Μέχρι και 99,6% οι πιθανότητες να είμαστε μόνοι στον γαλαξία μας; No, We Haven't Solved The Drake Equation, The Fermi Paradox, Or Whether Humans Are Alone

Intelligent aliens, if they exist in the galaxy or the Universe, might be detectable from a variety of signals: electromagnetic, from planet modification, or because they're spacefaring. But we haven't found any evidence for an inhabited alien planet so far. We may truly be alone in the Universe, but the honest answer is we don't know enough about the relevant probability to say so. Ryan Somma / flickr

Σύμφωνα με την πρόσφατη εργασία των Anders Sandberg, Eric Drexler και Toby Ord με τίτλο «Dissolving the Fermi Paradox», οι πιθανότητες να είμαστε μόνοι στον γαλαξία μας κυμαίνονται από 53%  έως 99,6%. Και οι αντίστοιχες πιθανότητες να είμαστε μόνοι μας σε ολόκληρο το σύμπαν είναι 39% έως 85%. Έτσι η απάντηση που δίνουν στην ερώτηση «Πού είναι οι εξωγήινοι; » – το αποκαλούμενο παράδοξο Fermi -, είναι πως βρίσκονται πάρα πολύ μακριά, και πολύ πιθανόν πέρα ​​από τον κοσμολογικό ορίζοντα, απρόσιτοι για πάντα. Όμως σύμφωνα με  τον αστροφυσικό Ethan Siegel τα συμπεράσματά της εν λόγω δημοσίευσης δεν είναι καθόλου αξιόπιστα.

Το παράδοξο Fermi

Αν η ζωή στο σύμπαν είναι πανταχού παρούσα τότε τα σημάδια της δεν θάπρεπε να βρίσκονται παντού; Τα τελευταία 60 χρόνια έχουν προταθεί πολλές ερμηνείες γι αυτόν τον γρίφο, που σήμερα είναι γνωστός ως παράδοξο Fermi.

Εκ πρώτης όψεως η ερώτηση είναι πολύ εύλογη. Υπάρχουν δισεκατομμύρια άστρα στον γαλαξία μας, πολλά από αυτά διαθέτουν πλανήτες που μοιάζουν με την Γη και θα ήταν αρκετά πιθανό σε κάποιους εξωπλανήτες να έχει αναπτυχθεί ευφυής ζωή. Αν η ζωή είναι σύνηθες φαινόμενο, τότε «που βρίσκονται εξωγήινοι;»

An artist's rendition of a potentially habitable exoplanet orbiting a sun-like star. When it comes to life beyond Earth, we have yet to discover our first inhabited world. NASA Ames / JPL-Caltech

Προφανώς, αν υπάρχουν εξωγήινοι, δεν έχουν εμφανιστεί, ούτε άφησαν ίχνη που να αποδεικνύουν την ύπαρξή τους. Η αναζήτηση εξωγήινων πολιτισμών από το SETI προς το παρόν δεν έχει να παρουσιάσει κάτι άξιο λόγου. Οι έρευνες εξωπλανητών από την αποστολή Κέπλερ της NASA αποκάλυψαν χιλιάδες πλανήτες σε άλλα ηλιακά συστήματα, δείχνοντας ότι υπάρχουν δισεκατομμύρια πιθανές εστίες ζωής σαν τη Γη στον γαλαξία μας. Ωστόσο μέχρι σήμερα δεν βρέθηκε ζωή ή σημάδια ζωής πέρα από τη Γη.

The hematite spheres (or 'Martian blueberries') as imaged by the Mars Exploration Rover. These are almost certainly evidence of past liquid water on Mars, and possibly of past life. NASA scientists must be certain that this site -- and this planet -- are not contaminated by the very act of our observing. As of yet, there is no surefire evidence for either past or present Martian life. NASA/JPL-Caltech/Cornell/ASU

Πολλοί επιστήμονες θεωρούν ότι το φαινόμενο της ζωής θα μπορούσε να υπακούει σ’ έναν εν δυναμει 4ο νόμο της θερμοδυναμικής, που λέει πως όποτε υπάρχουν ο απαιτούμενος χρόνος, τα απαραίτητα ατομικά δομικά στοιχεία – άνθρακας (C) , Οξυγόνο (Ο), άζωτο (Ν) κ.λ.π. -, η κατάλληλη θερμοκρασία και μια σταθερή παροχή ελεύθερης ενέργειας, παρουσιάζεται αναγκαστικά κάποιος «οργανισμός» με πολυπλοκότητα που συνεχώς αυξάνεται. Ο οργανισμός αυτός θα έχει την ιδιότητα να ελαττώνει την εντροπία του, ξοδεύοντας τα μεγάλα ποσά ελεύθερης ενέργειας που παρέχει ο ήλιος.

Η πληθώρα των ηλιακών συστημάτων που περιέχονται στους γαλαξίες του σύμπαντος, μας οδηγεί στο συμπέρασμα ότι θα υπάρχουν πλανήτες σαν την Γη μας που θα μπορούσαν να φιλοξενούν ζωή. Ίσως λοιπόν να μην είμαστε μόνοι σ΄ αυτό το σύμπαν και η καταγωγή της ζωής δεν είναι μια «μεγάλη σύμπτωση», αλλά ένας φυσικός νόμος.

