT’s SPHERE instrument shows the protoplanetary disk around AB Aurigae. Image credit: ESO / Boccaletti et al.

Το «φυτώριο» όπου φαίνεται να δημιουργείται ο πλανήτης βρίσκεται γύρω από το άστρο ΑΒ Aurigae, σε έναν πυκνό δίσκο σκόνης και αερίων, όπου παρατηρήθηκε μια δομή σε σχήμα σπείρας με μια συστροφή (twist) που φαίνεται να σηματοδοτεί το μέρος όπου εκτιμάται πως σχηματίζεται ο νέος πλανήτης. Εάν ισχύουν όντως αυτά, τότε θα πρόκειται για την πρώτη φορά που εντοπίζονται απευθείας στοιχεία και ίχνη του σχηματισμού ενός «νεογέννητου» πλανήτη.

The protoplanetary disk around AB Aurigae: the image on the right is a zoomed-in version of the area indicated by a red square on the image on the left; it shows the inner region of the disk, including the very-bright-yellow ‘twist’ (circled in white) that scientists believe marks the spot where a planet is forming; this twist lies at about the same distance from AB Aurigae Neptune from the Sun; the blue circle represents the size of the orbit of Neptune. Image credit: ESO / Boccaletti et al.

«Πρέπει να παρατηρούμε πολύ νεαρά συστήματα για να πιάσουμε στα αλήθεια τη στιγμή που σχηματίζονται πλανήτες» τονίζει ο Άντονι Μποτσαλέτι, του Observatoire de Paris (PSL University, Γαλλία). Αν και οι αστρονόμοι έχουν ανακαλύψει χιλιάδες εξωπλανήτες και γνωρίζουν πως οι πλανήτες δημιουργούνται σε δίσκους σκόνης γύρω από νεαρά άστρα, λίγα είναι γνωστά ως τώρα για το πώς ακριβώς σχηματίζονται. Το ΑΒ Aurigae είναι ένα νεαρό άστρο, το οποίο παρέχει μια πολύτιμη ευκαιρία πάνω σε αυτό- και οι νέες παρατηρήσεις του VLT, που δημοσιεύτηκαν στο Astronomy & Astrophysics, παρέχουν πολύ σημαντικά στοιχεία.

Μέχρι τώρα οι αστρονόμοι δεν είχαν επαρκώς ευκρινείς και βαθιές εικόνες τέτοιων νεαρών δίσκων για να βρουν τη «συστροφή» που υποδεικνύει το σημείο όπου σχηματίζεται ένας πλανήτης. Επί της προκειμένης, οι νέες εικόνες δείχνουν το σπιράλ σκόνης και αερίου γύρω από το άστρο- το σπιράλ που σηματοδοτεί την ύπαρξη «νεογέννητων» πλανητών.

Παρατηρήσεις είχαν γίνει στο σύστημα του AB Aurigae πριν μερικά χρόνια, με το ΑLMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array, παρέχοντας τα πρώτα ίχνη ενός εν εξελίξει σχηματισμού πλανήτη γύρω από το άστρο. Στις εικόνες του ALMA οι επιστήμονες είχαν εντοπίσει δύο σπειροειδείς βραχίονες αερίων κοντά στο άστρο, εντός του εσώτερου τμήματος του δίσκου. Μετά, το 2019 και το 2020, ο Μποτσαλέτι και μια ομάδα αστρονόμων από τη Γαλλία, την Ταϊβάν, τις ΗΠΑ και το Βέλγιο επιχείρησαν να πιάσουν καλύτερη εικόνα μέσω του οργάνου SPHERE στο VLT στη Χιλή. Οι εικόνες αυτές ήταν οι πιο λεπτομερείς του συστήματος που έχουν τραβηχτεί ως τώρα.

