Ο καναπές συρρικνώνει τον εγκέφαλο! Being a couch potato shrinks the brain

Édouard Vuillard, Madame Hessel au Sofa, Madame Hessel on the Sofa, 1900. H καθιστική ζωή στη μέση ηλικία έχει πιθανώς αρνητική επίπτωση στην εγκεφαλική δομή και λειτουργία. Failing to exercise may shrink your brain, scientists have found. People with poor levels of physical fitness in their 30s and 40s were likely to have smaller brains two decades later.

Οι άνθρωποι που διάγουν καθιστική ζωή στη μέση ηλικία και δεν ασκούνται, έχουν αυξημένη πιθανότητα να διαθέτουν μικρότερο εγκέφαλο μετά από 20 χρόνια, στην τρίτη ηλικία, σύμφωνα με μια νέα αμερικανική επιστημονική έρευνα. Η μελέτη συσχετίζει την κακή σωματική «φόρμα» ενός μεσήλικα με τον μειωμένο όγκο του εγκεφάλου του ως ηλικιωμένου, άρα με την πρόωρη εγκεφαλική-νοητική γήρανσή του.

Η μελέτη

Brain shrinkage is a major factor in early cognitive decline, dementia and even premature death, experts warn.

Ερευνητές, με επικεφαλής τη Νικόλ Σπαρτάνο της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Βοστώνης μελέτησαν στοιχεία για 1.583 ανθρώπους με μέση ηλικία 40 ετών, που δεν είχαν άνοια ή καρδιοπάθεια. Οι συμμετέχοντες έκαναν τεστ κόπωσης και αντοχής σε «διάδρομο», καθώς και έλεγχο του εγκεφάλου τους με την μέθοδο της μαγνητικής νευροαπεικόνισης. Όσο χειρότερη ήταν η επίδοση των ατόμων στο «διάδρομο», τόσο μικρότερος ήταν ο όγκος του εγκεφάλου τους μετά από δύο δεκαετίες.

Οι άνθρωποι που ανέβαζαν πιο γρήγορα καρδιακούς παλμούς και αρτηριακή πίεση κατά την άσκηση, ήταν πιθανότερο να έχουν μικρότερο εγκέφαλο ως ηλικιωμένοι. Όσοι δεν ασκούνται σωματικά στη μέση ηλικία, είναι αυτοί που συνήθως εμφανίζουν γρήγορη υπέρταση και ταχυπαλμία, ακόμη και με σχετικά ήπια άσκηση.

Η Σπαρτάνο επεσήμανε πάντως πως η μελέτη διαπίστωσε μεν μια σαφή συσχέτιση ανάμεσα στη «φόρμα» κάποιου ως μεσήλικα και στο μέγεθος του εγκεφάλου του μετά από χρόνια, χωρίς όμως να αποδεικνύει πως υπάρχει σχέση αιτίου-αιτιατού ανάμεσά τους. Η μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Neurology».

To CERN μαγειρεύει την «αρχέγονη σούπα» του Σύμπαντος. The universe's primordial soup flowing at CERN

Νέο πείραμα έδειξε ότι το πλάσμα κουάρκ-γλουονίων συμπεριφέρεται περισότερο σαν υγρό παρά σαν αέριο. A few billionths of a second after the Big Bang, the universe was made up of a kind of extremely hot and dense primordial soup. Now, researchers have recreated that soup in miniature format at the Large Hadron Collider (pictured) at Cern in Geneva, Switzerland.

Μερικά δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, η ύλη όπως την γνωρίζουμε δεν είχε σχηματιστεί ακόμα -ολόκληρο το Σύμπαν ήταν μια καυτή «αρχέγονη σούπα», την οποία κατάφεραν να μετρήσουν σε νέα επίπεδα ακρίβειας ερευνητές του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο ευρωπαϊκό εργαστήριο CERN.

Η παράξενη αυτή μορφή της ύλης μπορεί να υπάρξει μόνο σε ακραίες συνθήκες και αποτελείται από θεμελιώδη σωματίδια, κυρίως κουάρκ και γλουόνια, γι΄αυτό και ονομάζεται επίσημα «πλάσμα κουαρκ-γλουονίων»

Τα κουάρκ είναι τα σωματίδια από τα οποία αποτελούνται τα πρωτόνια και τα νετρόνια, ενώ τα γλουόνια είναι οι φορείς της ισχυρής πυρηνικής δύναμης που συνδέει τα κουάρκ μεταξύ τους. Το πλάσμα κουάρκ-γλουονίων σχηματίζεται όταν τα πρωτόνια και τα νετρόνια «λιώνουν» σε συνθήκες ακραίας θερμοκρασίας ή πίεσης.

Το πλάσμα κουαρκ-γλουονίων αναδημιουργήθηκε για πρώτη φορά στο εργαστήριο το 2000 και πιο πρόσφατα στον LHC. Το 2012, μάλιστα, η «αρχέγονη σούπα» του CERN ξεπέρασε κάθε ρεκόρ θερμοκρασίας, πάνω από 5 τρισεκατομμύρια βαθμούς Κελσίου.