The Earth at night emits electromagnetic signals, but it would take a telescope of incredible resolution to create an image like this from light years away. Humans have become an intelligent, technologically advanced species here on Earth, but we occupy only a tiny fraction of Earth's history in time. NASA's Earth Observatory/NOAA/DOD

Παρ’ όλα αυτά προς το παρόν δεν υπάρχει κανένα ίχνος εξωγήινων. Αν δεν υπάρχει ζωή πουθενά αλλού εκτός από την Γη, τότε όπως το έθεσε ο Carl Sagan, πρόκειται για «μια τρομερή σπατάλη χώρου». Ο Frank Tripler έλεγε ότι το μεγαλύτερο κίνητρο των οπαδών της εξωγήινης νοημοσύνης είναι μεταφυσικό και στηρίζεται στην ελπίδα ότι μια εξωγήινη παρέμβαση θα μας έσωζε από τους ίδιους τους εαυτούς μας. Άλλοι ισχυρίζονται πως ίσως το βασικό χαρακτηριστικό των τεχνολογικών πολιτισμών είναι ο μικρός χρόνος ζωής τους και η (αυτο)καταστροφή τους πριν προλάβουν να εξαπλωθούν στο διάστημα – κάτι που αναμένεται να συμβεί και στον ανθρώπινο πολιτισμό. Και κάποιοi άλλοι πιστεύουν πως οι εξωγήινοι επισκέφθηκαν ήδη το ηλιακό μας σύστημα στο πρόσφατο ή μακρινό παρελθόν, αλλά μας θεώρησαν πολύ «πρωτόγονους» ή δεν θέλησαν να παρέμβουν στην ανάπτυξη ανάπτυξη του πολιτισμού μας ή μπορεί να φοβήθηκαν τους πολιτικούς μας!

Η αναζήτηση εξωγήινης νοημοσύνης

It's long been theorized that the first detection of extraterrestrial intelligence will come from radio waves. The lack of an observed signal doesn't mean that aliens aren't out there, transmitting, or waiting to be discovered. But drawing conclusions about the number of civilizations out there without any such evidence is not only a fool's errand, it's unscientific. Danielle Futselaar

Η επιστημονική μελέτη του ερωτήματος «υπάρχουν εξωγήινοι πολιτισμοί;» ξεκίνησε το 1959 με το άρθρο που δημοσίευσαν οι φυσικοί Giuseppe Cocconi και Phil Morrison το 1959 στο περιοδικό Nature με τίτλο «Searching for Interstellar Communications» . Εκεί εξηγούσαν ότι τα μικροκύματα αποτελούν το καλύτερο μέσο διαστρικής επικοινωνίας. Αυτά τα κύματα διαπερνούν όχι μόνο την γήινη ατμόσφαιρα αλλά και τα νέφη αερίων και σκόνης του Γαλαξία μας, ενώ το ορατό φως που αποτελεί το παραδοσιακό μας «παράθυρο» στο σύμπαν, απορροφάται από τα νέφη αυτά. Έτσι, τα ραδιοτηλεσκόπια μπορούν να δουν πιο μακριά μέσα στον γαλαξιακό δίσκο σε σχέση με τα οπτικά τηλεσκόπια. Επιπλέον, τα ραδιοτηλεσκόπια μπορούν να εξερευνούν τον ουρανό 24 ώρες το 24ωρο, αφού δεν εμποδίζονται ούτε από την ακτινοβολία του ήλιου ούτε από τα νέφη της γήινης ατμόσφαιρας. Τα μικροκύματα παρουσιάζουν επίσης το πλεονέκτημα ότι μεταφέρουν λίγη ενέργεια οπότε η αποστολή μηνυμάτων διαμέσου μικροκυμάτων είναι συμφέρουσα από ενεργειακή άποψη. Οι Cocconi και Morrison υπογράμμισαν και ένα τρίτο σημαντικό πλεονέκτημα των μικροκυμάτων: Ο Γαλαξίας μας ακτινοβολεί σχετικά λίγο στην περιοχή αυτή των συχνοτήτων, σε σχέση με άλλες ραδιοσυχνότητες, έτσι ώστε ο παρασιτικός του θόρυβος θα ενοχλούσε ελάχιστα την επικοινωνία.

Frank Drake has maintained his life-long interest in using radio telescopes to look for signs of intelligent life. Credit: NRAO/NSF/AUI

Αυτές οι ιδέες εγκαινίασαν μια νέα εποχή στη συζήτηση περί ύπαρξης εξωγήινης νοήμονος ζωής. Την εποχή αυτή γεννιέται και το ακρωνύμιο ΕΤΙ (=Extra Terrestrial Intelligence). O πρώτος που ασχολήθηκε πρακτικά με το ζήτημα ήταν ο Frank Drake, ερευνητής τότε του Εθνικού Ραδιοαστρονομικού Αστεροσκοπείου του Green Bank στην Βιρτζίνια των ΗΠΑ. O Drake εκπόνησε το πρώτο σχέδιο συστηματικής αναζήτησης αναζήτησης εξωγήινων σημάτων, που ονομάστηκε Όζμα, από το όνομα της βασίλισσας της φανταστικής χώρας του Οζ (χώρας μακρινής και κατοικούμενης από εξωτικά πλάσματα, στο γνωστό παραμύθι Frank Baum).

