Κρύβεται σκοτεινή ύλη πίσω από τον θάνατο του νετρονίου; Neutron anomaly might point to dark matter

For more than 20 years, physicists have been unable to explain why two types of experiment yield different values for the lifetime of the neutron. One or more unknown systematic errors biasing the results is a possibility. But now a pair of particle theorists in the US have come up with an alternative explanation: that occasionally neutrons decay to a previously unknown particle which might account for the universe's dark matter. Credit: Lawrence Berkeley National Laboratory

Η σκοτεινή ύλη αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος και οι φυσικοί αγωνίζονται εδώ και χρόνια να εξηγήσουν. Ενώ η ύπαρξή της καθίσταται αναμφισβήτητη από τα αστρονομικά δεδομένα, δεν μπορούμε να την δούμε (γι αυτό ονομάστηκε σκοτεινή) και μέχρι στιγμής φαίνεται πως είναι σχεδόν αδύνατον να ανιχνευθεί στα γήινα εργαστήρια. Υπενθυμίζεται ότι το 23% του σύμπαντος αποτελείται από σκοτεινή ύλη, το 72% από σκοτεινή ενέργεια και μόνο το 4,6% από την γνωστή μας ύλη.

Η σύσταση του σύμπαντος σύμφωνα με τις τελευταίες εκτιμήσεις. WMAP data reveals that its contents include 4.6% atoms, the building blocks of stars and planets. Dark matter comprises 23% of the universe. This matter, different from atoms, does not emit or absorb light. It has only been detected indirectly by its gravity. 72% of the universe, is composed of "dark energy", that acts as a sort of an anti-gravity. This energy, distinct from dark matter, is responsible for the present-day acceleration of the universal expansion. WMAP data is accurate to two digits, so the total of these numbers is not 100%. This reflects the current limits of WMAP's ability to define Dark Matter and Dark Energy. Credit: NASA / WMAP Science Team

Οι φυσικοί αναζητούν τα πιθανά σωματίδια σκοτεινής ύλης στα εργαστήρια βαδίζοντας σχεδόν στα τυφλά αφού γνωρίζουν ελάχιστα πράγματα για τα σωματίδια αυτά. Το μόνο σίγουρο είναι ότι αλληλεπιδρούν με εξαιρετικά ασθενή τρόπο με την συνηθισμένη ύλη.

Θα μπορούσε η σκοτεινή ύλη να κρύβεται πίσω από ένα πολύ συνηθισμένο φαινόμενο, όπως η διάσπαση του ελεύθερου νετρονίου; Οι φυσικοί Bartosz Fornal και Benjamın Grinstein όχι μόνο απαντούν καταφατικά στο ερώτημα, αλλά προτείνουν και εφικτές πειραματικές μεθόδους που θα μπορούσαν αποδείξουν τους ισχυρισμούς τους.

Μια πιθανή εξήγηση είναι άγνωστα συστηματικά σφάλματα να επηρεάζουν τα αποτελέσματα. Όμως, οι δυο θεωρητικοί φυσικοί κατέληξαν σε μια εναλλακτική ερμηνεία: ότι μερικές φορές τα νετρόνια διασπώνται προς ένα άγνωστο σωματίδιο που μπορεί να είναι συστατικό της σκοτεινής ύλης. Ισχυρίζονται ότι ένα τέτοιο σωματίδιο θα μπορούσε να αφήσει μια πολύ χαρακτηριστική υπογραφή σε ανιχνευτές πυρηνικής φυσικής.

Ο χρόνος ζωής του νετρονίου

Τα τελευταία 20 χρόνια και πλέον οι φυσικοί δεν μπορούν να εξηγήσουν γιατί δυο διαφορετικές πειραματικές τεχνικές δίνουν διαφορετικές τιμές στον χρόνο ζωής του νετρονίου.

Ο χρόνος ζωής του νετρονίου είναι περίπου 15 λεπτά. Το νετρόνιο υφίσταται διάσπαση β μετατρεπόμενο σε ένα πρωτόνιο, ένα ηλεκτρόνιο και ένα αντινετρίνο του ηλεκτρονίου.

Η διατήρηση της ενέργειας, του ηλεκτρικού φορτίου, της στροφορμής και άλλων κβαντικών αριθμών υπαγορεύει ότι αυτός είναι ο μόνος τρόπος με τον οποίο μπορούν να διασπαστούν τα νετρόνια σύμφωνα με το Καθιερωμένο Πρότυπο στων στοιχειωδών σωματιδίων.

The first use of a hydrogen bubble chamber to detect neutrinos, on November 13, 1970. A neutrino hit a proton in a hydrogen atom. The collision occurred at the point where three tracks emanate on the right of the photograph. Image courtesy of Argonne National Laboratory

Υπάρχουν δύο βασικές πειραματικές προσεγγίσεις για τη μέτρηση χρόνου ζωής των νετρονίων: η «μέθοδος της φιάλης» και η «μέθοδος δέσμης».

Στην «μέθοδο της φιάλης», νετρόνια με ενέργειες της τάξης των νανο-ηλεκτρονιοβόλτ, περιορίζονται σε μια παγίδα ή φιάλη που σχηματίζεται από συνδυασμούς μαγνητικών πεδίων, βαρύτητας και τοιχωμάτων. Ο στόχος είναι να μετρηθούν πόσα από αυτά παραμένουν αδιάσπαστα μετά από ένα συγκεκριμένο χρονικό διάστημα.

