Η σκοτεινή ύλη γίνεται ακόμα πιο μυστηριώδης. Hubble Observations Suggest a Missing Ingredient in Dark Matter Theories

Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν ότι κάτι λείπει στην καθιερωμένη κοσμική συνταγή για το πώς συμπεριφέρεται η σκοτεινή ύλη. Ανακάλυψαν μια ασυμφωνία μεταξύ των θεωρητικών μοντέλων για το πως κατανέμεται η σκοτεινή ύλη στα σμήνη γαλαξιών και των παρατηρησιακών δεδομένων που χρησιμοποιούνται για τον προσδιορισμό της κατανομής της. Φωτογραφία του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble που δείχνει το τεράστιο σμήνος γαλαξιών MACS J1206. This Hubble Space Telescope image shows the massive galaxy cluster MACS J1206. Embedded within the cluster are the distorted images of distant background galaxies, seen as arcs and smeared features. These distortions are caused by the amount of dark matter in the cluster, whose gravity bends and magnifies the light from faraway galaxies. This effect, called gravitational lensing, allows astronomers to study remote galaxies that would otherwise be too faint to see. Several of the cluster galaxies are sufficiently massive and dense to also distort and magnify faraway sources. The galaxies in the three pullouts represent examples of such effects. In the snapshots at upper right and bottom, two distant, blue galaxies are lensed by the foreground, redder cluster galaxies, forming rings and multiple images of the remote objects. The red blobs around the galaxy at upper left denote emission from clouds of hydrogen in a single distant source. The source, seen four times because of lensing, may be a faint galaxy. These blobs were detected by the Multi-Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) at the European Southern Observatory's Very Large Telescope (VLT) in Chile. The blobs do not appear in the Hubble images. MACS J1206 is part of the Cluster Lensing And Supernova survey with Hubble (CLASH) and is one of three galaxy clusters the researchers studied with Hubble and the VLT. The Hubble image is a combination of visible- and infrared-light observations taken in 2011 by the Advanced Camera for Surveys and Wide Field Camera 3. Credits: NASA, ESA, P. Natarajan (Yale University), G. Caminha (University of Groningen), M. Meneghetti (INAF-Observatory of Astrophysics and Space Science of Bologna), the CLASH-VLT/Zooming teams; acknowledgment: NASA, ESA, M. Postman (STScI), the CLASH team

Η σκοτεινή ύλη δεν εκπέμπει, ούτε απορροφά φως. Γι αυτό η παρουσία της είναι γνωστή μόνο διαμέσου των βαρυτικών αλληλεπιδράσεών της με την ορατή ύλη. Ένας τρόπος εντοπισμού της σκοτεινής ύλης είναι το φαινόμενο του βαρυτικού φακού.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι οι συγκεντρώσεις σκοτεινής ύλης μικρής κλίμακας στα σμήνη γαλαξιών παράγουν βαρυτικά φαινόμενα που είναι 10 φορές ισχυρότερα από τα αναμενόμενα. Αυτές οι διαπιστώσεις βασίζονται σε λεπτομερέστατες παρατηρήσεις διαφόρων γαλαξιακών σμηνών που έγιναν από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA και το Πολύ Μεγάλο Τηλεσκόπιο στη Χιλή.

Τα σμήνη γαλαξιών, οι μεγαλύτερες δομές στο σύμπαν αποτελούμενες από πολλούς μεμονωμένους γαλαξίες, είναι οι μεγαλύτερες «αποθήκες» σκοτεινής ύλης. Όχι μόνο συγκρατούνται μεταξύ τους εξαιτίας της βαρύτητας της σκοτεινής ύλης που κατανέμεται σε όλη την έκταση του σμήνους, αλλά και την σκοτεινή ύλη που περιέχουν οι μεμονωμένοι γαλαξίες των σμηνών. Επομένως, η σκοτεινή ύλη κατανέμεται σε μεγάλες και μικρές κλίμακες.

