Ανακαλύφθηκε καυτός εξωπλανήτης όπου μπορεί να πέφτει σιδερένια βροχή. Molten iron rain falls through the skies of scorching-hot exoplanet

Ευρωπαίοι αστρονόμοι πιστεύουν ότι υπάρχουν βάσιμες πιθανότητες ένας πολύ καυτός εξωπλανήτης, ο WASP-76b, να έχει βροχές από σίδηρο. Οι σχετικές ενδείξεις ανιχνεύθηκαν για πρώτη φορά στην ατμόσφαιρα του. WASP-76b, a gas-giant exoplanet located some 640 light-years away in the constellation of Pisces, has a day side where temperatures climb above 2,400 degrees Celsius (4,352 degrees Fahrenheit), high enough to vaporize metals; strong winds carry iron vapor to the cooler night side where it condenses into iron droplets. This illustration shows a night-side view of the exoplanet WASP-76b. To the left of the image, we see the evening border of the exoplanet, where it transitions from day to night. Image credit: M. Kornmesser / ESO.

Οι καυτοί γιγάντιοι εξωπλανήτες δέχονται από το άστρο τους ακτινοβολία χιλιάδες φορές μεγαλύτερη από αυτή που δέχεται η Γη από τον Ήλιο. Οι θερμοκρασίες τους, που ξεπερνούν τους 1.700 βαθμούς Κελσίου, θεωρούνται ιδανικά εργαστήρια για τη μελέτη ακραίων κλιματικών και χημικών συνθηκών σε άλλους κόσμους.

The European Southern Observatory’s Very Large Telescope at Paranal, Chile. Photograph: S. Guisard/ESO/PA

Ο εξωπλανήτης βρίσκεται στον αστερισμό των Ιχθύων, απέχει περίπου 390 έτη φωτός και είχε αρχικά μελετηθεί το 2018 από το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο (VLT) του Ευρωπαϊκού Νοτίου Αστεροσκοπείου (ESO) στη Χιλή. Οι ερευνητές από την Ελβετία, Ισπανία, Ιταλία και Πορτογαλία, με επικεφαλής τον καθηγητή Ντέηβιντ Έρενράιχ του Αστρονομικού Παρατηρητηρίου του Πανεπιστημίου της Γενεύης, που έκαναν τη σχετική δημοσίευση στο περιοδικό "Nature", μελέτησαν τις χημικές «υπογραφές» στην ατμόσφαιρα του πλανήτη WASP-76b και εντόπισαν το «σήμα» του σιδήρου.

The ultra-hot giant exoplanet WASP-76b orbits the star WASP-76, located some 390 light-years away in the constellation of Pisces. This video shows the orbit of this strange planet around its host star. Like the Moon on its orbit around the Earth, WASP-76b is ‘tidally locked’: it takes as long to rotate around its axis as it does to go around the star. On its day side temperatures climb above 2400 degrees Celsius, high enough to vaporise metals. Strong winds carry iron vapour to the cooler night side where it condenses into iron droplets. Credit: ESO/L.Calçada/spaceengine.org

Ο WASP-76b έχει μόνο μια πλευρά του στραμμένη προς το άστρο του, όπως η Σελήνη σε σχέση με τη Γη. Ο εν λόγω εξωπλανήτης έχει θερμοκρασίες επιφανείας άνω των 2.400 βαθμών Κελσίου στη φωτεινή πλευρά του που «βλέπει» μόνιμα το άστρο του, ικανές να εξαερώσουν μέταλλα που καταλήγουν στην ατμόσφαιρα του. Κατόπιν οι ατμοί των μετάλλων μεταφέρονται από ισχυρούς ανέμους στην κατά 1.000 βαθμούς πιο κρύα και μόνιμα «σκοτεινή» πλευρά του πλανήτη.

Graphic novelist Frederik Peeters is known for his science fiction works.

Οι επιστήμονες εκτιμούν ότι εκεί ο σίδηρος συμπυκνώνεται, πιθανώς σε νέφη, τα οποία στη συνέχεια πέφτουν ως βροχή στη διάρκεια της νύχτας του «εξωτικού» εξωπλανήτη. «Θα μπορούσε να πει κανείς ότι ο πλανήτης γίνεται βροχερός το βράδυ, μόνο που βρέχει σίδηρο», δήλωσε ο Ερενράιχ. Προφανώς οι ομπρέλες δεν είναι κατάλληλες για μια τέτοια σιδερένια βροχή...

Πηγές: D. Ehrenreich et al. Nightside condensation of iron in an ultrahot giant exoplanet. Nature. Published online March 11, 2020. doi: 10.1038/s41586-020-2107-1. - https://www.space.com/alien-planet-iron-rain-WASP-76b.html - https://www.amna.gr/home/article/438513/Anakalufthike-kautos-exoplanitis-opou-mporei-na-pefteisiderenia-brochi

Άρης Τρίτσης: Ελληνική πρωτιά στην Αστροφυσική. European Astronomical Society’s MERAC Prize to Aris Tritsis

To Βραβείο MERAC της Ευρωπαϊκής Αστρονομικής Εταιρείας για την καλύτερη διδακτορική διατριβή απονέμεται στον θεωρητικό αστροφυσικό Άρη Τρίτση, ο οποίος «αφουγκράστηκε» τη μουσική της γέννησης των άστρων. The 2020 MERAC Prize for the Best PhD Thesis in Theoretical Astrophysics is awarded to Dr Aris Tritsis (Australian National University, Australia) for fundamental contributions to the physics of the interstellar medium and the process of star formation.