Ο χρόνος ζωής των νετρονίων τ_n προκύπτει μετρώντας τον αριθμό των σωματιδίων που επιβιώνουν στην παγίδα μετά από συγκεκριμένο χρονικό διάστημα.

Η δεύτερη προσέγγιση, η «μέθοδος της δέσμης»,  είναι να οδηγηθεί μια δέσμη νετρονίων γνωστής έντασης διαμέσου μιας ηλεκτρομαγνητικής παγίδας και να μετρηθούν τα πρωτόνια που δημιουργούνται σε δεδομένο χρονικό διάστημα.

Με την «μέθοδο της δέσμης» ανιχνευτές καταμετρούν τον ρυθμό διάσπασης των νετρονίων σε καθορισμένο όγκο μιας δέσμης νετρονίων.

Από την δεκαετία του 1980 τα αποτελέσματα των δυο πειραμάτων συνεχίζουν να διαφέρουν μεταξύ τους. Ενώ η μέθοδος της φιάλης μας λέει ότι τα νετρόνια διασπώνται μετά από περίπου 800 δευτερόλεπτα κατά μέσο όρο (τ_n = 879.6 ± 0.6 s), τα πειράματα με τη δέσμη νετρονίων δίνουν μεγαλύτερο χρόνο ζωής κατά 8 δευτερόλεπτα (τ_n = (888.0 ± 2.0 s).

Η διαφορά είναι σημαντική διότι δεν μπορεί να αιτιολογηθεί εξαιτίας των τυχαίων ή των γνωστών συστηματικών σφαλμάτων. Μέχρι το 2013, η απόκλιση εκτιμάτο στα 2,9σ. Στη συνέχεια, και ενώ οι πειραματικές διαδικασίες βελτιώθηκαν, η ασυμφωνία αυξήθηκε φθάνοντας στα 4σ.

Ένας διαφορετικός τρόπος διάσπασης του νετρονίου

Το πείραμα UCNA στο Lοs Alamos. The UCNA experiment at Los Alamos National Laboratory is looking for photons produced during neutron decay. (Courtesy: US DOE/LANL)

Στην πρόσφατη δημοσίευσή τους οι Fornal και Grinstein [https://arxiv.org/abs/1801.01124] προτείνουν ότι η αυτή η ανωμαλία αυτή μπορεί να είναι ένδειξη της σκοτεινής ύλης. Η ιδέα έγκειται στο ότι ενώ πολλά νετρόνια εξαφανίζονται διαμέσου της βήτα διάσπασης, ένα μικρό κλάσμα (περίπου 1%) θα μπορούσε να διασπάται σε ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης – μια διαδικασία που θα παραβίαζε την διατήρηση του βαρυονικού αριθμού.

Ενώ τα πειράματα με τη φιάλη νετρονίων μετρούν και την βήτα και την πιθανή «σκοτεινή» διάσπαση, τα πειράματα με τη δέσμη νετρονίων μετρούν μόνο την διάσπαση βήτα. Το τελικό αποτέλεσμα είναι τα πειράματα με την δέσμη νετρονίων να υπερεκτιμούν τον χρόνο ζωής των νετρονίων.

Η νέα αυτή πρόταση δεν παρουσιάζει ένα μοναδικό σωματίδιο σκοτεινής ύλης με συγκεκριμένες ιδιότητες, αλλά δείχνει ότι υπάρχουν κι άλλα υποψήφια σωματίδια που εξηγούν τα πειραματικά δεδομένα. Επιπλέον, υποδεικνύει ότι μερικές από τις πιθανές νέες διαδικασίες διάσπασης του νετρονίου θα μπορούσαν να ανιχνευθούν.

Έτσι, όταν το νετρόνιο διασπάται σε ένα σωματίδιο σκοτεινής ύλης, παράγονται ταυτόχρονα και ένα ζεύγος ηλεκτρονίου-ποζιτρονίου ή ένα φωτόνιο, των οποίων οι ενέργειες καθορίζονται από το μικρό εύρος της επιτρεπόμενης μάζας του σωματιδίου της σκοτεινής ύλης.

Σύμφωνα με τους υπολογισμούς των Fornal και Grinstein η μάζα του σκοτεινού σωματιδίου πρέπει να είναι από 937,9 έως 938,8 MeV. Δεδομένου ότι το νετρόνιο έχει μάζα 939.6 MeV, τότε το φωτόνιο που προκύπτει στην υποτιθέμενη διάσπαση θα πρέπει να έχει ενέργεια περίπου 0,8 – 1,7 MeV.

Αυτά τα φωτόνια θα μπορούσαν να παρατηρηθούν σε πειράματα πυρηνικής φυσικής, αρκεί να περιοριστεί ο θόρυβος του υποβάθρου και κάποιοι πειραματιστές σχεδιάζουν τεχνικές ανάλυσης δεδομένων με στόχο την εξάλειψη του θορύβου. Έτσι, δύο ερευνητικές ομάδες στο Εθνικό Εργαστήριο του Los Alamos στο Νέο Μεξικό – UCNA και UCNtau – αναζητούν προς το παρόν τα φωτόνια (ακτίνες γ) και τα σήματα ηλεκτρονίων-ποζιτρονίων μέσα στα δεδομένα διάσπασης των νετρονίων. «Οι αναλύσεις των δεδομένων βρίσκονται σε εξέλιξη», λέει ο Peter Geltenbort, μέλος της ομάδας UCNA από το Ινστιτούτο Laue-Langevin στη Γαλλία.