Η χαρτογράφηση της σκοτεινής ύλης στα σμήνη γαλαξιών γίνεται χρησιμοποιώντας την κάμψη του φωτός εξαιτίας του φαινομένου βαρυτικού φακού που η ίδια δημιουργεί. Η βαρύτητα της σκοτεινής ύλης μεγεθύνει και στρεβλώνει το φως που προέρχεται από μακρινά αντικείμενα του υποβάθρου, όπως ένας γυάλινος φακός. Μετρώντας τις παραμορφώσεις που οφείλονται στο φαινόμενο βαρυτικού φακού οι αστρονόμοι προσδιορίζουν την ποσότητα και την κατανομή της σκοτεινής που παρεμβάλλεται.

Astronomers seem to have revealed a puzzling detail in the way dark matter behaves. They found small, dense concentrations of dark matter that bend and magnify light much more strongly than expected. Credits: NASA's Goddard Space Flight Center

Τα σμήνη των γαλαξιών είναι ιδανικά εργαστήρια για να κατανοήσουμε μέσω προσομοιώσεων σε υπολογιστές την συμπεριφορά και τις αλληλεπιδράσεις της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης. Πραγματοποιώντας τέτοιες προσομοιώσεις ο ερευνητές βρήκαν αναντιστοιχίες με τα παρατηρησιακά δεδομένα. Η προέλευση αυτής της ασυμφωνίας μπορεί να οφείλεται στο ότι κάτι λείπει από την φυσική στην οποία βασίστηκε η προσομοίωση. Ίσως, για παράδειγμα, η ιδέα ότι η βαρύτητα είναι η μόνη δύναμη που «αισθάνεται» η σκοτεινή ύλη να είναι λανθασμένη…

Πηγές: https://science.sciencemag.org/content/369/6509/1347 - https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/hubble-observations-suggest-a-missing-ingredient-in-dark-matter-theories - https://physicsgg.me/2020/09/11/

 

Ηλεκτρονικό δέρμα που αντιδρά στον πόνο σαν το ανθρώπινο. Electronic skin reacts to pain like a human

Ένα ηλεκτρονικό, τεχνητό δέρμα το οποίο αντιδρά σε ερεθίσματα πόνου όπως το πραγματικό, ανέπτυξαν ερευνητές του RMIT University- ανοίγοντας πιθανώς τον δρόμο για καλύτερα προσθετικά, πιο «έξυπνα» ρομπότ και μη επεμβατικές εναλλακτικές σε μοσχεύματα δέρματος. Researchers have developed electronic artificial skin that reacts to pain just like real skin, opening the way to better prosthetics, smarter robotics and non-invasive alternatives to skin grafts. The skin-like sensing prototype device, made with stretchable electronics. Credit: RMIT University

Το πρωτότυπο αυτό μπορεί να αναπαράγει ηλεκτρονικά τον τρόπο με τον οποίο το ανθρώπινο δέρμα αντιλαμβάνεται τον πόνο, μιμούμενο την άμεση αντίδραση του δέρματος και ανταποκρινόμενο σε οδυνηρές αισθήσεις με την ταχύτητα που έχουν τα σήματα των νεύρων που πηγαίνουν στον εγκέφαλο. Ο επικεφαλής ερευνητής, Μαντχού Μπασκαράν, είπε ότι το πρωτότυπο αυτό αποτελεί ένα σημαντικό βήμα προς την κατεύθυνση των βιοϊατρικών τεχνολογιών νέας γενιάς και της «έξυπνης» ρομποτικής.

«Το δέρμα είναι το μεγαλύτερο αισθητήριο όργανο του σώματός μας, με πολύπλοκα χαρακτηριστικά σχεδιασμένα να στέλνουν άμεσα σήματα όταν κάτι πονάει» είπε ο Μπασκαράν. «Νιώθουμε συνέχεια πράγματα μέσω του δέρματος, αλλά η αντίδραση πόνου μας ενεργοποιείται μόνο σε συγκεκριμένο σημείο, όταν αγγίζουμε κάτι πολύ θερμό ή πολύ αιχμητό. Καμία ηλεκτρονική τεχνολογία δεν ήταν σε θέση να μιμηθεί ρεαλιστικά αυτή την πολύ ανθρώπινη αίσθηση πόνου- ως τώρα. Το τεχνητό μας δέρμα αντιδρά άμεσα όταν πίεση, θερμότητα ή κρύο φτάνουν σε ένα οδυνηρό όριο. Είναι ένα κρίσιμο βήμα προς τα εμπρός στη μελλοντική ανάπτυξη εξελιγμένων συστημάτων feedback που χρειαζόμαστε για να φτιάξουμε αληθινά έξυπνα προσθετικά και έξυπνα ρομπότ».