Δεν έχει υπάρξει άνθρωπος που έζησε πάνω στον πλανήτη Γη και δεν πέρασε έστω και λίγο χρόνο ατενίζοντας τον έναστρο ουρανό. Αυτόν που μας μαγεύει όταν είμαστε παιδιά και συνεχίζει να μας προκαλεί δέος με την απεραντοσύνη και την ομορφιά του μεγαλώνοντας. Και φυσικά από καιρού εις καιρόν κάποιοι από εμάς δεν αρκούνται στην ενατένιση. Περνούν στη δράση και προσπαθούν να αφουγκραστούν τα μυστικά του, να χαρτογραφήσουν τις μέχρι πρότινος απροσπέλαστες «γωνιές» του.

Για την αποκάλυψη θεμελιωδών παραμέτρων ενός διαστρικού νέφους, ο έλληνας θεωρητικός αστροφυσικός δρ Άρης Τρίτσης παίρνει το Βραβείο MERAC, το οποίο απονέμει η Ευρωπαϊκή Αστρονομική Εταιρεία για την καλύτερη διδακτορική διατριβή. Το βραβείο απονέμεται κάθε τρία χρόνια και αποτελεί την ύψιστη διάκριση της Ευρωπαϊκής Αστρονομικής Κοινότητας για σπουδές διδακτορικού επιπέδου. Έχει δε τη σημασία του να τονιστεί ότι ο δρ Τρίτσης, ο οποίος αυτή τη στιγμή συνεχίζει τις έρευνές του ως μεταδιδακτορικός υπότροφος στο Εθνικό Πανεπιστήμιο της Αυστραλίας, πραγματοποίησε τη διδακτορική διατριβή του επί ελληνικού εδάφους και ειδικότερα στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης και στο Ινστιτούτο Ηλεκτρονικής Δομής και Λέιζερ του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) της Κρήτης. Το θέμα της διατριβής του, η οποία πραγματοποιήθηκε υπό την καθοδήγηση του καθηγητή Κωνσταντίνου Τάσση και ολοκληρώθηκε το 2017, αφορούσε την αστρογένεση και την αστροφυσική των διαστρικών νεφελωμάτων.

Μια ομάδα γεννιέται

Aris Tritsis (left), a postdoctoral student at the Australian National University. Konstantinos Tassis (right) of the University of Crete is a star formation specialist. IMAGE CREDIT: ARIS TRITSIS/UNIVERSITY OF CRETE.

Στην πραγματικότητα η τιμητική αυτή διάκριση δεν αποτελεί μεγάλη έκπληξη: όταν το 2018 δημοσιεύτηκαν τα αποτελέσματα της δουλειάς του δρος Τρίτση στην περίβλεπτη επιστημονική επιθεώρηση Science, η διεθνής επιστημονική κοινότητα τη χαιρέτισε ως το επίτευγμα που άνοιγε νέους δρόμους στην κατανόηση της αστρογένεσης. Οι ιθύνοντες μάλιστα της επιθεώρησης είχαν εκδώσει σχετικό δελτίο Τύπου προκειμένου να διαδώσουν τα ευρήματα της ελληνικής ερευνητικής ομάδας. Περιττό να πούμε ότι στη συνέχεια η είδηση καλύφθηκε εκτενώς από τα διεθνή μέσα ενημέρωσης.

Το άρθρο των Τρίτση και Τάσση είχε τίτλο «Magnetic Seismology of Interstellar Gas Clouds: Unveiling a Hidden Dimension» (Μαγνητική σεισμολογία διαστρικών νεφών αερίων: αποκαλύπτοντας μια κρυμμένη διάσταση) και προκειμένου να αντιληφθούμε τη σημασία του επικοινωνήσαμε τόσο με τους ίδιους όσο και με την αναπληρώτρια καθηγήτρια Βασιλική Παυλίδου και μέλος του Εργαστηρίου Αστροφυσικής, η οποία μάλιστα είχε καταλυτικό ρόλο στην προσέλκυση του μεταπτυχιακού τότε φοιτητή Άρη Τρίτση στην Κρήτη: «Ο Άρης είχε σπουδάσει Φυσική στο Πανεπιστήμιο των Ιωαννίνων και είχε ολοκληρώσει τις μεταπτυχιακές σπουδές του στην Αστροφυσική στο University College του Λονδίνου, όταν συναντηθήκαμε στη Γερμανία και ειδικότερα στο Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ στη Βόννη. Εκείνος αναζητούσε εργαστήριο για τη διδακτορική διατριβή του και ήλπιζε να το βρει στη Βόννη και να εστιάσει στην Κοσμολογία» μας είπε η κυρία Παυλίδου και πρόσθεσε: «Περαιτέρω όμως επικοινωνία μαζί μας τον οδήγησε στο να πραγματοποιήσει ένα ταξίδι στην Κρήτη κατά τη διάρκεια του οποίου αποφάσισε ότι είχε βρει το εργαστήριο που έψαχνε. Ομοίως, και εμείς, τα υπόλοιπα μέλη του εργαστηρίου, αισθανθήκαμε από την αρχή ότι ο Άρης έδενε αρμονικά με την ομάδα μας».

Θεμελιώδη ερωτήματα

Orion Molecular Cloud Complex, dominated in the center of this view by the brilliant Flame nebula (NGC 2024). The smaller, glowing cavity falling between the Flame nebula and the Horsehead is called NGC 2023. IMAGE CREDIT: NASA/JPL-CALTECH.