Ο Ben Rybolt του πανεπιστημίου του Kennesaw στις ΗΠΑ περιγράφει την πρόσφατη εργασία ως μια «εύλογη προσέγγιση» για την επίλυση της ανωμαλίας των νετρονίων, έχοντας και ο ίδιος εργαστεί σε πιθανές πειραματικές υπογραφές μιας ανταγωνιστικής εξωτικής λύσης – ότι τα νετρόνια μπορεί μερικές φορές να ταλαντώνονται σε «κατοπτρικά νετρόνια» πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου.

Αν οι μελλοντικές μετρήσεις της διάρκειας ζωής των νετρονίων δεν αποκαλύψουν τυχόν κρυμμένα συστηματικά σφάλματα, τότε θα υπάρξουν ακόμα περισσότεροι λόγοι για την αναζήτηση τέτοιων εξωτικών λύσεων.

Πηγές: http://physicsworld.com/cws/article/news/2018/jan/19/neutron-anomaly-might-point-to-dark-matter - physicsgg

Το «γόνιμο μαιευτήριο» του Σύμπαντος. Massive Stars are More Abundant than Thought

Το νεφέλωμα της Ταραντούλας παράγει πολύ περισσότερα άστρα από όσα νομίζαμε, αποκαλύπτουν νέες παρατηρήσεις. Observations of 30 Doradus, a star-forming region in a nearby galaxy called Large Magellanic Cloud, reveal that massive stars are more prevalent than models have predicted. This Hubble image shows part of 30 Doradus, home to the most massive stars in our cosmic neighborhood of about 25 galaxies. Image credit: NASA / ESA / D. Lennon and E. Sabbi (ESA / STScI) / J. Anderson, S. E. de Mink, R. van der Marel, T. Sohn, and N. Walborn (STScI) / N. Bastian (Excellence Cluster, Munich) / L. Bedin (INAF, Padua) / E. Bressert (ESO) / P. Crowther (University of Sheffield) / A. de Koter (University of Amsterdam) / C. Evans (UKATC / STFC, Edinburgh) / A. Herrero (IAC, Tenerife), N. Langer (AifA, Bonn), I. Platais (JHU), and H. Sana (University of Amsterdam).

Το νεφέλωμα της Ταραντούλας βρίσκεται στο Μεγάλο Μαγγελανικό Νέφος, έναν μικρό γειτονικό μας γαλαξία που βρίσκεται σε απόσταση περίπου 170 χιλιάδων ετών φωτός από εμάς και θεωρείται γαλαξίας-δορυφόρος του δικού μας. Το νεφέλωμα της Ταραντούλας αποτελεί μόνιμο στόχο των αστρονόμων, αφού πρόκειται για ένα τεράστιο εργοστάσιο παραγωγής άστρων. Το νεφέλωμα έχει διάμετρο περίπου χίλια έτη φωτός και χρωστά το όνομά του στο γεγονός ότι οι επιστήμονες που το βάφτισαν θεώρησαν ότι το σχήμα του και ειδικά οι πιο λαμπρές περιοχές του θυμίζουν (πολύ αμυδρά είναι η αλήθεια) τη γνωστή αράχνη.

The star-forming region, 30 Doradus, is one of the largest located close to the Milky Way and is found in the neighboring galaxy, Large Magellanic Cloud. About 2,400 massive stars in the center of 30 Doradus, also known as the Tarantula Nebula, are producing intense radiation and powerful winds as they blow off material. Credit: NASA

Στο νεφέλωμα, που ονομάζεται επίσης 30 Δοράδος (επειδή βρίσκεται στον αστερισμό Δοράς), γεννιούνται κατά εκατομμύρια νέα άστρα. Είναι δε τόσο λαμπρό, που οι ειδικοί λένε πως αν ήταν κοντά μας σε απόσταση ίση με αυτή του νεφελώματος του Ωρίωνα, θα κάλυπτε τον μισό ουρανό μας και το φως του θα μετέτρεπε τη νύχτα σε ημέρα.

In this image, the NASA/ESA Hubble Space Telescope has captured the brilliance of R136, a young star cluster in 30 Doradus. The image is composed of observations from both Hubble’s Wide Field Camera 3 and Space Telescope Imaging Spectrograph. Image credit: NASA / ESA / Paul Crowther, University of Sheffield.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, είναι η πιο γόνιμη αλλά και η πιο λαμπρή περιοχή όχι μόνο στο Μεγάλο Μαγγελανικό Νέφος, αλλά σε ολόκληρο το γαλαξιακό σμήνος στο οποίο ανήκει ο γαλαξίας μας. Δεν εντυπωσιάζει όμως μόνο ο αριθμός, αλλά και το μέγεθος των άστρων που «γεννά» η συγκεκριμένη περιοχή. Είναι χαρακτηριστικό ότι ορισμένα από αυτά έχουν μάζα 100 φορές μεγαλύτερη από αυτή του Ήλιου. Τα γιγάντια άστρα είναι σπάνια και παρουσιάζουν εξαιρετικό ενδιαφέρον, καθώς το μέγεθός τους οδηγεί γρήγορα ένα ποσοστό από αυτά στον θάνατο με εκρήξεις σουπερνόβα.