Πέρα από το πρωτότυπο αυτό, οι ερευνητές έχουν επίσης αναπτύξει συσκευές από εύκαμπτα ηλεκτρονικά που μπορούν να αισθάνονται και να ανταποκρίνονται σε αλλαγές στη θερμοκρασία και την πίεση. Ο Μπασκαράν, ένας εκ των επικεφαλής της ομάδας Functional Materials and Microsystems στο RMIT, είπε πως τρία λειτουργικά πρωτότυπα σχεδιάστηκαν για να παρέχουν βασικά χαρακτηριστικά των δυνατοτήτων αίσθησης του δέρματος σε ηλεκτρονική μορφή.

Με περαιτέρω ανάπτυξη, το εύκαμπτο τεχνητό δέρμα θα μπορούσε επίσης να αποτελέσει μελλοντική επιλογή για μη επεμβατικά μοσχεύματα, όπου η παραδοσιακή προσέγγιση είτε δεν είναι βιώσιμη είτε δεν λειτουργεί.

The research combines three technologies pioneered by the RMIT team. Credit: RMIT University

Στο πλαίσιο της νέας αυτής έρευνας χρησιμοποιούνται τρεις τεχνολογίες: Εύκαμπτα ηλεκτρονικά, επικαλύψεις που αντιδρούν στη θερμοκρασία και μνήμη που προσομοιώνει αυτήν του εγκεφάλου για τη διαχείριση και διατήρηση παλαιότερων πληροφοριών. Ειδικότερα, το πρωτότυπο αισθητήρα πίεσης συνδυάζει εύκαμπτα ηλεκτρονικά και κύτταρα μακροπρόθεσμης μνήμης, ο θερμικός αισθητήρας συνδυάζει τις δυνατότητες των επικαλύψεων και της μνήμης, ενώ ο αισθητήρας πόνου συνδυάζει και τις τρεις τεχνολογίες.

Όπως είπε ο διδακτορικός Αταούρ Ραχμάν, τα κύτταρα μνήμης στο κάθε πρωτότυπο ήταν υπεύθυνα για την πρόκληση αντίδρασης όταν η πίεση, η θερμότητα ή ο πόνος έφταναν σε ένα προκαθορισμένο επίπεδο. «Στην ουσία δημιουργήσαμε τους πρώτους ηλεκτρονικούς σωματοαισθητήρες- αναπαράγοντας τα χαρακτηριστικά- κλειδιά του πολύπλοκου συστήματος νευρώνων, νευρικών οδών και υποδοχέων που καθοδηγούν την αντίληψη ερεθισμάτων μας» είπε. «Αν και κάποιες υπάρχουσες τεχνολογίες έχουν χρησιμοποιήσει ηλεκτρικά σήματα για να μιμηθούν διαφορετικά επίπεδα πόνου, αυτές οι νέες συσκευές μπορούν να αντιδράσουν σε πραγματική μηχανική πίεση, θερμοκρασία και πόνο, και να παρέχουν τη σωστή ηλεκτρονική αντίδραση. Σημαίνει πως το τεχνητό μας δέρμα γνωρίζει τη διαφορά μεταξύ του απαλού αγγίγματος μιας βελόνας με το δάκτυλο ή ενός κατά λάθος τσιμπήματος με αυτήν- μια κρίσιμη διάκριση που δεν είχε ποτέ ξανά επιτευχθεί ηλεκτρονικά».