Η ερευνητική ομάδα, η οποία είχε μόλις σχεδόν συσταθεί (παρότι η κυρία Παυλίδου είχε εκλεγεί στο Τμήμα Φυσικής από το 2010 και ο κ. Τάσσης από το 2011, όλες οι προσλήψεις είχαν ανασταλεί λόγω της οικονομικής κρίσης – έτσι, το εργαστήριο άρχισε να λειτουργεί στα τέλη του 2013, όταν επιτέλους κατέστη δυνατή η πρόσληψή τους), εστίαζε το ενδιαφέρον της στη γέννηση των άστρων. Τι καθορίζει άραγε τον αριθμό και το είδος των άστρων που γεννιούνται στον Γαλαξία μας; Αυτό το θεμελιώδες και βασανιστικό ερώτημα το οποίο απασχολεί διαχρονικά τους αστροφυσικούς ήταν στο κέντρο των αναζητήσεων της ερευνητικής ομάδας. «Τα άστρα και οι πλανήτες δημιουργούνται μέσα σε πυκνά διαστρικά νέφη αερίων στα οποία κυριαρχεί το μοριακό υδρογόνο. Ποιες είναι όμως οι δυνάμεις που αναπτύσσονται εκεί; Ποιες είναι οι κυρίαρχες; Είναι τα μαγνητικά πεδία; Η αντίσταση στη βαρύτητα; Και τι συμβαίνει όταν κυριαρχεί η μία ή η άλλη; Τέτοιου είδους ερωτήματα μας απασχολούν» εξήγησε η κυρία Παυλίδου και πρόσθεσε: «Η Φυσική της Αστρογένεσης έχει άμεσο αντίκτυπο στο σχήμα των νεφών. Έτσι, αν γνωρίζουμε το σχήμα του νέφους, μπορούμε να εξαγάγουμε πολύτιμα συμπεράσματα σχετικά με τις φυσικές διεργασίες που κυριαρχούν στη γένεση των άστρων του».

Εύκολο να το λέει κανείς, αλλά στην πράξη εξαιρετικά δύσκολο, καθώς όταν οι επιστήμονες παρατηρούν τα διαστρικά νέφη, αυτό που στην πραγματικότητα βλέπουν είναι μόνο οι δυσδιάστατες προβολές τους. Στην ουσία βλέπουν μόνο τις δύο από τις τρεις διαστάσεις τους και αυτή η άγνοια της τρίτης διάστασης (του βάθους ενός διαστρικού νέφους) συνεπάγεται και άγνοια του σχήματός του. Όχι όμως πλήρη: «Γνωρίζουμε ότι η βαρύτητα προσπαθεί να συμπυκνώσει τα νέφη και να φτιάξει αστέρια, όμως κάτι αντιστέκεται  – αλλιώς όλο το αέριο του Γαλαξία θα είχε ήδη γίνει άστρα. Δύο είναι οι υποψήφιοι γι’ αυτόν τον ρόλο: το μαγνητικό πεδίο του Γαλαξία και η τύρβη. Νέφη-τηγανίτες προκύπτουν σε περιοχές με ισχυρό μαγνητικό πεδίο, ενώ νηματοειδή νέφη προκύπτουν σε περιοχές με ισχυρή τύρβη» εξήγησε ο κ. Τάσσης.

Νηματοειδές ή τηγανίτα;

This snakelike gas cloud (center dark area) in the constellation Musca resembles a skinny filament. But it’s actually a flat sheet that extends about 20 light-years into space away from Earth, an analysis finds. IMAGE CREDIT: IVAN EDER

Το διαστρικό νέφος με το όνομα Musca επέλεξε να μελετήσει ο Άρης Τρίτσης για τη διδακτορική διατριβή του. Επρόκειτο για ένα νηματοειδές νέφος, ένα νέφος δηλαδή στο οποίο η επικρατούσα δύναμη όφειλε να είναι η τύρβη. Μόνο που στην πορεία ανακάλυψε ότι το Musca δεν ήταν καθόλου νηματοειδές! Αντιθέτως ήταν ένα πεπλατυσμένο νέφος, ένα νέφος-τηγανίτα στο οποίο επικρατούσαν ισχυρά μαγνητικά πεδία.

Αν φέρουμε μια τηγανίτα μπροστά στα μάτια μας και την κρατήσουμε με το επίπεδό της παράλληλο προς το έδαφος, αυτό που θα δούμε είναι μια γραμμή, ένα νήμα. Θα χρειαστεί να την παρατηρήσουμε υπό γωνία για να αντιληφθούμε το πραγματικό της σχήμα. Αλλά οι αστροφυσικοί δεν μπορούν να μετακινήσουν τα νέφη! Ετσι, προσπαθούν να εξάγουν συμπεράσματα για το σχήμα τους κάνοντας μετρήσεις φυσικών παραμέτρων, όπως παραδείγματος χάριν είναι η συχνότητα των μαγνητικών κυμάτων που παγιδεύονται σε αυτά. Η επιλογή του Musca, ενός απομονωμένου νέφους στον νότιο ουρανό, δεν ήταν τυχαία: αφενός η απομόνωση ευνοεί την παγίδευση των κυμάτων και αφετέρου πρόκειται για ένα από τα λιγότερο χαοτικά νέφη καθώς αν το παρατηρήσει κανείς προσεκτικά φαίνεται να διασχίζεται από ραβδώσεις. Οπτικά δηλαδή παραπέμπει σε ύφασμα κοτλέ! Σε προηγούμενη εργασία τους οι Τρίτσης και Τάσσης είχαν δείξει ότι οι ραβδώσεις αυτές δημιουργούνται όταν διαδίδονται κύματα μαγνητικής πίεσης. Μόνο που στην περίπτωση του Musca τα κύματα δεν μπορούσαν να διαφύγουν από τα όρια του νέφους και έτσι δημιουργούσαν στάσιμα κύματα με αρμονικές συχνότητες.

Αστρική μουσική συμφωνία

Το διαστρικό μοριακό νέφος Musca: Μία μουσική συμφωνία στο Γαλαξία μας.