The Atacama Large Millimeter submillimeter Array (ALMA) are some of the most powerful radio telescopes on Earth. These telescopes can measure long-wavelength signatures of atoms, molecules, and ions that are inaccessible to shorter-wavelength telescopes like Hubble, but can also measure details of protoplanetary systems and, potentially, alien signals, that even infrared telescopes can't see. ESO/C. Malin

Το 1960, το ραδιοτηλεσκόπιο Green Bank αναζήτησε επί αρκετούς μήνες ραδιοσήματα προς την κατεύθυνση δυο κοντινών άστρων, του ε του Ηριδανού και του τα του Κήτους, που βρίσκονται περίπου 12 έτη φωτός μακριά μας. Για πρώτη φορά οι άνθρωποι αναζήτησαν μέσω ραδιοσημάτων την ύπαρξη εξωγήινων πολιτισμών. Το αρνητικό αποτέλεσμα αυτής της πρώτης απόπειρας δεν αποθάρρυνε τους ερευνητές και αναπτύχθηκαν πάρα πολλά παρόμοια προγράμματα. Χιλιάδες ώρες «ακρόασης» του διαστήματος δεν έδωσαν κανένα αποτέλεσμα. Η αρχική αισιοδοξία των ερευνητών, που ήταν εμφανής από το αρχικό όνομα αυτών των σχεδίων «Επικοινωνία με Εξωγήινη Νοημοσύνη» (CETI: Communication with Extra-Terrestrial Intelligence) παραχώρησε τη θέση της σε μετριοπαθέστερες βλέψεις και το σχέδιο μετατράπηκε σύντομα σε απλή «Αναζήτηση Εξωγήινης Νοημοσύνης» (SETI: Search for Extra-Terrestrial Intellinge).

Alan Chinchar's 1991 rendition of the proposed Space Station Freedom in orbit. Any civilization that creates something like this would definitely count as scientifically/technologically advanced, but inferring their existence is no more than wishful thinking at this point. NASA

Μέχρι σήμερα, η έρευνα για εξωγήινη ζωή έχει δώσει ένα (μάλλον) οριστικό και ένα προσωρινό αποτέλεσμα. Το οριστικό είναι ότι οι διαστημοσυσκευές που στάλθηκαν στα διάφορα ουράνια σώματα του ηλιακού μας συστήματος δεν εντόπισαν καμία μορφή στο κοντινό μας διάστημα. Το προσωρινό αφορά την «ακρόαση» του ουρανού στις ραδιοσυχνότητες, που μέχρι στιγμής υπήρξε άκαρπη. Λαμβάνοντας υπόψη το εύρος του εγχειρήματος, το αρνητικό αποτέλεσμα, δεν πρέπει να μας εκπλήσσει. Όμως, ακόμα κι αν κατορθώναμε να αφουγκραστούμε τα εκατό δισεκατομμύρια άστρα του γαλαξία μας σε δέκα δισεκατομμύρια ραδιοσυχνότητες επί έναν ή δυο αιώνες, ποιο συμπέρασμα θα μπορούσαμε να βγάλουμε από την απουσία ενός τεχνητού σήματος; Απλώς και μόνον ότι κανένας από αυτούς τους υποθετικούς πολιτισμούς δεν εκπέμπει σήμερα ραδιοσήματα στις συγκεκριμένες συχνότητες προς την κατεύθυνσή μας. Ένα τέτοιο συμπέρασμα δεν θα πρόσθετε τίποτε το ιδιαίτερο στην έρευνά μας για εξωγήινους πολιτισμούς.

Παίζοντας με την εξίσωση Drake

Η εξίσωση Drake χρησιμοποιείται για την εκτίμηση των εξωγήινων πολιτισμών στον γαλαξία μας ή σε ολόκληρο το σύμπαν. The Drake equation is one way to arrive at an estimate of the number of spacefaring, technologically advanced civilizations in the galaxy or Universe today. But until we know how to estimate these parameters, we're just guessing at the possible answers. University of Rochester

Στις αρχές της δεκαετίας του 1960, ο Frank Drake πρότεινε μια εξίσωση που μας επιτρέπει να εκτιμήσουμε τον αριθμό των ευφυών εξωγήινων πολιτισμών – είτε στον γαλαξία μας είτε σε ολόκληρο το παρατηρούμενο Σύμπαν – ανά πάσα στιγμή. Παρόλο που γνωρίζουμε ελάχιστα για τις διάφορες παραμέτρους, η εξίσωση Drake εξακολουθεί να χρησιμοποιείται για να εκτιμηθεί ο αριθμός των πιθανών πολιτισμών με τους οποίους θα μπορούσαμε να επικοινωνήσουμε.

Σήμερα μπορούμε να κάνουμε καλύτερες εκτιμήσεις για ποσότητες όπως: ο αριθμός των άστρων σε κάθε γαλαξία, ο αριθμός των γαλαξιών στο σύμπαν, το κλάσμα των άστρων που είναι σαν τον ήλιο μας, και το κλάσμα των δυνητικά κατοικήσιμων πλανητών με το μέγεθος της Γης.

On this semilog plot, the complexity of organisms, as measured by the length of functional non-redundant DNA per genome counted by nucleotide base pairs (bp), increases linearly with time. Time is counted backwards in billions of years before the present (time 0). Note that, if we do this extrapolation, we might conclude that life on Earth began billions of years prior to Earth's formation. Shirov & Gordon (2013), via https://arxiv.org/abs/1304.3381

Όμως, υπάρχουν μερικά βήματα που δεν γνωρίζουμε πόσο συχνά συμβαίνουν. Τα βήματα αυτά πραγματοποιήθηκαν σίγουρα εδώ στη Γη. Αυτά είναι τα βήματα που οδηγούν από τα ανόργανα μόρια σε πιο πολύπλοκα οργανικά μακρομόρια, στην δημιουργία ζωντανών οργανισμών και στην εξέλιξή τους σε ανώτερο είδος με νοημοσύνη.