Πηγές: ‘Artificial Somatosensors: Feedback receptors for electronic skins’ - https://www.rmit.edu.au/news/all-news/2020/sep/electronic-skin - https://www.naftemporiki.gr/story/1634103/ilektroniko-derma-pou-antidra-ston-pono-san-to-anthropino

 

 

Ανακαλύφτηκε πλανήτης ο οποίος φωτίζεται από τρεις ήλιους. Astronomers spot a triple-star system shredding its planet-forming disk in a cosmic first

Το ηλιακό σύστημα GW Orionis απέχει από τη Γη 1.300 έτη φωτός. Πρόκειται για ένα σπάνιο παράδειγμα ουράνιας δομής τριπλού αστέρα, με δύο ήλιους να περιστρέφονται ο ένας γύρω από τον άλλο και ένα τρίτο αστέρι να περιστρέφεται γύρω τους, εκατοντάδες εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά. This composite image shows both ALMA and SPHERE/VLT observations of the disk around GW Orionis. The ALMA image (blue) shows the disk’s ringed structure, with the innermost ring (part of which is visible as an oblong dot at the very center of the image) separated from the rest of the disk. The SPHERE observations (orange-red) allowed the astronomers to see for the first time the shadow of this innermost ring on the rest of the disk, which made it possible for them to reconstruct its warped shape. Image credit: ALMA / ESO / NAOJ / NRAO / ESO / University of Exeter / Kraus et al.

Το ηλιακό σύστημα GW Orionis απέχει από τη Γη 1.300 έτη φωτός. Πρόκειται για ένα σπάνιο παράδειγμα ουράνιας δομής τριπλού αστέρα, με δύο ήλιους να περιστρέφονται ο ένας γύρω από τον άλλο και ένα τρίτο αστέρι να περιστρέφεται γύρω τους, εκατοντάδες εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά.

A team of astronomers using ESO’s Very Large Telescope (VLT), the VLT Interferometer and ALMA, in which ESO is a partner, have studied GW Orionis, a triple star system with a peculiar inner region. Unlike the flat planet-forming discs we see around many stars, GW Orionis features a warped disc, deformed by the movements of the three stars at its centre. This animation allows the viewer to see the warped disc and the tilted ring that was torned apart from it in spectacular detail. The animation is based on a computer model of the inner region of GW Orionis, provided by the team; they were able to reconstruct the 3D shape of the disc from the observational data. Credit: ESO/Kraus et al./L. Calçada

Εδώ και χρόνια οι αστρονόμοι είχαν εντοπίσει δακτυλίους πυκνής αστρικής σκόνης μεταξύ των τριών άστρων. Τώρα, μια προσεκτικότερη ανάλυση του GW Orionis έδειξε ότι εκτός από την αστρική σκόνη οι δακτύλιοι κρύβουν κάτι πρωτόγνωρο: έναν πλανήτη που λούζεται από το φως των τριών άστρων σε μόνιμη βάση.

This ‘fly-through’ animation allows the viewer to see the three stars at the very centre of GW Orionis, as well as its warped disc and the tilted ring that was torned apart from it. The animation is based on a computer model of the inner region of GW Orionis, provided by the team; they were able to reconstruct the 3D orbits of the stars and the 3D shape of the disc from the observational data. Credit: ESO/Exeter/Kraus et al./L. Calçada

Δύο ξεχωριστές έρευνες που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό Science και στην επιστημονική επιθεώρηση The Astrophysical Journal Letters, αποκάλυψαν ότι μόνο η ύπαρξη ενός πλανήτη θα μπορούσε να διατηρήσει τη βαρυτική ισορροπία ολόκληρου του συστήματος. Η παρουσία του πλανήτη θα βοηθούσε, επίσης, να εξηγηθεί γιατί ο εσωτερικός δακτύλιος του συστήματος ταλαντεύεται ανεξέλεγκτα, ​​σαν ένα σπασμένο γυροσκόπιο. Αν αυτό επιβεβαιωθεί, ο μακρινός κόσμος του GW Orionis θα γίνει το πρώτο γνωστό ηλιακό σύστημα ενός μόνο πλανήτη σε τροχιά γύρω από τρία άστρα.