Ο υπολογισμός και η ανάλυση των συχνοτήτων των κυμάτων αυτών κατέδειξαν ότι ολόκληρο το νέφος Musca δονείται. Οι δονήσεις όμως είναι ήχος, είναι μουσική. Με άλλα λόγια, οι έλληνες ερευνητές είχαν ακούσει τη μουσική που παιζόταν στο νεφέλωμα Musca! Αλλά τι μπορούσε να μας πει αυτή η μουσική για το σχήμα του; Αυτός ακριβώς ήταν ο κόμπος που έπρεπε να λυθεί! Και δεν ήταν καθόλου εύκολο καθώς δεν υπήρχε σημείο αναφοράς. Όταν εμείς ακούμε ένα μουσικό όργανο μπορούμε να καταλάβουμε αν η μουσική προέρχεται από ένα έγχορδο ή ένα κρουστό. Αντιλαμβανόμαστε τη χορδή μιας κιθάρας και την ξεχωρίζουμε από το τύμπανο γιατί έχουμε ξανακούσει κιθάρα και τύμπανο. Οι έλληνες ερευνητές όμως ήταν οι πρώτοι στην ιστορία της ανθρωπότητας που άκουσαν την «αστρική μουσική»! Και ο Άρης Τρίτσης βάλθηκε να πάει πέρα από τις νότες, να αναζητήσει τη γενεσιουργό αιτία τους.

Η συγκεκριμένη φάση της διερεύνησης περιελάμβανε πολύ κόπο και μεγάλη επιμονή. Και βεβαίως όλα έγιναν με τη βοήθεια υπολογιστών. «Ο Άρης έτρεξε έναν πολύ μεγάλο αριθμό προσομοιώσεων, μεταβάλλοντας κάθε φορά τις παραμέτρους, προκειμένου να είναι βέβαιος για το αποτέλεσμα» μας είπε η κυρία Παυλίδου. Η ανάλυση λοιπόν των αρμονικών συχνοτήτων που είχαν προκύψει από τις μετρήσεις έδειξαν, στα μοντέλα προσομοίωσης που δημιούργησε ο υποψήφιος τότε διδάκτορας Άρης Τρίτσης, ότι ήταν συμβατές με ένα νεφέλωμα-τηγανίτα και όχι με κυλινδρικό νεφέλωμα, γεγονός που έφερε τα πάνω κάτω στην αστρονομία.

Νέα αρχή για την αστρονομία

Το Musca, ένα απομονωμένο σύννεφο στον νότιο ουρανό, είναι ένα από τα λιγότερο χαοτικά νέφη που έχουν παρατηρηθεί. Η πυκνή δομή του Musca - το μέρος όπου εν τέλει θα γεννηθούν αστέρια και πλανήτες - περιβάλλεται από ημιπεριοδικούς νημοτοειδής σχηματισμούς που ονομάζονται “ραβδώσεις”. Οι Άρης Τρίτσης και Κωνσταντίνος Τάσσης είχαν βρει σε προηγούμενη εργασία ότι οι ραβδώσεις αυτές δημιουργούνται εξαιτίας της διάδοσης κυμάτων μαγνητικής πίεσης. Στην περίπτωση του απομονωμένου Musca όμως τα κύματα αυτά παγιδεύονται δημιουργώντας έτσι στάσιμα κύματα με αρμονικές συχνότητες. Εικόνα: Το νέφος Musca διαγράφεται ως ένας φωτεινός κύλιδρος στο υπέρυθρο. Η παραπάνω εικόνα είναι από το διαστημικό τηλεσκόπιο Herschel του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος.

«Η ανακάλυψη αρμονικών συχνοτήτων στο μοριακό νεφέλωμα Musca είχε εξαιρετικά μεγάλο αντίκτυπο στην επιστημονική κοινότητα. To Musca θεωρούνταν για πολύν καιρό το πρότυπο νηματοειδούς νέφους – η προβολή του στον ουρανό μοιάζει πραγματικά με βελόνα! Και όμως, οι αρμονικές συχνότητές του έδειξαν – προς μεγάλη έκπληξη όλων – ότι έχει σχήμα τηγανίτας, απλώς τυχαίνει να το βλέπουμε από τη λεπτή του πλευρά. Αυτό άλλαξε ριζικά τον τρόπο που κατανοούμε τόσο το Musca όσο και τους μηχανισμούς που επικρατούν στη διαδικασία της αστρογένεσης. Το ότι το Musca είναι τηγανίτα υποδεικνύει ότι το μαγνητικό του πεδίο είναι πιο σημαντικό από την τύρβη. Αν και σε άλλες περιοχές έχουμε τηγανίτες «μασκαρεμένες» σε νήματα, ίσως αυτό να ισχύει στις περισσότερες περιοχές του Γαλαξία» εξήγησε ο κ. Τάσσης.

Εικόνα: Μια υπολογιστική προσομοίωση του νέφους Musca, η οποία πραγματοποιήθηκε στο Metropolis HPC Facility του Κέντρου Κβαντικής Πολυπλοκότητας και Νανοτεχνολογίας (CCQCN) του Πανεπιστημίου Κρήτης Με τη χρωματική κλίμακα απεικονίζεται η  πυκνότητα του αερίου που απαρτίζει το νέφος. Οι μαύρες γραμμές που το διαπερνούν σχεδόν κάθετα στο επίπεδό του είναι οι δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου.

Τα παραπάνω ήταν μόνο η αρχή: ο Τρίτσης προσομοίωσε με ακρίβεια που δεν είχε ποτέ πριν επιτευχθεί τις χημικές αντιδράσεις στο εσωτερικό των νεφών και ανέπτυξε ένα σύστημα προσομοίωσης της διάδοσης της ακτινοβολίας μέσα από το αέριο των νεφελωμάτων το οποίο επιτρέπει να προβλεφθούν με ακρίβεια οι παρατηρήσιμες ιδιότητες κάθε θεωρητικού μοντέλου της διαδικασίας της αστρογένεσης μέσα σε τέτοια νεφελώματα.