Στο νέο πείραμα, οι ερευνητές του CERN ανάγκασαν άτομα μολύβδου να συγκρουστούν μετωπικά στην υπόγεια κυκλική σήραγγα του επιταχυντή, ακριβώς κάτω από τα σύνορα Ελβετίας-Γαλλίας. Οι συγκρούσεις πραγματοποιήθηκαν με ενέργεια 5,02 ΤeV (τρισεκατομμύρια ηλεκτρονιοβόλτ), το μέγιστο επίπεδο ισχύος που επιτρέπει ο LHC, και εξετάστηκαν με τον ανιχνευτή ALICE του συστήματος.

You Zhou, who is a postdoctoral researcher in the ALICE research group at the Niels Bohr Institute, has, together with a small, fast-working team of international collaboration partners, led the analysis of the new data and measured how the quark-gluon plasma flows and fluctuates. It has been an impressively quick analysis of a very complex phenomenon and they have achieved a remarkable result.

«Η ανάλυση των συγκρούσεων μας επιτρέπει για πρώτη φορά να μετρήσουμε τα ακριβή χαρακτηριστικά του πλάσματος κουάρκ-γλουονίων στη μέγιστη ενέργεια και να προσδιορίσουμε το πώς ρέει» εξηγεί ο Γιου Τσου, μεταδιδακτορικός ερευνητής του Ινστιτούτου «Νιλς Μπορ» στη Δανία και μέλος της ομάδας του ALICE.

Τα νέα ευρήματα

Researchers have recreated the universe's primordial soup in miniature format by colliding lead atoms with extremely high energy in the 27 km long particle accelerator. The primordial soup is a so-called quark-gluon plasma and researchers have measured its liquid properties with great accuracy at the LHC's top energy. The figure shows how a small, elongated drop of quark-gluon plasma is formed when two atomic nuclei hit each other a bit off center. The angular distribution of the emitted particles makes it possible to determine the properties of the quark-gluon plasma, including the viscosity. Credit: State University of New York

Η μελέτη εστιάστηκε στις συλλογικές ιδιότητες του πλάσματος και επιβεβαίωσε ότι, ακόμα και σε αυτά τα ακραία επίπεδα ενέργειας, η αρχέγονη σούπα συμπεριφέρεται περισσότερο σαν υγρό παρά σαν αέριο. Για πρώτη φορά οι ερευνητές κατάφεραν μάλιστα να μετρήσουν το ιξώδες αυτού του εξωτικού υγρού, δηλαδή να μετρήσουν το πόσο παχύρρευστο είναι.

Το πείραμα, εξηγεί η ερευνητική ομάδα, βασίστηκε στο γεγονός ότι, όταν δύο σφαιρικά άτομα μολύβδου συγκρουστούν όχι εντελώς μετωπικά αλλά ελαφρώς εκτός κέντρου, το πλάσμα που παράγεται δεν έχει σφαιρικό αλλά μακρόστενο σχήμα σαν μπάλα του ράγκμπι.

Αυτό σημαίνει ότι η διαφορά πίεσης ανάμεσα στο κέντρο του πλάσματος και την επιφάνειά του αλλάζει ανάλογα με τη γωνία υπό την οποία κοιτάει κανείς το πλάσμα. Οι διαφορές αυτές επέτρεψαν στους ερευνητές να εξετάσουν τη διόγκωση και τη ροή του πλάσματος, έστω και στιγμιαία.

«Είναι αξιοσημείωτο ότι μπορέσαμε να συλλέξουμε τόσο ακριβείς μετρήσεις σε μια σταγόνα "αρχέγονου Σύμπαντος" που έχει ακτίνα περίπου ένα εκατομμυριοστό του δισεκατομμυριοστού του μέτρου» σχολιάζει ο καθηγητής Γενς Γιέργκεν Γκορντχόγιε, επικεφαλής της ομάδας του ALICE στο Ινστιτούτο «Νιλς Μπορ».

«Τα αποτελέσματα βρίσκονται σε απόλυτη συμφωνία με τους νόμους της υδροδυναμικής, δηλαδή της θεωρίας των ρεόντων υγρών, και δείχνει ότι το πλάσμα κουάρκ-γλουονίων συμπεριφέρεται σαν υγρό. Είναι όμως ένα πολύ ειδικό υγρό, το οποίο δεν αποτελείται από μόρια όπως το νερό, αλλά από τα θεμελιώδη σωματίδια κουάρκ και γλουόνια» εξηγεί.

Και προσθέτει ότι η ομάδα του είναι τώρα έτοιμη να μελετήσει αυτήν την κατάσταση της ύλης σε νέα επίπεδα ακρίβειας και να κοιτάξει έτσι ακόμα πιο πίσω στο χρόνο.

Τα άλογα αναγνωρίζουν τα ανθρώπινα συναισθήματα. Horses can recognise human emotion, new study shows

Diego Vélasquez, Le Prince Baltasar Carlos à Cheval, 1635. Τα άλογα καταλαβαίνουν όπως φαίνεται τα βασικά ανθρώπινα συναισθήματα και πιθανώς ανταποκρίνονται αναλόγως. Psychologists have shown for the first time that horses are able to distinguish between positive and negative human facial expressions.

Τα άλογα είναι σε θέση να διακρίνουν ανάμεσα σε χαρούμενα και θυμωμένα πρόσωπα ανθρώπων, σύμφωνα με μια νέα βρετανική επιστημονική έρευνα, που για πρώτη φορά επιβεβαιώνει ότι τα εν λόγω ζώα αναγνωρίζουν τα ανθρώπινα συναισθήματα, τουλάχιστον κάποια από αυτά.