This video starts by showing a wide-field view of a region of the sky in the constellation of Auriga. It then zooms in to show AB Auriga, a young star system where ESO’s Very Large Telescope has spotted signs of planet birth. Credit: ESO/Boccaletti et al./L. Calçada, Digitized Sky Survey 2, N. Risinger (skysurvey.org). Music: Konstantino Polizois

Με το ισχυρό σύστημα του SPHERE οι αστρονόμοι ήταν σε θέση να δουν το αχνό φως από μικρούς κόκκους σκόνης και εκπομπές από τον εσώτερο δίσκο- και να επιβεβαιώσουν την παρουσία δύο σπειροειδών βραχιόνων που είχαν εντοπιστεί πρώτα από το ALMA. Ακόμη, εντόπισαν την αξιοσημείωτη συστροφή, που δείχνει την ύπαρξη μιας διαδικασίας σχηματισμού πλανήτη στον δίσκο.

Πηγές: A. Boccaletti, E. Di Folco, E. Pantin, A. Dutrey, S. Guilloteau, Y. W. Tang, V. Piétu, E. Habart, J. Milli, T. L. Beck, A.-L. Maire. Possible evidence of ongoing planet formation in AB Aurigae. Astronomy & Astrophysics, 2020; 637: L5 DOI: 10.1051/0004-6361/202038008  - http://www.sci-news.com/astronomy/ongoing-planet-formation-ab-aurigae-system-08452.html - https://www.naftemporiki.gr/story/1601214/oi-protes-eikones-apo-ti-dimiourgia-enos-eksoplaniti

Οι πιθανότητες ύπαρξης νοήμονος ζωής σε άλλους πλανήτες. New study estimates the odds of life and intelligence emerging beyond our planet

Σύμφωνα με νέα έρευνα. In a new study published this week in the Proceeding of the National Academy of Sciences, Dr. David Kipping of Columbia University and Flatiron Institute used a statistical technique called Bayesian inference to estimate the odds of complex life and intelligence emerging beyond Earth. Credit: Amanda Carden

Από το γεωλογικό ιστορικό της Γης γνωρίζουμε πως η ζωή εμφανίστηκε σχετικά γρήγορα, μόλις το περιβάλλον του πλανήτη μας ήταν αρκετά σταθερό για να την υποστηρίξει. Επίσης, είναι γνωστό πως ο πρώτος πολυκύτταρος οργανισμός, που εξελίχθηκε οδηγώντας στον σημερινό πολιτισμό, χρειάστηκε πολύ περισσότερο για να εμφανιστεί- περίπου 4 δισ. χρόνια. Ωστόσο, είναι άγνωστο ακόμα το πώς εμφανίστηκε η ζωή και το τι μπορεί αυτό να συμβαίνει για τη ζωή αλλού στο σύμπαν.

Σε νέο επιστημονικό άρθρο που δημοσιεύτηκε στο Proceeding of the National Academy of Sciences ο Ντέιβιντ Κίπινγκ, επίκουρος καθηγητής στο Τμήμα Αστρονομίας του Columbia University in the City of New York, επιδεικνύει πώς μια ανάλυση με μια στατιστική τεχνική (Bayesian inference- Μπαγεσιανή ερμηνεία) θα μπορούσε να ρίξει φως στο πώς πολύπλοκη εξωγήινη ζωή μπορεί να έχει εξελιχθεί σε άλλους πλανήτες.

«Η ταχεία εμφάνιση ζωής και η βραδεία εξέλιξη της ανθρωπότητας, στο πλαίσιο του χρονοδιαγράμματος της εξέλιξης, σίγουρα δείχνουν πράγματα» είπε ο Κίπινγκ. «Αλλά σε αυτή τη μελέτη είναι δυνατόν να ποσοτικοποιήσουμε τι μας λένε τα γεγονότα».

Για την ανάλυσή του ο Κίπινγκ χρησιμοποίησε τη χρονολόγηση των παλαιότερων ιχνών ζωής και της εξέλιξης της ανθρωπότητας. Το ερώτημα ήταν πόσο συχνά θα μπορούσαμε να αναμένουμε την επανεμφάνιση της ζωής και της νοημοσύνης εάν η ιστορία της Γης επαναλαμβανόταν.