Συνεχίζοντας δε το έργο που άρχισε στην Κρήτη, κατά τη διάρκεια της μεταδιδακτορικής του υποτροφίας στην Αυστραλία, ανέπτυξε μια νέα μέθοδο για τη μέτρηση μαγνητικών πεδίων στον Γαλαξία μας, την οποία χρησιμοποιεί για να πραγματοποιήσει μια τρισδιάστατη χαρτογράφηση των πεδίων αυτών. «Ένας τέτοιος χάρτης θα έχει πλήθος διαφορετικών εφαρμογών στην Αστροφυσική» εκτιμά ο κ. Τάσσης ο οποίος κλείνοντας σημείωσε: «Η πηγαία δημιουργικότητα και σταθερή αποφασιστικότητα του Άρη μάς έφερε σε αυτό το καταπληκτικό αποτέλεσμα, και είναι πραγματικά απολαυστικό να μοιράζεσαι μια τόσο αναπάντεχη και σημαντική ανακάλυψη με έναν ερευνητή στην αρχή ακόμη της καριέρας του και να ξέρεις ότι έχει ένα λαμπρό μέλλον με πολλές ακόμη ανακαλύψεις μπροστά του».

«Πιστεύω στα ελληνικά πανεπιστήμια»

Δεν μπορέσαμε να μη ρωτήσουμε τον Άρη Τρίτση για την απόφασή του να προτιμήσει την Ελλάδα για τη διδακτορική διατριβή του ενώ θα μπορούσε να έχει μείνει στο εξωτερικό. Ιδού η απάντησή του: «Νομίζω πως η γενικότερη αντίληψη ότι τα ελληνικά πανεπιστήμια υστερούν έναντι των πανεπιστημίων και ερευνητικών κέντρων του εξωτερικού είναι εσφαλμένη. Ειδικά στο Πανεπιστήμιο Κρήτης και το ΙΤΕ το υψηλό επίπεδο έρευνας που εκπονείται είναι η καλύτερη διαφήμιση και προσελκύει όχι μόνο ερευνητές και διδακτορικούς φοιτητές, όπως ήμουν εγώ, αλλά και σημαντικές διεθνείς συνεργασίες. Τέτοιες συνεργασίες, που στοχεύουν να δώσουν απαντήσεις σε θεμελιώδη, αναπάντητα ερωτήματα της Φυσικής και της Αστρονομίας, συντονίζονται αυτή τη στιγμή από τα μέλη του καινούργιου Ινστιτούτου Αστροφυσικής του Πανεπιστήμιου Κρήτης. Ένας επιπλέον παράγοντας για τον οποίο διάλεξα να κάνω τη διδακτορική μου διατριβή στην Ελλάδα ήταν πως πιστεύω στα ελληνικά πανεπιστήμια και ήθελα να συνεισφέρω σε αυτά με την έρευνά μου. Καθότι το Πανεπιστήμιο Κρήτης είναι σταθερά πρώτο στις λίστες κατάταξης μεταξύ των ελληνικών πανεπιστημίων, ήταν και η προφανής επιλογή. Τέλος, ως διδακτορικός φοιτητής στο Τμήμα Φυσικής, είχα τη συνεχή στήριξη των συναδέλφων και καθηγητών μου και ένιωθα ότι άνηκα σε μια μεγάλη επιστημονική οικογένεια. Το μεράκι αυτής της πανεπιστημιακής κοινότητας ήταν και είναι αυτό που αντισταθμίζει τις όποιες ελλείψεις που μπορεί να υπάρχουν σε πόρους και υποδομές».

Παράδοση αριστείας

Η βράβευση του Άρη Τρίτση έρχεται να συνεχίσει μια παράδοση σημαντικών διεθνών επιτυχιών των φοιτητών της ομάδας Αστροφυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης και του Ινστιτούτου Αστροφυσικής του ΙΤΕ. «Ο Γιάννης Λιοδάκης, που ολοκλήρωσε το διδακτορικό του το 2017 υπό την επίβλεψη της κυρίας Παυλίδου, μελέτησε τη φυσική των πιδάκων ύλης που εκτοξεύονται από τις μεγαλύτερες μαύρες τρύπες στο Σύμπαν. Τιμήθηκε με το βραβείο καλύτερης διδακτορικής διατριβής από την Ελληνική Αστρονομική Εταιρεία το 2017 και με τη μεταδιδακτορική υποτροφία του Ινστιτούτου Αστροσωματιδιακής Φυσικής και Κοσμολογίας του Πανεπιστημίου Stanford στις ΗΠΑ» μας είπε ο κ. Τάσσης και πρόσθεσε: «Και η δική μου φοιτήτρια, Τζίνα Πανοπούλου, που ολοκλήρωσε το διδακτορικό της το 2017, μελέτησε την τεχνική της μαγνητικής τομογραφίας – τεχνική που βρίσκεται στην καρδιά του πειράματος PASIPHAE που τρέχουμε στην Κρήτη και στη Νότιο Αφρική για να αποκαλύψουμε τις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος. Τιμήθηκε με το βραβείο καλύτερης διδακτορικής διατριβής από τη Διεθνή Αστρονομική Ένωση το 2017 και μετακινήθηκε στο Caltech των ΗΠΑ, ενώ το 2019 έλαβε τη μεταδιδακτορική υποτροφία Hubble της NASA, την πλέον περίβλεπτη μεταδιδακτορική υποτροφία Αστροφυσικής».

Πηγές: Tritsis, A. and Tassis, K (2018) Magnetic seismology of interstellar gas clouds: Unveiling a hidden dimension, Science, 360(6389), 635-638. DOI: 10.1126/science.aao1185 - https://eas.unige.ch/merac_prizes.jsp - https://eas.unige.ch/documents/eas_prizes_2020.pdf - https://www.physics.uoc.gr/en/node/1638 - https://www.forth.gr/index_main.php?c=28&l=e&i=1683&y=&in= - https://www.tovima.gr/2020/03/11/science/aris-tritsis-elliniki-protia-stin-astrofysiki/

Η επιστήμη στην υπηρεσία του ανθρώπου: το αξεπέραστο παράδειγμα της Μαρί Κιουρί. The Madame Curie Complex: The Hidden History of Women in Science