Stars are born at a great rate in this section of the Tarantula Nebula. Credit: ESO/R. Fosbury (ST-ECF)

Διεθνής ομάδα αστρονόμων, με επικεφαλής επιστήμονες του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης, έκανε νέες παρατηρήσεις στο νεφέλωμα της Ταραντούλας χρησιμοποιώντας τη συστοιχία τηλεσκοπίων VLT που βρίσκεται στη Χιλή και εντόπισε την παρουσία τουλάχιστον χιλίων γιγάντιων άστρων - αριθμός που εξέπληξε όχι μόνο τους ερευνητές, αλλά ολόκληρη την επιστημονική κοινότητα. Ο αριθμός αυτός είναι τουλάχιστον 30% μεγαλύτερος από αυτόν που εκτιμούσαν οι επιστήμονες και δημιουργούν υποψίες ότι τα γιγάντια άστρα είναι πολύ πιο κοινά στο Σύμπαν από όσο πιστεύαμε. Τα αποτελέσματα της έρευνας δημοσιεύονται στην επιθεώρηση «Science» και δημιουργούν νέα δεδομένα στην κατανόηση της σύνθεσης των γαλαξιών. 

This view shows part of the stellar nursery called the Tarantula Nebula in the Large Magellanic Cloud, a small neighbour of the Milky Way. At the centre lies the brilliant star VFTS 102. This view includes both visible-light and infrared images from the Wide Field Imager at the MPG/ESO 2.2-metre telescope at La Silla and the 4.1-metre infrared VISTA telescope at Paranal. VFTS 102 is the most rapidly rotating star ever found. Credit: ESO/M.-R. Cioni/VISTA Magellanic Cloud survey. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit

Στο 30 Δοράδος βρίσκεται επίσης ένα άστρο που περιστρέφεται πιο γρήγορα από οποιοδήποτε άλλο στο Σύμπαν. Το VFTS 102 βρίσκεται στο κέντρο του νεφελώματος και περιστρέφεται με ταχύτητα μεγαλύτερη από δύο εκατομμύρια χλμ./ώρα, τριακόσιες φορές μεγαλύτερη από την ταχύτητα περιστροφής του Ήλιου. Η ταχύτητα με την οποία κινείται το άστρο είναι λίγο πριν από το όριο όπου οι φυγόκεντρες δυνάμεις αρχίζουν να διαλύουν την ύλη.

This image shows the location of VFTS 352 — the hottest and most massive double star system to date where the two components are in contact and sharing material. The two stars in this extreme system lie about 160 000 light-years from Earth in the Large Magellanic Cloud. This intriguing system could be heading for a dramatic end, either merging to form a single giant star or forming a binary black hole. This view of the Tarantula star-forming region includes visible-light images from the Wide Field Imager at the MPG/ESO 2.2-metre telescope at La Silla and infrared images from the 4.1-metre infrared VISTA telescope at Paranal. Credit: ESO/M.-R. Cioni/VISTA Magellanic Cloud survey. Acknowledgment: Cambridge Astronomical Survey Unit

Στο εκπληκτικό από κάθε άποψη νεφέλωμα έχει επίσης εντοπιστεί το μεγαλύτερο και πιο καυτό δυαδικό αστρικό σύστημα που γνωρίζουμε. Το δυαδικό σύστημα έλαβε την κωδική ονομασία VFTS 352 και σύμφωνα με τους ειδικούς τα δύο άστρα βρίσκονται σε μια τροχιακή σύγκλιση που θα οδηγήσει σε μια συγχώνευση. Αποτέλεσμα αυτής της συγχώνευσης θα είναι είτε ο σχηματισμός ενός νέου γιγάντιου άστρου ή η γέννηση ενός νέου δυαδικού συστήματος που θα αποτελείται αυτήν τη φορά από δύο μελανές οπές.

Πηγές: http://science.sciencemag.org/content/359/6371/69 - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=935145

Εξέταση αίματος ανιχνεύει οκτώ διαφορετικούς τύπους καρκίνου. Single blood test screens for eight cancer types

Το τεστ αξιολογεί τα επίπεδα καρκινικών πρωτεϊνών και την παρουσία μεταλλάξεων ογκογονιδίων στο αίμα. CancerSEEK is a unique noninvasive, multi-analyte blood test that detects and localizes eight common cancer types. Credit: Elizabeth Cook and Kaitlin Lindsay

Ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον καθηγητή Ογκολογίας-Παθολογίας, Νικόλαο Παπαδόπουλο, ανέπτυξαν μια απλή εξέταση αίματος που μπορεί να ανιχνεύσει οκτώ συχνές μορφές καρκίνου και να εντοπίσει επίσης την τοποθεσία του καρκίνου.

Το μοριακό αυτό τεστ στοχεύει αποκλειστικά στον έλεγχο για καρκίνο και επομένως διαφέρει από τα άλλα μοριακά τεστ που βασίζονται στην ανάλυση μεγάλου αριθμού καρκινικών γονιδίων για να βοηθήσουν στον εντοπισμό θεραπευτικά αξιοποιήσιμων στόχων.

Όπως αναφέρεται σε άρθρο του Science, η εξέταση που ονομάζεται CancerSEEK, ένα μια μοναδική, μη επεμβατική τεχνική πολυεπίπεδης ανάλυσης που αξιολογεί τα επίπεδα οκτώ καρκινικών πρωτεϊνών και την παρουσία καρκινικών γονιδιακών μεταλλάξεων από το DNA που κυκλοφορεί στο αίμα. Το τεστ έχει ως στόχο τον εντοπισμό οκτώ συχνών μορφών καρκίνου, οι οποίες αναλογούν σε πάνω από το 60% των καρκινικών θανάτων μόνον στις ΗΠΑ. Πέντε εκ των καρκίνων αυτών, σήμερα δεν έχουν κάποιο άλλο τρόπο διάγνωσης.