Αυτό ισοδυναμεί με δύο αγνώστους (στην εξίσωση Drake) που είναι απολύτως απαραίτητοι για την επίτευξη του τελικού στόχου, της ανάπτυξης εξωγήινης ευφυούς ζωής:

1. την πιθανότητα να δημιουργηθεί ζωή από μη ζώσα ύλη σε έναν πλανήτη παρόμοιο με την Γη, και

2. την πιθανότητα η ζωή να εξελιχθεί σε ένα έξυπνο, επικοινωνιακό και ενδεχομένως διαστρικό είδος.

Δεν έχουμε ιδέα ποια είναι η πιθανότητα να συμβούν αυτά τα γεγονότα.

Structures on ALH84001 meteorite, which has a Martian origin. Some argue that the structures shown here may be ancient Martian life, but others contend that this is Earth-originating life that has made its way into a Martian rock. No such fossils have been found in situ in the rocks examined on Mars. NASA, 1996

Βέβαια, υπάρχουν πολλά λογικά πράγματα που μπορούμε να πούμε σχετικά μ’ αυτά. Μπορούμε να πούμε για τα πειράματα που κάναμε για τη δημιουργία οργανικών μορίων από ανόργανα συστατικά. Μπορούμε να πούμε για τα σύνθετα οργανικά μόρια που βρίσκουμε στον διαστρικό χώρο ή σε μετεωρίτες. Μπορούμε να αναφερθούμε στις πιθανότητες ύπαρξης μικροβιακής ζωής σε υπόγειους υδάτινους ωκεανούς σε δορυφόρους πλανητών του ηλιακού μας συστήματος ή απολιθωμένων μικροβίων σε πλανήτες όπως Άρης, που διέθετε στο παρελθόν τεράστιες ποσότητες νερού.

Και μπορούμε να δούμε το γεγονός ότι, αν προεκτείνουμε την γενετική πληροφορία που κωδικοποιείται στους υπάρχοντες οργανισμούς στο παρελθόν, όταν σχηματιζόταν η Γη, προκύπτει ότι αυτό που θεωρούμε «ζωή» μπορεί να είχε προκύψει δισεκατομμύρια χρόνια πριν δημιουργηθεί ο πλανήτης μας.

Οι πιθανότητες εμφάνισης ζωής θα μπορούσαν να είναι εξαιρετικά υψηλές, π.χ. 1 έως 10% ή εξαιρετικά μικρές, π.χ. 1/1.000.000 ή και λιγότερο. Δεν μπορούμε να καταλήξουμε σε κάποιο συμπέρασμα αφού γνωρίζουμε μόνο μια περίπτωση εμφάνισης ζωής – την γήινη.

Και τα πράγματα χειροτερεύουν, αν προσπαθήσουμε να εκτιμήσουμε την πιθανότητα ένα είδος κατώτερης μορφής ζωής να εξελιχθεί σε ευφυή ζωή, ικανή να αναπτύξει διαστημικές ικανότητες επικοινωνίας και εξάπλωσης στο διάστημα. Κι εδώ το δείγμα μας έχει μοναδιαίο μέγεθος.

Μεσολάβησαν πολλά στάδια για να φτάσει η ζωή στη Γη στο σημερινό σημείο, συμπεριλαμβανομένων των μαζικών εξαφανίσεων, των περιβαλλοντολογικών μεταβολών, πτώσεις μετεωριτών κλπ. Για περισσότερο από 4 δισεκατομμύρια χρόνια στη Γη δεν υπήρχε τίποτε που να θεωρείται «ευφυές» σύμφωνα με τα ανθρώπινα πρότυπα. Για πάνω από μισό δισεκατομμύρια χρόνια από την έκρηξη της Κάμβριας περιόδου, μόνο για τα τελευταία  200.000 χρόνια περίπου υπήρχε ένα τέτοιο είδος στη Γη: λιγότερο από το 0,05% του χρόνου. Είμαστε το αποτέλεσμα μιας μεγάλης κοσμικής σύμπτωσης;

Η πρόσφατη δημοσίευση των Anders Sandberg, Eric Drexler και Toby Ord υποστηρίζει πως επιλύει το παράδοξο του Fermi «αποδεικνύοντας» ότι δεν είναι καθόλου απίθανο να είμαστε μόνοι στον Γαλαξία ή και σε ολόκληρο το παρατηρούμενο σύμπαν.

The possibilities of having another inhabited world in our Milky Way are incredible and tantalizing, but if we want to know whether it's real or not, we absolutely have to get the science right. Wikimedia Commons user Lucianomendez

Οι Sandberg at al υπολόγισαν ότι πιθανότητες να είμαστε μόνοι στον γαλαξία μας κυμαίνονται από 53%  έως 99,6%. Και οι αντίστοιχες πιθανότητες να είμαστε μόνοι μας σε ολόκληρο το σύμπαν είναι 39% έως 85%. Έτσι η απάντηση που δίνουν στην ερώτηση «Πού είναι οι εξωγήινοι; » – το αποκαλούμενο παράδοξο Fermi -, είναι πως βρίσκονται πάρα πολύ μακριά, και πολύ πιθανόν πέρα ​​από τον κοσμολογικό ορίζοντα, απρόσιτοι για πάντα.

Αυτό δεν αποτελεί έκπληξη αν λάβουμε υπόψη μας τις συνέπειες της διατύπωσης γενικευμένων συμπερασμάτων που στηρίζονται σε ένα μείγμα άγνοιας και ανεπαρκών αποδεικτικών στοιχείων.

Δεν μπορείτε απλά να δηλώσετε, «αυτές είναι οι εκτιμήσεις μου για αυτές τις ποσότητες που περιέχει η εξίσωση Drake» και στη συνέχεια να υπολογίσετε πόσους εξωγήινους πολιτισμούς δίνει η εξίσωση. Αυτό δεν είναι αξιόπιστο επιστημονικό συμπέρασμα.