Ο Κίπινγκ πλαισίωσε το πρόβλημα από πλευράς τεσσάρων πιθανών απαντήσεων: Η ζωή είναι κοινή και συχνά αναπτύσσει νοημοσύνη, η ζωή είναι σπάνια μα συχνά αναπτύσσει νοημοσύνη, η ζωή είναι κοινή και σπάνια αναπτύσσει νοημοσύνη και η ζωή είναι σπάνια και σπάνια αναπτύσσει νοημοσύνη.

Η εν λόγω μέθοδος Μπαγεσιανής ερμηνείας – η οποία χρησιμοποιείται για την ενημέρωση/ ανανέωση της πιθανότητας μιας υπόθεσης καθώς καθίστανται διαθέσιμα στοιχεία ή νέες πληροφορίες- υποδηλώνει προηγούμενες πεποιθήσεις για το σύστημα το μοντέλο του οποίου έχουμε, και οι οποίες στη συνέχεια συνδυάζονται με δεδομένα για να παρουσιαστούν πιθανότητες αποτελεσμάτων.

«Η τεχνική είναι σαν να στοιχηματίζεις» είπε ο Κίπινγκ. «Ενθαρρύνει τις επανειλημμένες δοκιμές νέων στοιχείων έναντι της θέση σου, στην ουσία ένας θετικός κύκλος feedback για να εξελίσσεις τις εκτιμήσεις σου ως προς το ενδεχόμενο ενός γεγονότος».

Για αυτές τις τέσσερις υποθέσεις, ο Κίπινγκ χρησιμοποίησε Μπαγεσιανές μαθηματικές φόρμουλες για τις συγκρίνει μεταξύ τους. Όπως σημείωσε τα σενάρια όπου η ζωή είναι κοινό φαινόμενο είναι τουλάχιστον εννιά φορές πιθανότερα από αυτά όπου είναι σπάνιο.

Η ανάλυση βασίζεται σε στοιχεία πως η ζωή εμφανίστηκε μέσα σε 300 εκατομμύρια χρόνια από τον σχηματισμό των ωκεανών της Γης. Ο Κίπινγκ τονίζει πως η αναλογία είναι τουλάχιστον 9:1 ή υψηλότερη, ανάλογα με την πραγματική τιμή του πόσο συχνά αναπτύσσεται νοημοσύνη.

Το συμπέρασμά του είναι πως αν οι πλανήτες με συνθήκες και εξελικτικά χρονοδιαγράμματα παρόμοια με αυτά της Γης είναι κοινοί, τότε δεν θα ήταν καθόλου δύσκολο να εμφανιστεί ζωή και εκεί. Και ποιες θα ήταν οι πιθανότητες αυτά τα είδη να είναι πολύπλοκα, διαφοροποιημένα και νοήμονα; Εδώ η εκτίμηση είναι διαφορετική, με 3:2 πιθανότητες η νοημοσύνη να είναι σπάνια. Αυτό προκύπτει από τη σχετικά αργή εμφάνιση της ανθρωπότητας στο χρονικό διάστημα που η Γη ήταν/ είναι κατοικήσιμη, υποδεικνύοντας πως η ανάπτυξή της δεν ήταν ούτε εύκολη ούτε εξασφαλισμένη διαδικασία. «Αν ξαναπαίζαμε την ιστορία της Γης, η εμφάνιση της νοημοσύνης στην πραγματικότητα είναι κάπως μη πιθανή» όπως είπε σχετικά.

Ο ίδιος υποδεικνύει πως οι πιθανότητες στη μελέτη δεν είναι συντριπτικές- αρκετά κοντά στο 50:50- και τα ευρήματα αυτά θα έπρεπε να αντιμετωπίζονται απλά ως ένα ελαφρύ κίνητρο προς την κατεύθυνση μιας υπόθεσης.

Kipping uses Bayesian statistics to shed light on how extraterrestrial life might evolve in the Universe. Image credit: Dina Dee.

«Η ανάλυση δεν μπορεί να παρέχει βεβαιότητες ή εγγυήσεις, μόνο στατιστικές πιθανότητες με βάση αυτό που συνέβη εδώ στη Γη» είπε ο Κίπινγκ. «Ωστόσο είναι ενθαρρυντικό το ότι η πιθανότητα ενός σύμπαντος γεμάτου ζωή φαίνεται το καλύτερο στοίχημα. Η αναζήτηση νοήμονος ζωής σε κόσμους πέρα από τη Γη σε καμία περίπτωση δεν θα έπρεπε να αποθαρρύνεται».