"The use of a combination of selected biomarkers for early detection has the potential to change the way we screen for cancer, and it is based on the same rationale for using combinations of drugs to treat cancers," says Nickolas Papadopoulos, Ph.D., senior author and professor of oncology and pathology.

«Η χρήση του συνδυασμού των επιλεγμένων βιοδεικτών για πρώιμη ανίχνευση έχει την προοπτική να αλλάξει τον τρόπο που ελέγχουν τον καρκίνο και βασίζεται στην ίδια λογική με τη χρήση συνδυασμού φαρμάκων για την θεραπεία των καρκίνων», εξηγεί ο Δρ Παπαδόπουλος της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου Johns Hopkins.

«Οι μεταλλάξεις του DNA του όγκου που κυκλοφορούν στο αίμα μπορούν να αποτελέσουν εξειδικευμένους δείκτες του καρκίνου. Για να κεφαλαιοποιήσουμε αυτή την εξειδίκευση, θελήσαμε να αναπτύξουμε ένα ισχυρό πλαίσιο που να μπορεί να ανιχνεύσει τουλάχιστον μια μετάλλαξη για τη μεγάλη πλειοψηφία των καρκίνων. Σημαντικότερο όμως ήταν να κρατήσουμε αυτό το πλαίσιο σε στενά όρια ώστε να περιορίσουμε τα ψευδώς θετικά αποτελέσματα και να είναι το διαγνωστικό τεστ οικονομικά προσιτό», προσθέτει ο Τζόσουα Κοεν, διδακτορικός φοιτητής στην Ιατρικής Σχολή του Johns Hopkins και κύριος συγγραφέας της μελέτης.

Οι ερευνητές αρχικά μελέτησαν αρκετές εκατοντάδες γονίδια και 40 πρωτεϊνικούς δείκτες, περιορίζοντας τελικά τον αριθμό στα 16 γονίδια και τις οκτώ πρωτεΐνες.

Στις κλινικές δοκιμές που έγιναν σε 812 υγιή άτομα, το τεστ είχε εξειδίκευση στην ανίχνευση του καρκίνου σε ποσοστό μεγαλύτερο του 99%, γεγονός πολύ σημαντικό επειδή, όπως εξηγεί ο Κέννεθ Κινζλερ, καθηγητής Ογκολογίας, «τα ψευδώς θετικά αποτελέσματα γίνονται αιτία να υποβάλλονται οι ασθενείς σε περιττές επεμβατικές ιατρικές διαδικασίες για την επιβεβαίωση του καρκίνου».

Το CancerSEEK παρήγαγε μόλις επτά ψευδώς θετικά αποτελέσματα. Στη συνέχεια αξιολογήθηκε σε δείγμα 1.005 ασθενών με μη μεταστατικό σταδίου Ι έως ΙΙΙ καρκίνου των ωοθηκών, του ήπατος, του στομάχου, του παγκρέατος, του οισοφάγου, του παχέος εντέρου, του πνεύμονα ή του μαστού.

Η ενδιάμεση συνολική ευαισθησία ή ικανότητα ανίχνευσης του καρκίνου, ήταν 70% και κυμαινόταν από 98% στον καρκίνο των ωοθηκών έως 33% στον καρκίνο του μαστού. Για πέντε καρκίνους (ωοθηκών, ήπατος, στομάχου, παγκρέατος, οισοφάγου) που δεν υπάρχουν διαγνωστικά τεστ, η ευαισθησία κυμαινόταν στο 69-98%.

Για να βελτιώσουν περαιτέρω τους αναλυτικούς παράγοντες που χρησιμοποίησαν στο CancerSEEK οι ερευνητές άντλησαν στοιχεία από 30ετη μελέτη για την γενετική του καρκίνου από το Κέντρο Ludwig του αμερικανικού πανεπιστημίου και έτσι καθόρισαν με ακρίβεια τον βέλτιστο αριθμό των βάσεων DNA που πρέπει να έχει. «Όσες περισσότερες βάσεις DNA έχεις, τόσες περισσότερες μεταλλάξεις μπορείς να ανιχνεύσεις. Σχεδιάσαμε έτσι το τεστ ώστε να περιλαμβάνει δείκτες DNA που είναι χρήσιμοι στην ανίχνευση καρκίνων και εξαιρέσαμε εκείνους που δεν έχουν κάποιο όφελος», εξηγεί ο Δρ Κοεν.

Πηγές: Joshua D. Cohen, Lu Li, Yuxuan Wang, Christopher Thoburn, Bahman Afsari, Ludmila Danilova, Christopher Douville, Ammar A. Javed, Fay Wong, Austin Mattox, Ralph. H. Hruban, Christopher L. Wolfgang, Michael G. Goggins, Marco Dal Molin, Tian-Li Wang, Richard Roden, Alison P. Klein, Janine Ptak, Lisa Dobbyn, Joy Schaefer, Natalie Silliman, Maria Popoli, Joshua T. Vogelstein, James D. Browne, Robert E. Schoen, Randall E. Brand, Jeanne Tie, Peter Gibbs, Hui-Li Wong, Aaron S. Mansfield, Jin Jen, Samir M. Hanash, Massimo Falconi, Peter J. Allen, Shibin Zhou, Chetan Bettegowda, Luis Diaz, Cristian Tomasetti, Kenneth W. Kinzler, Bert Vogelstein, Anne Marie Lennon, Nickolas Papadopoulos. Detection and localization of surgically resectable cancers with a multi-analyte blood test. Science, 2018; eaar3247 DOI: 10.1126/science.aar3247 - http://health.in.gr/news/scienceprogress/article/?aid=1500191670