H εξίσωση Drake (από την δημοσίευση των Sandberg, Drexler και Ord με τίτλο «Dissolving the Fermi Paradox»).

Παρά την χρήση κατανομών πιθανoτήτων για τις παραμέτρους της εξίσωσης Drake που χρησιμοποιούν οι συγγραφείς της εν λόγω εργασίας, δεν υπάρχει προς το παρόν καμία ένδειξη ότι μπορούμε να πούμε κάτι λογικό σχετικά με τις πιθανότητες αυτές. Κι όταν απουσιάζουν οι αποδείξεις, οι θεωρητικοί αναγκάζονται να κάνουν εικασίες παίζοντας με τους αριθμούς. Οι κατανομές πιθανοτήτων για τις παραμέτρους της εξίσωσης Drake, βασίζονται στην διακύμανση των εκτιμήσεων σε προηγούμενες εργασίες, και στην προσωπική εκτίμηση των αβεβαιοτήτων για κάθε παράμετρο από τους συγγραφείς.

Σύμφωνα με τον Ethan Siegel, αυτό εμπίπτει στον λεγόμενο πρώτο νόμο της επιστήμης των υπολογιστών: σκουπίδια στην είσοδο, σκουπίδια στην έξοδο.

Οι ιστορικές εκτιμήσεις και η κρίσεις των συγγραφέων δεν υποκαθιστούν τα δεδομένα που χρειαζόμαστε.

Και τα δεδομένα προς το παρόν δεν υπάρχουν. Καμιά εξεζητημένη-πολύπλοκη ανάλυση πιθανοτήτων δεν μπορεί να δικαιολογήσει τις εικασίες και τις αυθαιρεσίες που υπεισέρχονται στους υπολογισμούς ως κάτι που έχει οποιοδήποτε επιστημονικό βάρος. Η εφαρμογή επιστημονικών τεχνικών σε μια εγγενώς μη επιστημονική προσπάθεια, όπως η εφεύρεση εκτιμήσεων αγνώστων παραμέτρων σχετικά με το σύμπαν, δεν την καθιστά επιστημονικότερη. Το αντίθετο της γνώσης δεν είναι η άγνοια. Είναι η ψευδαίσθηση της γνώσης.

Once intelligence, tool use and curiosity combine in a single species, perhaps interstellar ambitions become inevitable. But this is an assumption that isn't backed in science, and we must be careful (and suspicious) about any such conclusions we draw from them. Dennis Davidson for http://www.nss.org/

Είναι πιθανό η ζωή, ακόμα και η ευφυής ζωή, να είναι πανταχού παρούσα στον γαλαξία μας, αλλά και σε ολόκληρο σύμπαν. Προς το παρόν δεν μπορούμε να το αποδείξουμε. Μέχρι να αποκτήσουμε περισσότερα στοιχεία, μην ξεγελιέστε από τους τίτλους: δεν προκύπτουν από επιστημονικές εκτιμήσεις ή πρωτοποριακές εργασίες. Είναι εικασίες χωρίς καμιά απόδειξη και ουδεμία σχέση έχουν με την επιστήμη.

Πηγές: Anders Sandberg, Eric Drexler και Toby Ord, Dissolving the Fermi Paradox - Ethan Siegel, No, We Haven’t Solved The Drake Equation, The Fermi Paradox, Or Whether Humans Are Alone -  Νίκος Πράντζος, Η περιπέτεια του µέλλοντος

Η μεγάλη σύγκρουση που άλλαξε τον Γαλαξία μας. The Major Collision That Changed the Milky Way Galaxy

Ερευνητές του Κέιμπριτζ εντόπισαν το κοσμικό γεγονός που άλλαξε την ιστορία και τη μορφή του γαλαξία μας. Καλλιτεχνική απεικόνιση της συγχώνευσης του γαλαξία μας με τον γαλαξία που ονομάστηκε «Λουκάνικο». Sausage Galaxy: An impression of the encounter between the Milky Way galaxy and the smaller Sausage galaxy about 8 billion to 10 billion years ago. The record of this ancient encounter is still preserved in the velocities and chemistry of the stars. Credit: V. Belokurov (Cambridge, UK); based on image by ESO/Juan Carlos Muñoz

Ο γαλαξίας μας κι ένας μικρότερος γαλαξίας με το ευφάνταστο όνομα «Λουκάνικο» συγκρούσθηκαν μετωπικά πριν από οκτώ έως δέκα δισεκατομμύρια χρόνια. Από την κοσμική σύγκρουση, ένα συμβάν καθοριστικό στην προϊστορία του γαλαξία μας, ο τελευταίος πήρε το σημερινό σχήμα του, σύμφωνα με τις εκτιμήσεις των αστρονόμων.

Ο νάνος γαλαξίας «Λουκάνικο» δεν επέζησε από το γεγονός, καθώς γρήγορα διαλύθηκε και τα απομεινάρια του βρίσκονται σήμερα διάσπαρτα ολόγυρα στο γαλαξία μας. Αλλά και ο δικός μας γαλαξίας φέρει τα ίχνη εκείνης της δραματικής σύγκρουσης τόσο στο κέντρο όσο και στην εξωτερική άλω του.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Βασίλι Μπελοκούροφ του Πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ και του Κέντρου Υπολογιστικής Αστροφυσικής του Ινστιτούτου Flatiron της Νέας Υόρκης, έκαναν σχετικές δημοσιεύσεις στα περιοδικά «Monthly Notices» της βρετανικής Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας και "Astrophysical Journal Letters".