Τα τεστ

Horses and humans can both raise the skin above their eyes, as seen in this video.

Ερευνητές του Πανεπιστημίου του Σάσεξ πραγματοποίησαν τεστ σε 28 άλογα ιπποδρομιών. Οι επιστήμονες έδειξαν στα ζώα μεγάλες φωτογραφίες άγνωστων ανδρικών προσώπων και επιβεβαίωσαν ότι τα άλογα αντιδρούσαν, θετικά ή αρνητικά, ανάλογα με τα συναισθήματα των ανθρώπων. Όταν το άλογο αντιδρά αρνητικά, τότε κοιτάζει κάτι κυρίως με το αριστερό μάτι του, το οποίο αντιστοιχεί στο δεξί ημισφαίριο του εγκεφάλου του, που επεξεργάζεται τα αρνητικά ερεθίσματα. Ανάλογη αριστερόστροφη αντίδραση έχουν και άλλα θηλαστικά, όταν κάτι δεν τους αρέσει ή τους φοβίζει.

Εκτός από τις φωτογραφίες, οι επιστήμονες επιβεβαίωσαν τις αντιδράσεις των αλόγων, καταγράφοντας τους παλμούς της καρδιάς τους, οι οποίοι αυξάνονταν σημαντικά στη θέα θυμωμένων ανθρώπινων προσώπων, μία ένδειξη αυξημένου στρες. Οι επιστήμονες επεσήμαναν ότι τα άλογα αντιδρούν πιο έντονα στα αρνητικά παρά στα θετικά ερεθίσματα, πράγμα αναμενόμενο, καθώς ανέκαθεν έπρεπε να αναγνωρίζουν τις απειλές στο περιβάλλον τους.

Παρόμοια ευρήματα έχουν βρεθεί σε πρόσφατη μελέτη σε σκύλους. Οι βιολόγοι πιστεύουν ότι τα άλογα και οι σκύλοι μάλλον είχαν μια έμφυτη ικανότητα αναγνώρισης συναισθημάτων άλλων ζώων του είδους τους, την οποία επέκτειναν στους ανθρώπους για λόγους προσαρμογής, όταν εξημερώθηκαν από αυτούς. Η μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Biology Letters».

Βρέθηκαν εκατοντάδες κρυμμένοι γειτονικοί γαλαξίες. Scientists discover hidden galaxies behind the Milky Way

Η ανακάλυψη θα λύσει ένα μεγάλο κοσμικό γρίφο για τις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις στο Σύμπαν. Καλλιτεχνική απεικόνιση των εκατοντάδων άγνωστων μέχρι σήμερα γαλαξιών. Almost 900 hidden nearby galaxies have been studied by an international team of astronomers, shedding new light on the Great Attractor — a diffuse concentration of mass 250 million light-years away, that’s pulling our Milky Way Galaxy, and thousands of other galaxies towards it. n artist’s impression of the galaxies found in the ‘Zone of Avoidance.’ Image credit: ICRAR.

Διεθνής ομάδας αστρονόμων ανακάλυψε εκατοντάδες γειτονικούς μας γαλαξίες που παρέμεναν όμως μέχρι σήμερα κρυμμένοι. Η ανακάλυψη αυτή αναμένεται να δώσει λύση σε ένα μεγάλο κοσμικό γρίφο που προκαλεί πονοκέφαλο στους επιστήμονες εδώ και δεκαετίες.

Το βαρυτικό μυστήριο

There's a strange place in the sky where everything is attracted. And unfortunately, it's on the other side of the Milky Way, so we can't see it. What could be doing all this attracting?

Το 1990, οι αμερικανοί αστρονόμοι Άλαν Ντρέσλερ και Σάντρα Φέμπερ υποστήριξαν ότι ο Γαλαξίας μαζί με τους γειτονικούς του ρέουν προς αυτή την κατεύθυνση σαν ένας ουράνιος ποταμός που έλκεται από το βαρυτικό πεδίο μιας μεγάλης συγκέντρωσης μάζας, που ονομάστηκε «Μεγάλος Ελκυστής». Υπολογίζεται ότι η μάζα του Μεγάλου Ελκυστη είναι ίση με εκείνη με εκείνη 5x1016 άστρων σαν τον Ήλιο. Ο Μεγάλος Ελκυστής απέχει 150-250 εκ. έτη φωτός από εμάς και το μεγαλύτερο μέρος του είναι καλυμμένο από τη σκόνη του δικού μας γαλαξία. Ο Μεγάλος Ελκυστής φαίνεται να έλκει προς το μέρος του τον γαλαξία μας, μαζί με χιλιάδες άλλους γαλαξίες, με μια πανίσχυρη ελκτική δύναμη. Το φαινόμενο προσπαθούν ανεπιτυχώς μέχρι σήμερα να εξηγήσουν οι επιστήμονες

Η ανακάλυψη

An animation showing the location of the galaxies discovered in the 'Zone of Avoidance'. Until now this region of space has remained hidden from view because of the gas and dust of the Milky Way which blocks light at optical wavelengths from reaching telescopes on Earth. By using CSIRO's Parkes radio telescope to detect radio waves that can travel through our galaxy's gas and dust, hundreds of new galaxies have been found in the region of space known to astronomers as the 'Zone of Avoidance'. This animation has been created using the actual positional data of the new galaxies and randomly populating the region with galaxies of different sizes, types and colours.

Ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον καθηγητή Λίστερ Στέϊβλι-Σμιθ του Πανεπιστημίου της Δυτικής Αυστραλίας και του Διεθνούς Κέντρου Έρευνας στη Ραδιο-Αστρονομία (ICRAR) κατάφεραν να εντοπίσουν στην επίμαχη περιοχή 883 γαλαξίες, από τους οποίους το ένα τρίτο ήταν άγνωστοι μέχρι σήμερα. Η ανακάλυψη έγινε με τη χρήση του μεγάλου ραδιοτηλεσκοπίου Παρκς διαμέτρου 64 μέτρων που είναι εγκατεστημένο στην Αυστραλία

Αν και απέχουν 250 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη - σχετικά μικρή απόσταση για τα αστρονομικά δεδομένα- οι εν λόγω γαλαξίες ήταν μέχρι σήμερα αόρατοι εξαιτίας του δικού μας γαλαξία, που εμποδίζει τις αστρονομικές παρατηρήσεις, παρεμβάλλοντας πυκνά στρώματα άστρων και διαστρικής σκόνης. «Ο γαλαξίας μας είναι πολύ όμορφος φυσικά, αλλά μπλοκάρει τελείως τη θέα των πιο μακρινών γαλαξιών πίσω του» ανέφερε ο Σμιθ.

Η έλξη    

Η ανακάλυψη μπορεί επίσης να ρίξει στο φως στο μυστήριο του Μεγάλου Ελκυστή. «Στην πραγματικότητα δεν καταλαβαίνουμε τι προκαλεί αυτή τη βαρυτική έλξη πάνω στον γαλαξία μας ή από πού προέρχεται. Αυτό που ξέρουμε, είναι ότι ο γαλαξίας μας κινείται προς μια περιοχή με ταχύτητα πάνω από δύο εκατομμύρια χιλιόμετρα την ώρα», δήλωσε ο Στέιβλι-Σμιθ.

Οι ερευνητές επεσήμαναν ότι, αφού κάθε γαλαξίας περιέχει περίπου 100 δισεκατομμύρια άστρα, η ανακάλυψη εκατοντάδων νέων γαλαξιών πίσω από τον δικό μας αποκαλύπτει μια τεράστια μάζα άγνωστη έως τώρα. Τα νέα δεδομένα μπορεί να επιτρέψουν στους ειδικούς να βρουν απαντήσεις σε αυτή την κοσμική σπαζοκεφαλιά. Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Astronomical Journal».

Πλούτωνας: Παγόβουνα κολυμπούν σε θάλασσα από άζωτο. Pluto’s Mysterious, Floating Hills

Τα παγόβουνα διακρίνονται ως εξογκώματα πάνω στον επίπεδο πάγο αζώτου. Hills of water ice on Pluto ‘float’ in a sea of frozen nitrogen and move over time like icebergs in Earth’s Arctic Ocean—another example of Pluto’s fascinating geological activity. Credits: NASA/JHUAPL/SwRI

Επτά μήνες μετά το ιστορικό πέρασμα της αποστολής New Horizons από τον Πλούτωνα, η μετάδοση των δεδομένων συνεχίζεται και φέρνει νέες ανακαλύψεις: μεγάλα κομμάτια από πάγο νερού δείχνουν να επιπλέουν σε μια «θάλασσα» από μαλακό πάγο αζώτου. Τα μεγάλα, απομονωμένα κομμάτια πάγου θυμίζουν τα παγόβουνα στον Αρκτικό Ωκεανό της Γης, σχολιάζει η NASA σε ανακοίνωσή της.

Τα εξωγήινα παγόβουνα βρίσκονται περίπου στο κέντρο του Sputnik Planum, μιας αχανούς, λευκής πεδιάδας που τυχαίνει να έχει σχήμα καρδιάς. Πρόκειται ουσιαστικά για μια επίπεδη έκταση καλυμμένη με πάγο αζώτου.

Transmitted to Earth on Dec. 24, 2015, this image from the Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) extends New Horizons’ highest-resolution swath of Pluto to the center of Sputnik Planum, the informally named plain that forms the left side of Pluto’s “heart.” Mission scientists believe the pattern of the cells stems from the slow thermal convection of the nitrogen-dominated ices. The darker patch at the center of the image is likely a dirty block of water ice “floating” in denser solid nitrogen, and which has been dragged to the edge of a convection cell. Also visible are thousands of pits in the surface, which scientists believe may form by sublimation. Image is about 45 miles (72 kilometers) wide. Credits: NASA/JHUAPL/SwRI

Έξω από την πεδιάδα, βουνά με ύψος αρκετών χιλιομέτρων πιστεύεται ότι αποτελούνται από πάγο νερού, σκληρό σαν πέτρα στην βαθιά κατάψυξη του Πλούτωνα. Τα παγόβουνα είναι πιθανώς κομμάτια αυτών των βουνών, τα οποία παρασύρονται από ποτάμια παγωμένου αζώτου, αντίστοιχα με τους παγετώνες της Γης.

Το παγωμένο άζωτο είναι πιο πυκνό από τον πάγο νερού, γι΄αυτό και τα παγόβουνα ουσιαστικά επιπλέουν πάνω στο Sputnik Planum. Το άζωτο της πεδιάδας κινείται λόγω ρευμάτων μεταφοράς θερμότητας, τα οποία παρασύρουν και τα παγόβουνα και σε ορισμένες περιπτώσεις τα συγκεντρώνουν σε ομάδες. Ορισμένες από αυτές έχουν πλάτος 20 χιλιόμετρα.