Η πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας. Radio telescopes combine data to capture first-ever image of a supermassive black hole

Soon, we will get to see an actual black hole for the very first time. The data is in. The numbers are being crunched. This is what astronomers expect it to show. Modelling of the black hole Sagittarius A, based on what the general relativity theory predicts it would look like. Picture: MONIKA MOSCIBRODZKA. Source: Supplied

Μέσα στους επόμενους μερικούς μήνες (ίσως και νωρίτερα) το “Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων” (Event Horizon Telescope: http://eventhorizontelescope.org/) θα μας αποκαλύψει την πρώτη εικόνα μιας Μαύρης Τρύπας! Οι πληροφορίες που έχουν ήδη συγκεντρωθεί αναλύονται με την βοήθεια εκατοντάδων υπολογιστών για να καταγράψουν την εικόνα αυτή. Αφού, όμως, μια Μαύρη Τρύπα είναι “μαύρη” (επειδή η δύναμη της βαρύτητάς της είναι τόσο μεγάλη ώστε να μην επιτρέπει ακόμη και στο φως να δραπετεύσει), πως είναι δυνατόν να έχουμε μία εικόνα της; Πως μπορούμε δηλαδή να δούμε «κάτι» που δεν εκπέμπει φως; Φυσικά και δεν μπορούμε! Μπορούμε, όμως, να καταγράψουμε το κέλυφος που περιβάλει μια Μαύρη Τρύπα, δηλαδή τον “Ορίζοντα Γεγονότων” της. Γιατί, καθώς η ύλη, που απορροφάται απ’ αυτήν εξαφανίζεται για πάντα μέσα της, εκπέμπει το «κύκνειο άσμα» της με την μορφή ακτίνων Χ. Το τι συμβαίνει δηλαδή όταν μία ποσότητα ύλης, οποιασδήποτε μορφής, πλησιάσει μια Μαύρη Τρύπα δεν είναι αυτό που συμβαίνει όταν κάτι τι «πέφτει» σε μια τρύπα μιας επίπεδης επιφάνειας. Στην περίπτωση της Μαύρης Τρύπας η ύλη «απορροφάται» απ’ αυτήν, και «εξομοιώνεται» μ’ αυτήν.

A snapshot from a simulated movie of emission from the vicinity of the M87 supermassive black hole. Credit: Monika Moscibrodzka

Για να καταγραφεί λοιπόν, μια τέτοια εικόνα, θα πρέπει να διαλέξουμε μία τεράστια Μαύρη Τρύπα και μία τέτοια Μαύρη Τρύπα βρίσκεται στο κέντρο του Γαλαξία μας, σε απόσταση 27.000 ετών φωτός από τη Γη. Η κεντρική αυτή Μαύρη Τρύπα εντοπίζεται σ’ ένα σημείο που ονομάζεται Τοξότης Α* και περιλαμβάνει υλικά τεσσάρων εκατομμυρίων άστρων. Ένας δεύτερος στόχος του ΕΗΤ είναι η κεντρική Μαύρη Τρύπα με μάζα έξη δισεκατομμυρίων άστρων που ελλοχεύει στο κέντρο του υπεργιγάντιου ελλειπτικού γαλαξία Μ87 σε απόσταση 55 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη.

Προσομοιώσεις της εικόνας που περιμένουμε να δούμε:

What the @ehtelescope expects to find in 2018 - a silhouette in the glow of radiation at the center of the Milky Way Galaxy. Simulation by 2017 Jansky Fellow Kazunori Akiyama. pic.twitter.com/H0Nz6RRjj9

— NRAO (@TheNRAO) 15 Δεκεμβρίου 2017

Πηγές: Radio telescopes combine data to capture first-ever image of a supermassive black hole  - https://www.facebook.com/Dionysios-Simopoulos-544119439081811/?nr

Στο ίδιο επίπεδο η επιφάνεια των θαλασσών του Τιτάνα. Saturn's moon Titan sports Earth-like features

Πρόκειται για ένα φαινόμενο που συμβαίνει και στους γήινους ωκεανούς. Άλλο ένα κοινό χαρακτηριστικό με την Γη διαθέτει ο Τιτάνας επιβεβαιώνοντας τους ειδικούς που αναφέρουν ότι ο δορυφόρος του Κρόνου βρίσκεται σε μια κατάσταση παρόμοια με αυτή του πλανήτη μας όταν βρισκόταν στα βρεφικά του χρόνια. Using the now-complete Cassini data set, astronomers have created a new global topographic map of Saturn's moon Titan that has opened new windows into understanding its liquid flows and terrain. Saturn's largest moon, Titan, has features that resemble Earth's geology, with deep, steep-sided canyons. Credit: Cassini/NASA/JPL

Μπορεί ο δορυφόρος του Κρόνου, Τιτάνας, να απέχει σχεδόν ενάμισι δισεκατομμύριο χιλιόμετρα από τον πλανήτη μας, όμως σε αυτόν όπως και στη Γη υπάρχει ένα «επίπεδο θάλασσας», δηλαδή η επιφάνεια των θαλασσών του βρίσκεται στο ίδιο επίπεδο, όπως συμβαίνει με τους γήινους ωκεανούς.