Οι νέες εκτιμήσεις βασίσθηκαν στη μελέτη των στοιχείων του δορυφόρου Gaia (Γαία) του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), που καταγράφει με ακρίβεια τις τροχιές των άστρων, καθώς ταξιδεύουν μέσα στο γαλαξία μας. Με τους κατάλληλους μαθηματικούς υπολογισμούς, οι αστρονόμοι πιστεύουν ότι μπορούν να βγάλουν βάσιμα συμπεράσματα για το μακρινό παρελθόν του γαλαξία μας.

Το σχήμα που έχουν οι σημερινές τροχιές των άστρων του νάνου γαλαξία, τα οποία σήμερα περιφέρονται πια μέσα στο δικό μας γαλαξία, προσέδωσαν στον πρώτο το παρατσούκλι «το Λουκάνικο της Γαίας». Αυτός ο νάνος γαλαξίας ήταν η τελευταία μεγάλη συγχώνευση άλλου γαλαξία με τον δικό μας.

Sausage Stars: When looking at the distribution of star velocities in the Milky Way, the stars of the Sausage galaxy form a characteristic sausage-like shape. This unique shape is caused by the strong radial motions of the stars. As the sun lies in the center of this enormous cloud of stars, the distribution does not include the slowed-down stars currently making a U-turn back toward the galaxy’s center. Credit: V. Belokurov (Cambridge, UK) and Gaia/ESA

Ο γαλαξίας μας συνεχίζει να συγκρούεται με άλλους γαλαξίας, όπως με τον μικροσκοπικό «Τοξότη», αλλά το «Λουκάνικο» ήταν πολύ πιο μεγάλος, με εκτιμώμενη συνολική μάζα (άστρων, αερίων και σκοτεινής ύλης) τουλάχιστον δέκα δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη του Ήλιου μας. Όταν έπεσε πάνω στο γαλαξία μας, ο τελευταίος έπεσε σε μια χαώδη κατάσταση και εκτιμάται ότι ο δίσκος του υπέστη ρωγμές και χρειάσθηκε να ανασυσταθεί στην πορεία.

Μεταξύ άλλων, οι αστρονόμοι βρήκαν ότι τουλάχιστον οκτώ μεγάλα σφαιρωτά αστρικά σμήνη του γαλαξία μας αποτελούν «κληρονομιά» από το «Λουκάνικο».

Πηγές: http://adsabs.harvard.edu/abs/2018MNRAS.478..611B - http://adsabs.harvard.edu/abs/2018arXiv180510288D - http://adsabs.harvard.edu/abs/2018arXiv180500453M - https://www.simonsfoundation.org/2018/07/04/gaia-sausage-galaxy/ - http://www.in.gr/2018/07/05/tech/anakalyfthike-panarxaia-sygkrousi-tou-galaksia-mas-loukaniko/ 

Τα «πυροτεχνήματα» του Γαλαξία. Burst of Celestial Fireworks

Η NASA συμμετέχει στους εορτασμούς της εθνικής γιορτής των ΗΠΑ με μια εντυπωσιακή φωτογραφία από ένα κοσμικό μαιευτήριο του γαλαξία μας. Πραγματικά το νεφέλωμα NGC 3603 και τα άστρα που γεννιούνται εκεί μοιάζουν σαν ένα κοσμικό πυροτέχνημα. Like a July 4 fireworks display, a young, glittering collection of stars resembles an aerial burst. The cluster is surrounded by clouds of interstellar gas and dust - the raw material for new star formation. The nebula, located 20,000 light-years away in the constellation Carina, contains a central cluster of huge, hot stars, called NGC 3603. Appearing colorful and serene, this environment is anything but. Ultraviolet radiation and violent stellar winds have blown out an enormous cavity in the gas and dust enveloping the cluster. Most of the stars in the cluster were born around the same time but differ in size, mass, temperature and color. The course of a star's life is determined by its mass, so a cluster of a given age will contain stars in various stages of their lives, giving an opportunity for detailed analyses of stellar life cycles. NGC 3603 also contains some of the most massive stars known. These huge stars live fast and die young, burning through their hydrogen fuel quickly and ultimately ending their lives in supernova explosions. Star clusters like NGC 3603 provide important clues to understanding the origin of massive star formation in the early, distant universe. Astronomers also use massive clusters to study distant starbursts that occur when galaxies collide, igniting a flurry of star formation. The proximity of NGC 3603 makes it an excellent lab for studying such distant and momentous events. Image Credit: NASA, ESA, R. O'Connell (University of Virginia), F. Paresce (National Institute for Astrophysics, Bologna, Italy), E. Young (Universities Space Research Association/Ames Research Center), the WFC3 Science Oversight Committee, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

Είναι γνωστό ότι οι εορταστικές εκδηλώσεις στην εθνική εορτή των ΗΠΑ στις 4 Ιουλίου ολοκληρώνονται με την ρίψη πυροτεχνημάτων στον νυχτερινό ουρανό.

Η NASA θέλοντας να συμμετέχει και αυτή με τον δικό της τρόπο στην γιορτή έδωσε στην δημοσιότητα μια φωτογραφία από ένα εντυπωσιακό κοσμικό μαιευτήριο το οποίο μοιάζει σαν ρίχνει... πυροτεχνήματα στον γαλαξιακό ουρανό.