NASA’s New Horizons spacecraft continues to transmit the sharpest views of Pluto that it obtained (and recorded) during its July 14, 2015 flyby.  The newest image, returned on Dec. 24, extends New Horizons’ highest-resolution swath of Pluto to the center of the informally named Sputnik Planum, and nearly completes the set of highest-resolution images taken by New Horizons. The pictures are part of a sequence taken near New Horizons’ closest approach to Pluto, with resolutions of about 250-280 feet (77-85 meters) per pixel – revealing features smaller than half a city block on Pluto’s surface. The images illustrate the polygonal or cellular pattern of the plains, which are thought to result from the convective churning of a deep layer solid, but mobile, nitrogen ice. The images shown here form a strip 50 miles (80 kilometers) wide and more than 400 miles (700 kilometers) long, trending from the northwestern shoreline of Sputnik Planum and out across its icy plains. They were made with the telescopic Long Range Reconnaissance Imager (LORRI) aboard New Horizons, from a range of approximately 10,000 miles (17,000 kilometers), about 15 minutes before New Horizons’ closest approach to Pluto. The surface of Sputnik Planum appears darker toward the shore (at top), possibly implying a change in composition or surface texture. The occasional raised, darker blocks at the cell edges are probably dirty water “icebergs” that are floating in denser solid nitrogen. The images are six times better than the resolution of the global Pluto map New Horizons obtained, and five times better than the best images of Pluto’s cousin Triton, Neptune’s large moon, obtained by Voyager 2 in 1989. Credits:  NASA/JHUAPL/SwRI

Τα παγόβουνα που διακρίνονται στο άκρο της πεδιάδας δεν αποκλείεται να έχουν «προσαράξει» λόγω του μικρού πάχους του πάγου αζώτου, εκτιμούν οι ερευνητές του New Horizons. Η παραπάνω εικόνα αντιστοιχεί σε μια περιοχή με μήκος 500 χιλιόμετρα και πλάτος 340.

Ελήφθη από απόσταση 16.000 χιλιομέτρων, περίπου 12 λεπτά πριν φτάσει το New Horizons στην ελάχιστη απόστασή του από τον Πλούτωνα στις 14 Ιουλίου. Το σκάφος έχει πλέον προσπεράσει τον πλανήτη-νάνο και κινείται προς ένα άλλο αντικείμενο της λεγόμενης Ζώνης του Κάιπερ, έναν δακτύλιο από παγωμένα σώματα πέρα από την τροχιά του Ποσειδώνα. Λόγω της μεγάλης απόστασης από τη Γη αλλά και του μικρού εύρους ζώνης των ραδιοεπικοινωνιών, η μετάδοση των δεδομένων που συλλέχθηκαν θα συνεχιστεί για αρκετούς ακόμα μήνες.

Τα ηφαίστεια «έκαψαν» το Βυζάντιο. 125-year mini ice age linked to the plague and fall of empires

Απότομες κλιματικές αλλαγές οδήγησαν στην κατάρρευση της αυτοκρατορίας. Winter was coming. In AD 536, the first of three massive volcanic eruptions ushered in a mini ice age. It coincided with an epidemic of the plague, the decline of the eastern Roman Empire, and sweeping upheavals across Eurasia. Empires caught a chill. New York Historical Society/Getty

Μία ξαφνική παρατεταμένη -και όχι σύντομη όπως θεωρείτο μέχρι σήμερα- περίοδος κρύου στο βόρειο ημισφαίριο κατά τον 6ο και 7ο αιώνα, μεταξύ 536 και 660 μ.Χ., συνέβαλε σε δραματικές κοινωνικές αναστατώσεις με αποτέλεσμα την εξασθένηση της Βυζαντινής Αυτοκρατορίας και την επέκταση των Αράβων. Αυτό είναι το συμπέρασμα μιας νέας επιστημονικής έρευνας, που για πρώτη φορά ονομάζει αυτή την περίοδο «Μικρή Εποχή των Παγετώνων της Ύστερης Αρχαιότητας».

Οι μαρτυρίες των δέντρων

The year of darkness. In the year 536 the sun dimmed and the world shivered, leading to famine, plague and the fall of empires. New clues point to an double-whammy apocalypse. “The sun began to be darkened by day and the moon by night, while the ocean was tumultuous with spray from the 24th of March in this year till the 24th of June in the following year… And, as the winter was a severe one, so much so that from the large and unwonted quantity of snow the birds perished… there was distress… among men… from the evil things”. Zacharias of Mytilene (Chronicle, 9.19, 10.1) (Image: Alain Willaume/Tendance Floue)

Ερευνητές του διεθνούς διεπιστημονικού προγράμματος "Past Global Changes-PAGES" (Παρελθούσες Παγκόσμιες Μεταβολές), με επικεφαλής τον δενδροκλιματολόγο Ουλφ Μπίντγκεν του Ελβετικού Ομοσπονδιακού Ινστιτούτου Ερευνών χρησιμοποίησαν της τεχνική της μελέτης δακτυλίων δέντρων από τις Ευρωπαϊκές 'Αλπεις και τα Όρη Αλτάι (όπου συναντιούνται Ρωσία, Κίνα, Μογγολία και Καζακστάν), για να δείξουν ότι η εν λόγω περίοδος υπήρξε ασυνήθιστα κρύα σε όλη την Ευρώπη και την Ασία, σε σχέση με τα προηγούμενα 2.000 χρόνια.