«Τίποτα στη ζωή δεν είναι για να το φοβόμαστε, παρά μόνο για να το καταλάβουμε»- Μαρί Κιουρί. Marie Curie, in Paris in 1925, was awarded a then-unprecedented second Nobel Prize. (AFP / Getty Images)

Γεννημένη το 1867 στην Πολωνία, η Μαρία Σκλοντόβσκα (αργότερα γνωστή ως Μαρί Κιουρί) επρόκειτο να μείνει στην ιστορία ως μία γυναίκα με τεράστιο κύρος στον επιστημονικό κόσμο. Παρά τις αντιξοότητες που συνόδευσαν τόσο τις προσπάθειές της να σπουδάσει όσο και την αναγνώρισή της ως ισότιμο μέλος της επιστημονικής κοινότητας, υπήρξε η πρώτη γυναίκα που βραβεύτηκε με βραβείο Νόμπελ, ο πρώτος άνθρωπος που κέρδισε δύο βραβεία Νόμπελ και ο μοναδικός άνθρωπος που έχει κερδίσει βραβεία Νόμπελ σε δύο διαφορετικά πεδία των φυσικών επιστημών!

Władysław Skłodowski with daughters (from left) Maria, Bronisława, Helena, 1890

Γεννήθηκε και μεγάλωσε στη Βαρσοβία, σε ένα περιβάλλον χωρίς οικονομικές ανέσεις, ενώ στα δέκα της χρόνια έχασε τη μητέρα της. Η οικονομική κατάσταση της οικογένειας δεν επέτρεπε στην Μαρί να λάβει ανώτερη εκπαίδευση και πέραν αυτού, στην Πολωνία η ανώτερη εκπαίδευση δεν παρεχόταν σε γυναίκες. 

Maria Skłodowska (left) with sister Bronisława, ca. 1886

Τόσο η Μαρί όσο και η αδελφή της Μπρόνυα ήθελαν να σπουδάσουν, και έτσι η Μαρί δούλεψε για κάποια χρόνια ως γκουβερνάντα, προκειμένου να κερδίζει χρήματα για να στηρίξει τις σπουδές της αδελφής της στην ιατρική, στην Γαλλία. Παράλληλα, στον χρόνο που της απέμενε, μελετούσε φυσική και χημεία και παρακολουθούσε διαλέξεις στο παράνομο «Ιπτάμενο Πανεπιστήμιο» της Πολωνίας.

Pierre and Marie Curie in the laboratory circa 1904, demonstrating the experimental apparatus used to detect the ionsation of air, and hence the radioactivity, of samples of purified ore which enabled their discovery of radium. Marie is operating the apparatus. With her right hand she is adding/subtracting known weights from a pan hanging from a strip of piezo-electric material which generates a very small elecrical charge (in the region of pico-amps) according to the weight hung on it. This is nulled against the charge accumulated on an ion chamber due to radioactivity. In her left hand she has a stopwatch to measure the rate of change of charge using a quadrant electrometer. When the weight is changed, the time elapsed for the charge to be nulled is measured by the stopwatch. The charge is indicated by a light spot on the scale in front of her projected by the quadrant electrometer, which is off the left of the picture.

Στα 24 χρόνια της ακολούθησε την αδελφή της στο Παρίσι, όπου σπούδασε Φυσική, Χημεία και Μαθηματικά στο πανεπιστήμιο της Σορβόννης και ως τα 27 της είχε ολοκληρώσει δύο μεταπτυχιακά διπλώματα, ένα στη Φυσική και ένα στη Χημεία. Παντρεύτηκε τον επίσης επιστήμονα Πιερ Κιουρί, ο οποίος αποτέλεσε και τον πιο στενό επιστημονικό της συνεργάτη.

Marie and Pierre Curie, in their laboratory, followed what they called an "anti-natural" path, renouncing pleasure for science. (Scala / White Images / Art Resource, NY)

Την εποχή εκείνη, το φάσμα της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας δεν ήταν ακόμη εξ ολοκλήρου γνωστό. Μόλις είχαν ανακαλυφθεί οι ακτίνες Χ από τον Βίλχεμ Ρέντγκεν και είχε ληφθεί η πρώτη ακτινογραφία (1895). Έναν χρόνο αργότερα ο Ανρί Μπεκερέλ ανακάλυψε ότι άλατα ουρανίου (ενώσεις με ουράνιο) εξέπεμπαν, αυθόρμητα, έναν τύπο ακτινοβολίας που διέφερε από τις πρόσφατα ανακαλυφθείσες ακτίνες Χ και μπορούσε να αποτυπωθεί σε φωτογραφική πλάκα. Η Μαρί μελέτησε αυτόν τον νέο τύπο ακτινοβολίας στη διδακτορική της διατριβή ‒ως η πρώτη γυναίκα- διδάκτορας στην Ευρώπη‒ μέσω της μελέτης του χημικού στοιχείου θόριο, που επίσης εξέπεμπε ίδιου τύπου ακτινοβολία. Κατέληξε ότι η ποσότητα της ακτινοβολίας εξαρτιόταν μόνο από την ποσότητα του θορίου ή ουρανίου και όχι από τη χημική μορφή του. Συμπέρανε λοιπόν ότι η ακτινοβολία έπρεπε να προέρχεται από το ίδιο το άτομο και όχι από κάποια χημική αντίδραση μεταξύ ατόμων. Αυτό συνέβαλε αποφασιστικά στην αμφισβήτηση της επικρατούσας, μέχρι τότε, θεωρίας περί αδιαιρετότητας του ατόμου. Το ζεύγος Κιουρί ονόμασε το φαινόμενο της εκπομπής ακτινοβολίας από τα άτομα «ραδιενέργεια» και μελέτησε εκτενώς στοιχεία του περιοδικού πίνακα προκειμένου να εντοπίσει και άλλα ραδιενεργά στοιχεία. Στην πορεία αυτή, το 1898, ανακάλυψαν δύο νέα χημικά στοιχεία, το πολώνιο και το ράδιο, τα οποία ήταν πολύ πιο ραδιενεργά από το ουράνιο.