Doom Mons (mountain) and Sotra Patera (depression), two remarkable features on the surface of Titan. Topography has been vertically exaggerated by a factor of 10 for visibility. The false color shows different surface material compositions as detected by Cassini’s visual and infrared mapping spectrometer. Image credits: NASA/JPL

Αυτό είναι το συμπέρασμα μιας νέας επιστημονικής μελέτης, που ανέλυσε στοιχεία του Cassini. Ο Τιτάνας είναι το μόνο σώμα στο ηλιακό σύστημά μας πλην της Γης, που επιβεβαιωμένα διαθέτει θάλασσες και λίμνες στην επιφάνειά του, αλλά από υδρογονάνθρακες και όχι από νερό.

Radar images of Titan’s poles show lakes that may form like Earth’s sinkholes. A new topographic map suggests these hydrocarbon lakes may be connected through Titan’s equivalent of groundwater. Image credit: JPL-CALTECH/NASA, ASI, USGS

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή Αστρονομίας Αλεξ Χέιζ του Πανεπιστημίου Κορνέλ της Νέας Υόρκης, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο επιστημονικό έντυπο Geophysical Research Letters, βρήκαν ότι οι τρεις θάλασσες του Τιτάνα βρίσκονται σχεδόν στο ίδιο επίπεδο.

Οι μικρότερες λίμνες βρίσκονται και αυτές περίπου στο ίδιο επίπεδο, μερικές εκατοντάδες μέτρα ψηλότερα από τις θάλασσες των υδρογονανθράκων.

Τόσο οι θάλασσες όσο και οι λίμνες πιθανώς επικοινωνούν υπόγεια μεταξύ τους με ένα σύστημα που μοιάζει με το αντίστοιχο στη Γη. Οι υδρογονάνθρακες φαίνεται πως ρέουν κάτω από την επιφάνεια του Τιτάνα, όπως κυλάει το νερό υπόγεια στο δικό μας πλανήτη, διαπερνώντας τα πορώδη πετρώματα και λειτουργώντας ως συγκοινωνούντα δοχεία.

Cassini’s radar mapper has obtained stereo views of Titan’s surface during 19 flybys over the last five years. Image credit: NASA/JPL/USGS

Άλλοι επιστήμονες του Πανεπιστημίου Κορνέλ, με επικεφαλής τον Πολ Κόρλις, που έκαναν δημοσίευση στην ίδια επιστημονική επιθεώρηση, παρουσίασαν ένα νέο πληρέστερο τοπογραφικό χάρτη του Τιτάνα. Μέχρι σήμερα μόνο το 9% του δορυφόρου του Κρόνου έχει παρατηρηθεί με σχετικά υψηλή τοπογραφική ανάλυση, ενώ το 25% έως 30% με χαμηλότερη ανάλυση.

Top: Stereographic polar projections of Titan's topography with the South Pole left and the North Pole right. Bottom: Same as above, but for a global equicylindrical projection. Regions of data used in the interpolation are overplotted in grey. The maximum global relief is on the scale of ~2km, but typical local variations in elevation are more like ~200m - similar to the size of the hills in Ithaca. The topography shows large scale basins, as well as local highs, such as mountains. Understanding Titan's topography can play a role in understanding internal structure, hydrologic processes, and potential influences in Titan's general circulation. Image credit: P. CORLIES ET AL/GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS 2017

Ο νέος χάρτης -που είναι ανοιχτής πρόσβασης- χρησιμοποιεί αλγόριθμους για να συμπληρώσει την εικόνα της τοπογραφίας του Τιτάνα. Μεταξύ άλλων, αποκαλύπτει ότι κανένα βουνό δεν ξεπερνά σε ύψος τα 700 μέτρα και ότι ο δορυφόρος είναι κάπως πιο επίπεδος (πεπλατυσμένος) από ό,τι είχε θεωρηθεί έως τώρα.

Πηγές: P. Corlies, A. G. Hayes, S. P. D. Birch, R. Lorenz, B. W. Stiles, R. Kirk, V. Poggiali, H. Zebker, L. Iess. Titan's Topography and Shape at the End of the Cassini Mission. Geophysical Research Letters, 2017; 44 (23): 11,754 DOI: 10.1002/2017GL075518 - A. G. Hayes, S. P. D. Birch, W. E. Dietrich, A. D. Howard, R. L. Kirk, V. Poggiali, M. Mastrogiuseppe, R. J. Michaelides, P. M. Corlies, J. M. Moore, M. J. Malaska, K. L. Mitchell, R. D. Lorenz, C. A. Wood. Topographic Constraints on the Evolution and Connectivity of Titan's Lacustrine Basins. Geophysical Research Letters, 2017; 44 (23): 11,745 DOI: 10.1002/2017GL075468 - http://www.tovima.gr/science/physics-space/article/?aid=934545

To μεγαλύτερο υποθαλάσσιο σπήλαιο στον πλανήτη. Divers discover world's longest flooded cave

Βρίσκεται στο Μεξικό και έχει μήκος 347 χλμ. Discovery of 347km-long cave by the Gran Acuifero Maya project could shed light on Mayan history. A scuba diver looks at an animal skull in the Sac Actun underwater cave system. Photograph: HANDOUT/Reuters

Κοντά στο παραθαλάσσιο θέρετρο Tulum στην χερσόνησο του Γιουκατάν είχε εντοπιστεί η ύπαρξη μιας ομάδας υποθαλάσσιων σπηλαίων.