Η κλιματική αλλαγή αποδίδεται κυρίως σε μια σειρά από μεγάλες ηφαιστειακές εκρήξεις, που συνέβησαν διαδοχικά κατά τα έτη 536, 540 και 547 μ.Χ. Η μαζική συσσώρευση σωματιδίων στην ατμόσφαιρα μπλόκαρε τις ακτίνες του Ήλιου και έριξε τη θερμοκρασία για δεκαετίες κατά περίπου τέσσερις βαθμούς Κελσίου. Επιπλέον, οι εκρήξεις ηφαιστείων συνέπεσαν με ένα «ηλιακό ελάχιστο», δηλαδή με μια περιοδική μεγάλη μείωση της ηλιακής ακτινοβολίας. Εξαιτίας όλων αυτών, ο Μπίντσεν έκανε λόγο για «την πιο δραματική πτώση της θερμοκρασίας στο βόρειο ημισφαίριο εδώ και 20 αιώνες».

Λιμοί και επιδημίες

Το Βυζάντιο φαίνεται ότι έπεσε θύμα σφοδρών κλιματικών αλλαγών.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, η ξαφνική ψύχρανση του κλίματος αποτέλεσε ένα σημαντικό -και παραγνωρισμένο μέχρι σήμερα- περιβαλλοντικό παράγοντα, που προκάλεσε μαζική καταστροφή των γεωργικών καλλιεργειών και πείνα σε μεγάλους πληθυσμούς. Παράλληλα, μεταξύ 541 και 543 μ.Χ., η Κωνσταντινούπολη επλήγη από επιδημία πανώλης που σκότωσε εκατομμύρια ανθρώπους.

Το αποτέλεσμα ήταν μια σειρά από έντονες κοινωνικές αναστατώσεις στο εσωτερικό του Βυζαντίου, που το κατέστησαν πιο ευάλωτο στις επιδρομές από τους Σλάβους, αλλά κυρίως από την τότε ανερχόμενη δύναμη, τους Άραβες. Σύμφωνα μάλιστα με τους ερευνητές, την ίδια περίοδο που το Βυζάντιο περνούσε τα πάνδεινα, η Αραβική χερσόνησος δεχόταν τις μεγαλύτερες βροχές των τελευταίων αιώνων, πράγμα που οδήγησε σε άνθηση των γεωργικών καλλιεργειών και γενικότερα στην ανάπτυξη της περιοχής, διευκολύνοντας έτσι τα επεκτατικά και εξισλαμιστικά σχέδια των Αράβων. Ως μήνυμα για το παρόν και το μέλλον, οι ερευνητές τόνισαν ότι οι ξαφνικές κλιματολογικές μεταβολές, ανά πάσα στιγμή, μπορούν να φέρουν τα πάνω-κάτω σε κοινωνίες και πολιτικά συστήματα. Η μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature Geosciences».

Φουντώνουν οι φήμες για ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων. After gravitation-wave rumors, it’s getting close to go time for Advanced LIGO results

Ερευνητές του αμερικανικού πειράματος LIGO ετοιμάζονται να κάνουν τις σχετικές ανακοινώσεις. Optics technician Gary Traylor uses a light to inspect one of the laser-reflecting mirrors at the LIGO facility in Livingston, La. (Credit: Matt Heintze / Caltech / MIT / LIGO Lab)

Ερευνητές του αμερικανικού πειράματος LIGO ετοιμάζονται να ανακοινώσουν, πιθανώς εντός της εβδομάδας, ότι ανίχνευσαν για πρώτη φορά τα περιβόητα βαρυτικά κύματα του Άλμπερτ Αϊνστάιν -αυτό τουλάχιστον λέει το τελευταίο ακαδημαϊκό κουτσομπολιό, και κάποιοι μάλιστα ήδη μιλούν για το επόμενο Νόμπελ.

Τι κυκλοφορεί

It's just a rumor, but if specificity is any measure of credibility, it might just be right. For weeks, gossip has spread around the Internet that researchers with the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) have spotted gravitational waves—ripples in space itself set off by violent astrophysical events. In particular, rumor has it that LIGO physicists have seen two black holes spiraling into each other and merging. But now, an email message that ended up on Twitter adds some specific numbers to those rumors. The author says he got the details from people who have seen the manuscript of the LIGO paper that will describe the discovery.

Ο τελευταίος που ρίχνει τροφή στις φήμες των τελευταίων μηνών είναι ο Κλίφορντ Μπέργκες, θεωρητικός φυσικός του διάσημου Perimeter Institute στο Γουοτερλού του Καναδά και του γειτονικού Πανεπιστημίου McMaster. O Μπέργκες έστειλε email στους συναδέλφους και φοιτητές του, ενημερώνοντάς τους ότι η επίσημη ανακοίνωση της ανακάλυψης μάλλον θα γίνει στις 11 Φεβρουαρίου στην επιθεώρηση «Nature». Ο ίδιος το έμαθε από «κατασκόπους» που έχουν δει το κείμενο της δημοσίευσης, λέει ο καθηγητής, κλείνοντας το μήνυμα με ένα ενθουσιώδες «Ζήτω! (ελπίζω)».