Τα περισσότερα ηλιακά συστήματα στο σύμπαν αποτελούνται από δυαδικά ζεύγη, δύο αστέρια που περιστρέφονται μεταξύ τους γύρω από ένα κοινό κέντρο βάρους. Ακόμη και ο Ήλιος μας μπορεί να έχει έναν χαμένο «δίδυμο» σύμφωνα με πρόσφατη μελέτη. Τα συστήματα τριπλών αστέρων, όπως το GW Orionis, είναι πολύ σπάνια, καθώς η συνδυασμένη βαρυτική έλξη τριών ήλιων μπορεί δύσκολα δημιουργεί ισορροπία. Εάν η μάζα και η απόσταση του τρίτου αστεριού από το ζευγάρι δεν είναι συνδυάζει μια σειρά από προϋποθέσεις, μπορεί εύκολα να διαφύγει από το σύστημα και να χαθεί στο διαστρικό διάστημα.

Representation of the disk structure and stellar orbit of GW Orionis, as derived from the ALMA and VLT observations by Kraus et al. Orange rings are the (misaligned) rings seen by ALMA. The transparent surfaces correspond to the lower-density dust filaments that connect the rings and that dominate the emission in scattered light. Image credit: Kraus et al / NRAO / AUI / NSF.

Στο GW Ori, τρεις διαφορετικοί δακτύλιοι σκόνης περιστρέφονται γύρω από το κέντρο του ηλιακού συστήματος και κανένας από αυτούς δεν ευθυγραμμίζεται με την τροχιά των τριών αστεριών, όπως θα έπρεπε. Οι ερευνητές ανακάλυψαν αυτή την αδύνατη… μη ευθυγράμμιση χρησιμοποιώντας το τηλεσκόπιο Atacama Large Millimeter Array (ALMA) στη Χιλή. Διαπίστωσαν επίσης ότι ο εξώτατος δακτύλιος, που βρίσκεται 338 αστρονομικές μονάδες (ή 338 φορές τη μέση απόσταση μεταξύ της Γης και Ήλιου) από το κέντρο του συστήματος, περιέχει αρκετή μάζα σκόνης για την κατασκευή 245 πλανητών σαν τη Γη – καθιστώντας τον μοναδικό μεγαλύτερο πρωτοπλανητικό δίσκο σε οποιοδήποτε γνωστό ηλιακό σύστημα.

This computer simulation shows the evolution of the GW Orionis system. The scientists believe the disc around the three stars in the system was initially flat, much like the planet-forming disc we see around many stars. Their simulation shows that the misalignment in the orbits of the three stars caused the disc around them to break into distinct rings, which is exactly what they see in the observations of the system. Credit: Exeter/Kraus et al.

Αναλύοντας σε βάθος τα στοιχεία που έχουν συλλέξει, οι αστρονόμοι κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι κάπου ανάμεσα στους δακτυλίους σκόνης, μάλλον έχει ήδη σχηματιστεί ή βρίσκεται σε φάση σχηματισμού ένας πλανήτης, που με τη μάζα του δίνει βαρυτική ισορροπία σε όλο το σύστημα. Σε αντίθεση με οποιονδήποτε άλλο γνωστό πλανήτη, θα περιστρέφεται ταυτόχρονα γύρω από τρεις ήλιους.

Ωστόσο ακόμη και αν υπάρχει αυτός ο υποθετικός πλανήτης, θα είναι ένας κόσμος αφιλόξενος, σκλάβος μιας άγριας ​​βαρυτικής έλξης, που λούζεται μονίμως από την ακτινοβολία τριών πύρινων γιγάντων.

Πηγές: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/2041-8213/ab8eb4 - http://www.sci-news.com/astronomy/misaligned-warped-protoplanetary-disk-triple-star-system-gw-orionis-08813.html - https://www.in.gr/2020/09/06/tech/gw-orionis-anakalyftike-planitis-o-opoios-fotizetai-apo-treis-ilious/

 

 

 

Ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων έπιασαν την πιο μεγάλη συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών. Astronomers detect most powerful black-hole collision yet

Το βαρυτικό κύμα GW190521 αποκαλύπτει μια τεράστια μαύρη τρύπα. Πρόκειται για την μεγαλύτερη μαύρη τρύπα που ανακαλύφθηκε διαμέσου των βαρυτικών κυμάτων. Αλλά και οι αρχικές μαύρες τρύπες (66 M⊙ 85 M⊙) έχουν τέτοιες μάζες που δεν εξηγούνται με τους γνωστούς μηχανισμούς σχηματισμού μαύρων τρυπών. Seven billion years ago, two truly huge black holes slammed together and formed one 142 times the mass of the sun. An image shows the gravitational waves produced during the largest black hole collision ever detected. (Image: © N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno, and the SXS Collaboration)

Figure 1: Time—frequency representations of data containing the GW190521 signal, observed by LIGO Hanford (top), LIGO Livingston (middle), and Virgo (bottom). Times are shown relative to 03:02:29 UTC on May 21, 2019. The energy in a certain time-frequency bin is represented by the color palette. Note the signal’s extremely short duration and its peak frequency of about 60 Hz. (Adapted from Fig. 1 of GW190521 discovery paper.)