Marie Curie Nobel Prize portrait, 1903

Το 1903, κέρδισε το Νόμπελ Φυσικής μαζί με τον σύζυγό της και τον Ανρί Μπεκερέλ για την ανακάλυψη της ραδιενέργειας. Τρία χρόνια αργότερα και μετά τον θάνατο του Πιερ Κιουρί, η Μαρί ανακηρύχθηκε καθηγήτρια, αποτελώντας την πρώτη γυναίκα καθηγήτρια στο πανεπιστήμιο της Σορβόννης. Το 1911, τιμήθηκε με το βραβείο Νόμπελ Χημείας για την ανακάλυψη των δύο χημικών στοιχείων (πολώνιου και ράδιου) και για την απομόνωση και περιγραφή των ατομικών ιδιοτήτων του ράδιου.

Η Μαρία Κιουρί σε επιστημονική διάσκεψη στις Βρυξέλλες, το 1911. Επίσης διακρίνεται ο Αϊνστάιν. At First Solvay Conference (1911), Curie (seated, second from right) confers with Henri Poincaré; standing, fourth from right, is Rutherford; second from right, Einstein; far right, Paul Langevin.

Κατά τη διάρκεια των μελετών της, η Κιουρί ανακάλυψε ότι το ράδιο μπορούσε να σκοτώσει φυσιολογικά κύτταρα και συμπέρανε ότι θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και για να σκοτώσει καρκινικά κύτταρα, ανοίγοντας τον δρόμο για τη χρήση ακτινοβολιών στην αντιμετώπιση του καρκίνου. Η συνειδητοποίηση αυτή δεν την εμπόδισε από το να συνεχίσει, ανιδιοτελώς, να δουλεύει με ραδιενεργά υλικά, παρότι πιθανότατα συνειδητοποιούσε ότι την εξέθεταν σε κίνδυνο. Εκτός αυτού, δεν κατοχύρωσε πατέντα για την παραγωγή του ράδιου, πράγμα που συνεπάγεται ότι δεν αποκόμισε κανένα έσοδο από τη μετέπειτα παραγωγή μεγάλης κλίμακας αυτού από ιατρικές εταιρείες.

Marie Curie in a mobile X-ray vehicle, circa 1915

Στη διάρκεια του πρώτου παγκοσμίου πολέμου σχεδίασε φορητό μηχάνημα ακτίνων Χ και ταξίδευε στο μέτωπο για να βοηθήσει η ίδια τους τραυματίες.

Bust of "Maria Skłodowska-Curie", CERN Museum, Switzerland.

Η Μαρί Κιουρί πέθανε το 1934, σε ηλικία 66 ετών από λευχαιμία, που υποστηρίζεται ‒σχεδόν με βεβαιότητα‒ ότι προκλήθηκε από τη συνεχή επαφή της με ραδιενεργά υλικά. Μάλιστα, όλα τα υπάρχοντα από το σπίτι του ζεύγους Κιουρί φυλάσσονται σε ειδικά δοχεία μολύβδου και εάν κάποιος θέλει να διαβάσει τα χειρόγραφα, πρωτότυπα κείμενα της Κιουρί, πρέπει να λάβει ιδιαίτερες προφυλάξεις, καθώς εκπέμπουν ακόμη ραδιενεργή ακτινοβολία.

Μυρτώ Μπότσιου, Βιολόγος - Κέντρο Επιστήμης και Τεχνολογίας του Ιδρύματος Ευγενίδου

Πηγές: https://www.eef.edu.gr/el/arthra/i-epistimi-stin-ypiresia-tou-anthropou-to-akseperasto-paradeigma-tis-mari-kiouri/ - https://www.smithsonianmag.com/history/madame-curies-passion-74183598/ - https://www.nobelprize.org/prizes/uncategorized/marie-and-pierre-curie-and-the-discovery-of-polonium-and-radium-2 - https://www.biography.com/scientist/marie-curie

Ερευνητές ανακάλυψαν ίχνη «απολιθωμένου DNA» σε κρανίο δεινοσαύρου. Hints of fossil DNA discovered in dinosaur skull

Κυτταρικές δομές, στους χόνδρους του κρανίου δεινοσαύρου ηλικίας άνω των 70 εκατομμυρίων ετών, και μια ουσία που συμπεριφέρεται σαν DNA, εντόπισαν επιστήμονες. In the 1980s, paleontologists found a dinosaur nesting ground with dozens of nestlings in northern Montana and identified them as Hypacrosaurus stebingeri, a species of herbivorous duck-billed dinosaur that lived some 75 million years ago (Cretaceous period). Now, a team of researchers from the United States, Canada, and China has investigated molecular preservation of calcified cartilage in one of the Hypacrosaurus stebingeri nestlings at the extracellular, cellular and intracellular levels. They’ve found chemical markers of DNA, preserved fragments of proteins and chromosomes in the dinosaur chondrocytes (cartilage cells). The findings further support the idea that these original molecules can persist for tens of millions of years. Reconstruction of the nesting ground of Hypacrosaurus stebingeri from the Two Medicine Formation of Montana. Image credit: Michael Rothman / Science China Press.

Για δισεκατομμύρια χρόνια, το DNA έχει υπηρετήσει σαν μόριο πληροφοριών για τα όντα, καθώς εμπεριέχει οδηγίες για το πώς και πότε μπορεί να χτίσει πρωτεΐνες για όλους τους ζωντανούς οργανισμούς.  

Αλλά πόσο μπορεί να επιζήσει η βιολογική πληροφορία;  

Νέα έρευνα δείχνει απολιθώματα δεινοσαύρων, τα οποία έχουν διατηρηθεί και περιέχουν τη μορφή των κυττάρων και των δομών, που μπορεί να έχουν σχηματιστεί από το αρχικό DNA (των δεινοσαύρων). 