Το email σύντομα διαδόθηκε, καθώς αναρτήθηκε στο Twitter από συνάδελφο του υπό τη μορφή συνημμένης εικόνας. Όπως γράφει ο Μπέργκες, οι ερευνητές του LIGO θα αναφέρουν ότι η στατιστική αξιοπιστία της ανακάλυψης φτάνει τα «5,1 σίγμα», πάνω από το όριο των 5 σίγμα που θεωρείται συνήθως το στάνταρτ για την επιβεβαίωση ανακαλύψεων στο χώρο της σωματιδιακής φυσικής.

«Αν είναι αλήθεια, τότε έχουμε 90% πιθανότητα ότι θα κερδίσει το φετινό Νόμπελ Φυσικής. [Η σημασία της ανακάλυψης] είναι τεράστια, πέρα από κάθε κλίμακα» σχολίασε ο ερευνητής στο δικτυακό τόπο της επιθεώρησης «Science». Τα βαρυτικά κύματα είναι κυματισμοί που δημιουργούνται στον χωροχρόνο από βίαια κοσμικά φαινόμενα και διαδίδονται στο διάστημα με την ταχύτητα του φωτός.

Η ύπαρξή τους είχε προβλεφθεί το 1916 από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν, ως συνέπεια της Γενικής Σχετικότητας, μέχρι σήμερα όμως δεν έχει επιβεβαιωθεί. Οι δύο γιγάντιοι ανιχνευτές LIGO -ένας στην πολιτεία της Ουάσινγκτον και ένας ακόμα στη Λουιζιάνα- αναβαθμίστηκαν πρόσφατα, και θεωρητικά μπορούν να ανιχνεύσουν αμυδρές παραμορφώσεις του χωροχρόνου που πηγάζουν από απόσταση περίπου 88 εκατομμυρίων ετών φωτός.

Τον Μάρτιο του 2015, η ερευνητική κοινότητα είχε αναστατωθεί από φήμες για ανακάλυψη ενός ιδιαίτερου είδους βαρυτικών κυμάτων, τα οποία πρέπει να εμφανίστηκαν μια στιγμή μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η μελέτη όμως τέθηκε υπό αμφισβήτηση, και ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων μένει ανεπιβεβαίωτη. Τουλάχιστον μέχρι στιγμής.

Τι είναι τα βαρυτικά κύματα και οι ανιχνευτές LIGO

Η ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων θα αποτελέσει μια από τις σημαντικότερες ανακαλύψεις στην ιστορία της Φυσικής. Εδώ και μερικές εβδομάδες κυκλοφορούν στο διαδίκτυο φήμες ότι το πείραμα LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) ανίχνευσε βαρυτικά κύματα που προκλήθηκαν από ένα διπλό σύστημα μαύρων τρυπών που περιφέρονταν η μία γύρω από την άλλη, προκαλώντας διαταραχές στη γεωμετρία του χωρόχρονου. Σύμφωνα με την τελευταία διαρροή, που δημοσιεύει το sciencemag.org, οι δυο μαύρες τρύπες που στροβιλίστηκαν μεταξύ τους και συγχωνεύθηκαν είχαν 29 και 36 ηλιακές μάζες αντίστοιχα, για να καταλήξουν σε μια μαύρη τρύπα 62 ηλιακών μαζών. Η στατιστική των πειραματικών δεδομένων είναι 5,1σ (ακρίβεια 5σ σημαίνει ότι υπάρχει πιθανότητα 1 στα 3,5 εκατομμύρια το γεγονός να μην είναι πραγματικό) που είναι αρκετή για να γίνει η ανακάλυψη αποδεκτή από την επιστημονική κοινότητα.

Με τις φήμες να φουντώνουν και πάλι για την πρώτη, ιστορική ανίχνευση των λεγόμενων βαρυτικών κυμάτων, ας ρίξουμε μια ματιά σε αυτήν την ανεπιβεβαίωτη πρόβλεψη του Αϊνστάιν, αλλά και τα γιγάντια μηχανήματα που προσπαθούν να τον δικαιώσουν. Κοντολογίς, τα βαρυτικά κύματα είναι ρυτιδώσεις στην ίδια την υφή του χωροχρόνου -κύματα που πηγάζουν από βίαια κοσμικά φαινόμενα και διαδίδονται στο Σύμπαν με την ταχύτητα του φωτός.

Γραμμικά πολωμένο βαρυτικό κύμα.

Η ύπαρξή τους είχε προβλεφθεί το 1916 από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν ως συνέπεια της Γενικής Σχετικότητας.  Ο μεγάλος φυσικός είχε υπολογίσει ότι η επιτάχυνση σωμάτων μεγάλης μάζας, όπως μαύρες τρύπες και άστρα νετρονίων που πέφτουν σπειροειδώς το ένα προς το άλλο και τελικά συγκρούονται, πρέπει να δημιουργούν ομόκεντρα κύματα στο χωροχρόνο. Ονομάστηκαν βαρυτικά κύματα (και δεν έχουν καμία σχέση με τα κύματα βαρύτητας της φυσικής ρευστών) επειδή παραμορφώνουν το χωροχρόνο όπως η βαρύτητα. Τα βαρυτικά κύματα, εφόσον υπάρχουν, ουσιαστικά τεντώνουν το χώρο σε μια διάσταση (ας πούμε κατά μήκος) και τον συμπιέζουν σε μια άλλη (ας πούμε κατά πλάτος).