These images of the NGC 3603 region were obtained in three near-IR filter bands (Js, H and Ks) with the ISAAC instrument at the ANTU telescope at the VLT at Paranal. NGC 3603 is located in the Carina spiral arm of the Milky Way galaxy at a distance of about 20,000 light-years (6-7 kpc). It is the only massive, galactic "HII-region" (so denoted by astronomers because part of its hydrogen is ionized) in which a central cluster of strongly UV-radiating stars of types O and B that ionize the nebula can be studied at visual and near-infrared wavelengths. This is because the line-of-sight is reasonably free of dust in this direction; the dimming in near-infrared radiation due to intervening matter between the nebula and us is only about a factor of 2 (compared to 80 in visible light). The total mass of the hot O and B stars in NGC 3603 is over 2,000 solar masses. Together, the more than fifty heavy and bright O stars in NGC 3603 have about 100 times the ionizing power of the well-known Trapezium cluster in the Orion Nebula. In fact, the star cluster in NGC 3603 is in many respects very similar to the core of the large, ionizing cluster in the approximately eight times more distant Tarantula Nebula in the Large Magellanic Cloud. An important conclusion of studying this region is that there are lots of sub-solar mass stars in NGC 3603. Contrary to several theoretical predictions, these low-mass stars do form in violent starbursts. The overall age of stars in the contraction phase that are located in the innermost region of NGC 3603 was found to be 300 000 to 1 000 000 years. The counts clearly show that this cluster is well populated in sub-solar mass stars. Credit: ESO

Πρόκειται για το νεφέλωμα NGC 3603 που βρίσκεται σε απόσταση 20 χιλιάδων ετών φωτός από εμάς στον αστερισμό της Τρόπιδος. Στην καρδιά του νεφελώματος ξεπροβάλει ένα υπέρλαμπρο σμήνος άστρων τα οποία σύμφωνα με τους επιστήμονες έχουν όλα γεννηθεί την ίδια χρονική περίοδο, είναι γιγάντια και πολύ καυτά. Κάποια από αυτά τα άστρα ανήκουν στην κατηγορία των μεγαλύτερων σε μάζα άστρων που μπορούν να δημιουργηθούν στο Σύμπαν. Τα περισσότερα από τα άστρα αυτής της περιοχής θα έχουν σύντομη διάρκεια ζωής και θα μετατραπούν σε υπερκαινοφανείς αστέρες, θα αυτοκαταστραφούν δηλαδή σε εκρήξεις σουπερνόβα.

Το νεφέλωμα αποτελείται από πυκνή διαγαλαξιακή ύλη (αέρια, σκόνη) αλλά υπεριώδης ακτινοβολία και ισχυροί αστρικοί άνεμοι δημιούργησαν αυτή την «κοιλότητα» μέσα στην οποία γεννιούνται συνεχώς νέα άστρα. Οι επιστήμονες μελετούν το συγκεκριμένο νεφέλωμα όχι μόνο για την μελέτη της γέννησης άστρων σε... ειρηνικές συνθήκες μέσα στους γαλαξίες αλλά και το πώς δημιουργούνται άστρα όταν συγκρούονται γαλαξίες.

Πηγές: https://www.nasa.gov/image-feature/burst-of-celestial-fireworks - https://www.eso.org/public/news/eso9946/ - https://www.nasa.gov/image-feature/burst-of-celestial-fireworks

Ο πλανήτης Ουρανός χτυπήθηκε κάποτε από διαστημικό σώμα διπλάσιο της Γης. 'Cataclysmic' collision shaped Uranus' evolution

The collision with Uranus of a massive object twice the size of Earth that caused the planet's unusual spin, from a high-resolution simulation using over ten million particles, coloured by their internal energy. Credit: Jacob Kegerreis/Durham University

Μια κατακλυσμική πρόσκρουση ενός σώματος με μέγεθος τουλάχιστον διπλάσιο της Γης πάνω στον Ουρανό πριν περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια, προκάλεσε την κλίση του άξονά του μακρινού και παγωμένου πλανήτη, ενώ μπορεί να εξηγήσει τις πολύ χαμηλές θερμοκρασίες του σήμερα, οι οποίες φθάνουν τους μείον 216 βαθμούς Κελσίου.

Αυτό προκύπτει από μια νέα επιστημονική μελέτη, που βασίσθηκε σε υπολογιστικές προσομοιώσεις και επιβεβαιώνει προηγούμενες επιστημονικές εκτιμήσεις. Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον Τζέικομπ Κεγκερέις του Ινστιτούτου Υπολογιστικής Κοσμολογίας του βρετανικού Πανεπιστημίου του Ντάραμ, έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό αστροφυσικής «Astrophysical Journal».

A simulation showing a grazing giant impact between a massive object and the young Uranus. Research led by Durham University, UK, confirms that a massive object roughly twice the size of Earth hit Uranus about 4 billion years ago and caused the planet's unusual tilt. The collision could explain Uranus' freezing temperatures. The clock in the top left of the animation shows hours since the start of simulation. Credit: Jacob Kegerreis/Durham University

Κατά πάσα πιθανότητα το σώμα που έπεσε στον Ουρανό, ήταν ένας νεαρός πρωτοπλανήτης. Η πρόσκρουση είχε ως αποτέλεσμα ο Ουρανός να «γείρει» και να περιστρέφεται πλέον με το πλευρό του: ο άξονας περιστροφής του είναι σήμερα σχεδόν κάθετος σε σχέση με τους άξονες όλων των άλλων πλανητών του ηλιακού μας συστήματος.

A 2004 infrared composite image of the two hemispheres of Uranus obtained with Keck Telescope adaptive optics. Credit: Lawrence Sromovsky, University of Wisconsin-Madison/W.W. Keck Observatory.