Divers probe the Sac Aktun underwater cave system. Photo: Gran Acuifero Maya Project

Μια αποστολή εξερεύνησης στο πλαίσιο του προγράμματος Gran Acuifero Maya (GAM) το οποίο ασχολείται με την μελέτη του υποθαλάσσιου κόσμου της περιοχής διαπίστωσε ότι τα σπήλαια αυτά δεν είναι ανεξάρτητα αλλά ενώνονται μεταξύ τους δημιουργώντας έτσι ένα ενιαίο γιγάντιο σπήλαιο μήκους 347 χλμ.

A group of divers has connected two underwater caverns in eastern Mexico to reveal what is believed to be the world's largest flooded cave, a discovery that could shed light on the ancient Maya civilisation. The Yucatán peninsula is studded with monumental relics of the Maya people, whose cities drew on an extensive network of sinkholes known as cenotes. Some cenotes had religious significance to the Maya, whose descendants remain in the region. Credit: Guardian News

Το σπήλαιο αυτό είναι το μεγαλύτερο που έχει εντοπιστεί μέχρι σήμερα στον πλανήτη και οι αρχαιολόγοι εκτιμούν ότι εκτός των άλλων η εξερεύνηση και μελέτη του σπηλαίου θα μπορούσε να ρίξει φως στον αρχαίο πολιτισμό των Μάγιας.

Πηγές: https://www.theguardian.com/world/201... - http://www.tovima.gr/science/technology-planet/article/?aid=934651

Μούμιες αιγυπτίων αγοριών είχαν τελικά διαφορετικό πατέρα. Ancient DNA results end 4,000-year-old Egyptian mummy mystery

Αποκάλυψη από Ελληνίδα ερευνήτρια. The Two Brothers are the Museum's oldest mummies and amongst the best-known human remains in its Egyptology collection. They are the mummies of two elite men -- Khnum-nakht and Nakht-ankh -- dating to around 1800 BC. Credit: Manchester Museum, The University of Manchester

Οι μούμιες δύο αιγυπτίων, που βρίσκονται στο Μουσείο του Μάντσεστερ με την ονομασία «Οι δύο Αδελφοί», επειδή έως τώρα πιστευόταν ότι ήταν αδέλφια, αποδείχθηκε τελικά ότι είχαν διαφορετικό πατέρα και επρόκειτο για ετεροθαλή αδέλφια.

Στο συμπέρασμα αυτό κατέληξε ομάδα ειδικών με επικεφαλής τη Δρ Κωνσταντίνα Δρόσου της Σχολής Γεωλογικών και Περιβαλλοντικών Επιστημών του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ, σύμφωνα με άρθρο που δημοσιεύεται στο επιστημονικό έντυπο Journal of Archaeological Science: Reports.

Οι δύο μούμιες, που είναι οι παλαιότερες του εν συγκεκριμένου βρετανικού μουσείου και από τις πιο γνωστές μεταξύ των Αιγυπτιολόγων, προέρχονται από δύο άνδρες της αρχαίας αιγυπτιακής ελίτ που έζησαν περίπου το 1800 π.Χ. 

The mummies were discovered 250 miles (400km) south of Cairo. Credit: University of Manchester

Ο κοινός τάφος τους, γνωστός ως «Ο Τάφος των δύο Αδελφών», είχε ανακαλυφθεί το 1907 σε ένα χωριό περίπου 400 χιλιόμετρα νότια του Καΐρου. Οι ιερογλυφικές επιγραφές στα φέρετρά τους έδειχναν ότι ήταν οι γιοί ενός ανώνυμου τοπικού κυβερνήτη, οπότε φυσιολογικά ονομάσθηκαν «τα δύο αδέλφια».

Όμως, στην πορεία δημιουργήθηκαν υποψίες για το πόσο συγγενείς ήταν, καθώς η βρετανίδα αιγυπτιολόγος Μάργκαρετ Μάρεϊ που πρώτη είχε μελετήσει τις μούμιες, είχε βρει σημαντικές σκελετικές διαφορές μεταξύ τους και είχε έτσι υποθέσει ότι ο ένας αδελφός ήταν υιοθετημένος. Η αλήθεια είναι τελικά πως η μαμά των δύο τους έκανε από διαφορετικούς άνδρες.

Η Δρ Δρόσου και οι συνεργάτες της μελέτησαν δείγματα μιτοχονδριακού DNA και DNA του χρωμοσώματος Υ. Είναι η πρώτη φορά που γίνεται σε μούμια τέτοια συνδυαστική γενετική ανάλυση. Η μελέτη επιβεβαίωσε ότι τα δύο αδέλφια είχαν την ίδια μητέρα, αλλά αποκάλυψε ότι είχαν διαφορετικό πατέρα.

“It was a long and exhausting journey to the results but we are finally here. I am very grateful we were able to add a small but very important piece to the big history puzzle and I am sure the brothers would be very proud of us. These moments are what make us believe in ancient DNA”. -Dr Konstantina Drosou

Όπως δήλωσε η Δρ Δρόσου, «ήταν ένα μακρύ και εξαντλητικό ταξίδι μέχρι τα ευρήματά μας, αλλά τελικά φθάσαμε σε αυτά. Είμαι ευγνώμων που καταφέραμε να προσθέσουμε ένα μικρό αλλά πολύ σημαντικό κομμάτι στο μεγάλο παζλ της ιστορίας και είμαι βέβαιη ότι τα αδέλφια θα ήσαν πολύ περήφανα για μας. Αυτές ακριβώς οι στιγμές είναι που μας κάνουν να πιστεύουμε στο αρχαίο DNA».

Πηγές: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2352409X17305631 - http://www.tovima.gr/science/article/?aid=934194