LIGO: Μεζούρες ακριβείας

Στους ανιχνευτές LIGO, δύο κάθετες δέσμες λέιζερ μετρούν με ακρίβεια το μήκος δύο σωλήνων μήκους 4 χιλιομέτρων. The beamlines for the LIGO detector site at Hanford stretch out across the desert terrain of southeastern Washington. Each arm of the L-shaped detector is 2.5 miles long. (Credit: LIGO)

Αυτό είναι το φαινόμενο που προσπαθούν να καταγράψουν οι δύο ανιχνευτές LIGO, ένας στην πολιτεία της Ουάσινγκτον και ένας στη Λουιζιάνα. Φήμες που πρωτοκυκλοφόρησαν το περασμένο φθινόπωρο, και συνεχίζουν τώρα να σκανδαλίζουν τον ακαδημαϊκό κύκλο, θέλουν τους ερευνητές του LIGΟ να ετοιμάζονται να ανακοινώσουν τη μεγάλη ανακάλυψη. Καθένας από τους δύο ανιχνευτές αποτελείται από δύο σωλήνες τοποθετημένους κάθετα ο ένας στον άλλο, μέσα στους οποίους υπάρχουν δέσμες λέιζερ που μετρούν το μήκος των σωλήνων με εξαιρετικά μεγάλη ακρίβεια.

Τα βαρυτικά κύματα θα γίνονταν θεωρητικά αντιληπτά από μικρές μεταβολές στο μήκος των δύο σωλήνων λόγω της παραμόρφωσης του χώρου. Οι σωλήνες έχουν μήκος 4 χιλιόμετρα, όμως η πειραματική διάταξη μπορεί να μετρά μεταβολές τουλάχιστον 1.000 φορές μικρότερες από τη διάμετρο ενός ατόμου.

Σύμφωνα με τις τελευταίες ανεπιβεβαίωτες αναφορές, οι ερευνητές του LIGO ανίχνευσαν ένα περαστικό βαρυτικό κύμα που δημιουργήθηκε καθώς δύο μακρινές μαύρες τρύπες, η μία με μάζα 29 φορές και η άλλη 36 φορές μεγαλύτερη από τη μάζα του Ήλιου, κινήθηκαν σπειροειδώς η μία προς την άλλη και τελικά συγχωνεύτηκαν.

Το σήμα που έφτασε τελικά στη Γη, κινούμενο με την ταχύτητα του φωτός, φέρεται να καταγράφηκε και από τους δύο ανιχνευτές με τη χρονική διαφορά που θα αντιστοιχούσε στην απόσταση που χωρίζει τα δύο συστήματα.

Η αναβάθμιση

The LIGO facility in Livingston, Louisiana, has a twin in Hanford, Washington. © ATMOSPHERE AERIAL

Οι φήμες ξεκίνησαν λίγο μετά την αναβάθμιση των ανιχνευτών LIGO, έπειτα από μια δεκαετία άκαρπης αναζήτησης. Ισχυρότερα λέιζερ και νέα οπτικά θεωρητικά επιτρέπουν τώρα την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων από απόσταση περίπου 88 εκατομμυρίων ετών φωτός. Τελικός στόχος είναι η αύξηση αυτής της απόστασης στα 650 εκατομμύρια έτη φωτός -αυτό σημαίνει ότι οι ανιχνευτές θα μπορούν να σαρώνουν μια σφαίρα στο Διάστημα 1.000 φορές μεγαλύτερη από ό,τι η αρχική μορφή των συστημάτων.

Οι εργασίες αναβάθμισης, για τις οποίες χρειάστηκαν πέντε χρόνια και 200 εκατ. δολάρια, περιλάμβαναν μεταξύ άλλων τη βελτίωση των συστημάτων απόσβεσης κραδασμών -οι ανιχνευτές επηρεάζονται ακόμα και από τρένα που περνούν σε απόσταση χιλιομέτρων ή ακόμα και το γδούπο ενός δέντρου που πέφτει. Στην Ευρώπη λειτουργούν στο μεταξύ οι ανιχνευτές GEO600 και Virgo, ενώ ανάλογο ερευνητικό πρόγραμμα, με την ονομασία Indigo, ανακοίνωσε και η Ινδία.

Η ανίχνευση του ίδιου σήματος από ανιχνευτές σε διαφορετικές ηπείρους θα επέτρεπε στους ερευνητές να προσδιορίσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια την προέλευση των φευγαλέων κυμάτων. Τον Μάρτιο του 2014, διεθνής ερευνητική ομάδα προκάλεσε σάλο όταν ανακοίνωσε ότι εντόπισε ίχνη μιας ιδιαίτερης κατηγορίας βαρυτικών κυμάτων, τα οποία πρέπει να εμφανίστηκαν μια στιγμή μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η μελέτη όμως τέθηκε υπό αμφισβήτηση, και ύπαρξη των βαρυτικών κυμάτων παραμένει ανεπιβεβαίωτη. Αυτό όμως θα μπορούσε να αλλάξει αυτήν την εβδομάδα -σύμφωνα με την τελευταία ανεπίσημη αναφορά η ανακάλυψη θα ανακοινωθεί στο περιοδικό Nature στις 11 Φεβρουαρίου.