Πηγές: David Kipping, An objective Bayesian analysis of life's early start and our late arrival, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.1921655117 - http://www.sci-news.com/astronomy/bayesian-statistics-likelihood-extraterrestrial-life-intelligence-08443.html - https://www.naftemporiki.gr/story/1600934/tis-pithanotites-uparksis-noimonos-zois-se-allous-planites-upologizei-nea-ereuna

Κική Δημουλά, «Κωνσταντίνου και Ελένης»

Paolo Veronese, The Dream of Saint Helena, c. 1570, oil on canvas, 197.5 x 115.6 cm. The National Gallery, London. Wikimedia Commons.

Κύριε

σού έφερα το πρόσφορο

ζεστή ακόμα η σάρξ με σφραγίδα

εδώ το χαρτονόμισμα να δώσεις κάτι στο κερί

που σου διαβάζει οδυρμούς εν περιλήψει

κι εδώ είναι το χαρτί με των ψυχών τα ονόματα.

Όσα μπορείς αγίασον.

Για την Ελένη κυρίως ενδιαφέρομαι

ήτανε κάποτε η μάνα μου. Τώρα δεν ξέρω

τι συγχωνεύσεις έκανες

αν σε κοινό αυλάκι ρέει

το ίδιο αίμα με το ξένο

αν το αδειάζεις ως απόβλητο

εκεί που υδρεύονται οι πίστεις

αν το επεξεργάζεσαι βαφή για τα τριαντάφυλλα

βαφή για τον θυμό των άυλων πραγμάτων

- να ρίχνεις καμιά στάλα από δαύτο

στο μαύρο που ’ναι οι πληγές - αίμα δικό τους είναι.

Ελένη. Να σ’ την δείξω μην την μπερδέψεις

με άλλες έτσι που κατάργησες τα επίθετα

κατάργησες τις ανομοιότητες.

Μόνο διακριτικό που τους απέμεινε

είναι πόσο τους ξέχασαν

και πόσο ακόμα τους θυμούνται.

Αλλά αυτό εσένα μάλλον σε μπερδεύει.

Το έργο σου εσύ το αναγνωρίζεις

απ’ το ευδιάκριτο εκείνο αδιακρίτως.

Ελένη Ελένη - άσε τον Αθανάσιον

τον έχω αναλάβει εγώ αυτόν

τον αναπαύω εγώ αυτόν σε πουπουλένια κλάματα.

Τη μάνα μου αγίασον.

Έλα πιο κάτω να σ’ την δείξω.

Είναι εκείνη η συρμάτινη φουρκέτα.

Διχαλωτή αιωρείται σαν κεραίες

σβησμένου αποτυπώματος μικρού σαλιγκαριού.

Έτσι έζησαν τα λιγοστά μαλλιά της.

Γυροφέρνοντας το σχήμα ενός κότσου

ίδιος με ασθενικό σαλιγκαριού καβούκι

που όλο ξεγλιστρούσαν και κατέρρεαν

αδύναμοι οι κύκλοι του απ’ τη περιέλιξή τους.

Και η φουρκέτα - συνέχισε μάνα για λίγο εσύ

να τρέξω εγώ να πιάσω τον κρυφτούλη ήχο

της πτώσης άφθαρτα όπως χτυπά

επάνω στην πλακόστρωτη την πατρική επιφάνειά μου.

Αυτή είναι, δες την καλά.

Κοίτα μη μου αγιάσεις ξένη μάνα

και γίνει η στοργική ορφάνια μου

μετά από τόσα χρόνια μητριά μου.

Fernand Khnopff, Avec Grégoire Le Roy. Mon coeur pleure d’autrefois ou Weeping for other days (1889), crayons de couleur et rehauts blancs sur papier, 50 x 29,5 cm, collection particulière. Wikimedia Commons.

Κική Δημουλά, «Η εφηβεία της λήθης», 1994