Κατά τη σφοδρή σύγκρουση πάντως, ο Ουρανός κατάφερε να διατηρήσει το μεγαλύτερο μέρος από την ατμόσφαιρά του. Επίσης οι προσομοιώσεις της πρόσκρουσης μπόρεσαν να εξηγήσουν το σχηματισμό των δακτυλίων και των δορυφόρων του πλανήτη. Οι δακτύλιοι και τα φεγγάρια σχηματίσθηκαν σταδιακά από τις μεγάλες ποσότητες πετρωμάτων και πάγου που εκτοξεύθηκαν στο διάστημα μετά τη σύγκρουση.

Πηγές: Astrophysical Journal (2018). DOI: 10.3847/1538-4357/aac725 - http://www.amna.gr/home/article/273073/O-planitis-Ouranos-chtupithike-kapote-apo-ena-diastimiko-soma-diplasio-tis-Gis

Η φωτογραφία ενός νεογέννητου εξωπλανήτη. Newborn planet pictured for first time

Η πρώτη ξεκάθαρη φωτογραφία σχηματισμού εξωπλανήτη. Πρόκειται για το φωτεινό αντικείμενο δεξιά από το κέντρο της εικόνας. Το κέντρο της εικόνας φαίνεται μαύρο γιατί εκεί βρίσκεται το άστρο PDS 70, του οποίου το φως μπλοκαρίστηκε. This spectacular image from the SPHERE instrument on ESO's Very Large Telescope is the first clear image of a planet caught in the very act of formation around the dwarf star PDS 70. The planet stands clearly out, visible as a bright point to the right of the centre of the image, which is blacked out by the coronagraph mask used to block the blinding light of the central star. Credit: ESO/A. Müller et al.

Ευρωπαίοι επιστήμονες ανακάλυψαν και φωτογράφισαν για πρώτη φορά τη γέννηση ενός εξωπλανήτη. Πρόκειται για ένα αέριο γίγαντα πλανήτη, με μάζα μερικές φορές μεγαλύτερη του Δία, που κινείται μέσα σε ένα πρωτοπλανητικό δίσκο, ένα διαστημικό «μαιευτήριο» γύρω από το άστρο PDS 70, σε απόσταση 370 ετών φωτός από τη Γη.

This sequence takes the viewer towards the southern constellation of Centaurus. We zoom in on the orange dwarf star PDS 70. The final shot shows the spectacular new image of the planet PDS 70b cleaving a path through the planet-forming material surrounding the young star. Credit: ESO, N. Risinger (skysurvey.org), DSS. Music: Astral electronic.

Είναι ο πρώτος επιβεβαιωμένος εξωπλανήτης που ανακαλύπτεται σε τόσο πρώιμο στάδιο της ζωής του. Έχουν μέχρι σήμερα ανακαλυφθεί περίπου 3.800 εξωπλανήτες διαφόρων μεγεθών, αλλά κανένας τόσο…μωρό. Ο εξωπλανήτης ακόμη μεγαλώνει, προσελκύοντας υλικά από τον περιβάλλοντα πρωτοπλανητικό δίσκο.

Astronomers using the SPHERE instrument on ESO’s Very Large Telescope captured the first clear image of a planet caught in the act of forming in the dusty disc surrounding a young star. The young planet is carving a path through the primordial disc of gas and dust around the very young star PDS 70. The data suggest that the planet’s atmosphere is cloudy. Credit: ESO

Η παρατήρηση του νεογέννητου εξωπλανήτη PDS 70b έγινε με το όργανο SPHERE του Πολύ Μεγάλου Τηλεσκοπίου (VLT) του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου (ESO) στη Χιλή. Οι αστρονόμοι, με επικεφαλής τη Μίριαμ Κέπλερ του γερμανικού Ινστιτούτου Αστρονομίας Μαξ Πλανκ στη Χαϊδελβέργη, έκαναν δύο σχετικές δημοσιεύσεις στο περιοδικό αστρονομίας και αστροφυσικής «Astronomy and Astrophysics».

This colourful image shows the sky around the faint orange dwarf star PDS 70 (in the middle of the image). The bright blue star to the right is χ Centauri. Credit: ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

Το μητρικό άστρο PDS 70, γνωστό και ως Τ του Ταύρου, είναι ένας νεαρός νάνος που έχει ηλικία μόνο 5,4 εκατομμυρίων ετών. Περιβάλλεται από ένα μεγάλο δίσκο αερίων και σκόνης, που έχει πλάτος περίπου 130 αστρονομικών μονάδων (μια τέτοια μονάδα ισοδυναμεί με την απόσταση Γης-Ήλιου).

Ο εν λόγω εξωπλανήτης, που φαίνεται να περιβάλλεται από νέφη, χρειάζεται περίπου 120 γήινα χρόνια για να κάνει μια πλήρη περιφορά (το «έτος» του) γύρω από το άστρο του, από το οποίο απέχει γύρω στα τρία δισεκατομμύρια χιλιόμετρα (περίπου όσο η απόσταση Ουρανού - Ήλιου). H θερμοκρασία της επιφάνειάς του εκτιμάται σε σχεδόν 1.000 βαθμούς Κελσίου, πολύ υψηλότερη από κάθε πλανήτη του δικού μας ηλιακού συστήματος.

Πηγές: http://www.eso.org/public/archives/releases/sciencepapers/eso1821/eso1821a.pdf - https://www.eso.org/public/news/eso1821/ - http://www.amna.gr/home/article/272834/Europaioi-epistimones-fotografisan-gia-proti-fora-ena-neogennito-exoplaniti