Η έρευνα, που δημοσιεύθηκε στο National Science Review, παρουσιάζει στοιχεία από δύο ανήλικα κρανία από τους δεινοσαύρους Hypacrosaurus stebingeri, ένα φυτοφάγο είδος δεινοσαύρου που ζούσε στη σημερινή Μοντάνα πριν από 75 εκατ. χρόνια.

Isolated chondrocytes of Hypacrosaurus stebingeri and their positive response to two DNA assays: (A, B, E) isolated chondrocytes of Hypacrosaurus stebingeri and emu photographed under transmitted light (green arrows); Hypacrosaurus stebingeri chondrocytes were successfully isolated as individual cells (A) and cell doublets (B); Hypacrosaurus stebingeri (C) and emu chondrocytes (F) showing positive response to propidium iodide, a DNA intercalating dye, to a small and circular region that locates intracellularly (white arrows); Hypacrosaurus stebingeri (D) and emu chondrocytes (G) also show a similar binding when exposed to 4′,6′-diamidino-2-phenylindole dihydrochloride, another DNA-specific stain (black arrows) although in both cases, emu cell staining is significantly greater than in the dinosaur cells. Image credit: Bailleul et al, doi: 10.1093/nsr/nwz206.

Μέσα στα μικρά απολιθώματα, οι ερευνητές μπόρεσαν να δουν στοιχεία που έμοιαζαν με κύτταρα, κάποια από τα οποία είχαν παγώσει κατά τη διάρκεια της κατάδυσής τους. Άλλα περιέχουν σκούρα «μπαλάκια», που μοιάζουν με πυρήνες, όμοιους με εκείνους των κυττάρων όπου αποθηκεύεται το DNA.  

Cartilage from one Hypacrosaurus contains two cells frozen mid-division (left) that bear darkened material consistent with nuclei. One cell, viewed at higher magnification (center), contains what appear to be condensed chromosomes. When immersed in propidium iodide, which is used to stain DNA in living cells, small condensend dots within isolated Hypacrosaurus cells fluoresce (right), which suggests the presence of a substance that behaves like DNA. IMAGES BY ALIDA BAILLEUL AND WENXIA ZHENG

«Πρόκειται για ένα υποκυτταρικό επίπεδο συντήρησης που δεν έχει αναφερθεί ποτέ πριν», λέει η Alida Bailleul, μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Ινστιτούτο Πανεπιστημιακής Παλαιοντολογίας και Παλαιοανθρωπολογίας της Κίνας και κύριος συγγραφέας της νέας μελέτης.  

Η μέθοδος που ακολούθησαν οι ερευνητές

Researchers found the exceptionally preserved Hypacrosaurus cells within the supraoccipital, a bone that formed part of the back of its skull. As the dinosaur matured, this part of the skull would have turned from cartilage to bone. PHOTOGRAPH BY ALIDA BAILLEUL

Για να ελέγξουν το απολιθωμένο υλικό, οι ερευνητές εφάρμοσαν «λεκέδες» που συνδέονται με το DNA σε ζωντανά κύτταρα σε κομμάτια κρανίου δεινοσαύρων. Αυτοί οι λεκέδες κολλούν σε συγκεκριμένα σημεία μέσα στα απολιθωμένα κύτταρα, κάνοντάς τα να λάμπουν σε φθορίζον κόκκινο και μπλε.  

Οι «λεκέδες» αυτοί είναι συνδεδεμένοι με τα αρχικά μόρια των δεινόσαυρων και δεν αποτελούν εξωτερικό μολυσματικό παράγοντας όπως τα βακτήρια.  

Ενδέχεται όμως η ανακάλυψη αυτή να σημαίνει ότι μπορούν οι επιστήμονες να αποκωδικοποιήσουν το DNA των δεινοσαύρων; Ούτε καν. Οι επιστήμονες δεν επιχείρησαν να αποσπάσουν το DNA από τα απολιθώματα των δεινοσαύρων, έτσι δεν μπορούν να επιβεβαιώσουν αν το υλικό που εντόπισαν είναι αναλλοίωτο DNA ή κάποιο είδος υποπροϊόντος απολιθώματος, γενετικού υλικού.  

Οι επιστήμονες επίσης είναι επιφυλακτικοί και για το αν το DNA βρίσκεται μέσα στα κύτταρα των δεινοσαύρων. Πιθανότατα να είναι απειροελάχιστα κομμάτια από υπολείμματα, αλλοιωμένα από χημικές διαδικασίες, και μπλεγμένα με κάτι που κάποτε ήταν πρωτεΐνη.  

«Δεν αναβιώνουμε το Jurassic Park» δηλώνει η Bailleul. Παρ' όλα αυτά , η έρευνα λειτουργεί σαν μία υπενθύμιση ότι τα απολιθώματα μπορούν να διατηρούν μικροσκοπικές δομές και ίχνη μορίων, που δημιουργούν τα κύτταρα του οργανισμού, από χρωστικές ουσίες μέχρι πρωτεΐνες και ακόμα περισσότερα.  

Μία άλλη πρόσφατη έρευνα μάλιστα, ανακάλυψε βιομόρια σε ένα απολίθωμα της Dickinsonia, ένα πλάσμα που ζούσε πριν από μισό δισεκατομμύριο χρόνια, και τα χρησιμοποίησε για να επιβεβαιώσει ότι ο οργανισμός ήταν ζώο και όχι άλλη μορφή ζωής.

Πηγές: “Evidence of proteins, chromosomes and chemical markers of DNA in exceptionally preserved dinosaur cartilage” DOI: 10.1093/nsr/nwz206 - https://www.nationalgeographic.com/science/2020/03/hints-of-dna-discovered-in-a-dinosaur-fossil/ - https://www.lifo.gr/now/tech_science/272737/ereynites-anakalypsan-ixni-apolithomenoy-dna-se-kranio-deinosayroy