Η κατακλυσμική σύγκρουση και συγχώνευση δύο μαύρων τρυπών, των πιο μακρινών και με μεγαλύτερη μάζα μέχρι σήμερα που έχουν ανακαλυφθεί με τη βοήθεια των βαρυτικών κυμάτων, είναι το νέο επίτευγμα των ανιχνευτών LIGO (ΗΠΑ) και VIRGO (Ευρώπη).

Figure 2: Measured masses of the colliding black holes that produced the gravitational wave signal GW190521 shown as probability distributions. According to the LIGO-Virgo analysis, the true values of the black hole masses have a 90% probability of being located inside the solid blue contour in the central plot (which shows the joint probability for both masses). The same is true for the solid vertical and horizontal lines in the bell-shaped curves to the top and right of the figure, which show the mass measurements for the individual black holes. The grayed-out region of the central plot is due to the LIGO-Virgo convention that the “primary” mass m₁ is always of equal or greater value than the “secondary” mass m₂. (Taken from Figure 2 of GW190521 discovery paper.)

Από τη σύγκρουση, που συνέβη όταν το σύμπαν είχε σχεδόν τη μισή σημερινή ηλικία του, περίπου επτά δισεκατομμύρια έτη, προέκυψε μια μαύρη τρύπα με μάζα όσο 142 ήλιοι, ενώ παράλληλα στο σύμπαν εκτοξεύθηκαν βαρυτικά κύματα με ενέργεια όσο οκτώ ήλιοι.

Figure 3: Plot showing the component masses (shown as black boxes) of the GW190521 black holes in comparison with the masses of other black hole mergers detected during LIGO and Virgo's first and second observing runs, O1 and O2. For each event the mass of the merged remnant is shown as a red triangle. In all cases the length of the vertical bar indicates the range of uncertainty in the estimated mass. The record-breaking masses of GW190521 are clear from this plot. (Adapted from Figure 10 of paper on the astrophysical implications of GW190521.)

Η μεγαλύτερη μαύρη τρύπα του ζεύγους της σύγκρουσης είχε 85 ηλιακές μάζες (η ίδια με τη σειρά της είχε μάλλον προέλθει από την προγενέστερη συγχώνευση δύο άλλων μαύρων τρυπών), ενώ η μικρότερη 66 ηλιακές μάζες.

Figure 4: This graphic shows the masses of black holes detected through electromagnetic observations (purple), black holes measured by gravitational-wave observations (blue), neutron stars measured with electromagnetic observations (yellow), and neutron stars detected through gravitational waves (orange). GW190521 is highlighted in the middle of the graphic as the merger of two black holes that produced a remnant that is the most massive black hole observed yet in gravitational waves. Credit: LIGO-Virgo/Northwestern U./Frank Elavsky & Aaron Geller

Πρόκειται κατά πάσα πιθανότητα για την πρώτη άμεση παρατήρηση της γέννησης μιας μαύρης τρύπας ενδιάμεσου μεγέθους, ένα διαστημικό αντικείμενο που έως τώρα ξέφευγε από τους αστρονόμους. Οι ενδιάμεσου μεγέθους μαύρες τρύπες έχουν μάζα ισοδύναμη με 100 έως 100.000 ήλιους. Οι μικρότερες έχουν μάζα μερικές δεκάδες ήλιους, ενώ οι πολύ μεγαλύτερες με εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες βρίσκονται στα κέντρα των γαλαξιών (και του δικού μας).

«Εδώ και καιρό ψάχναμε για μια ενδιάμεσου μεγέθους μαύρη τρύπα, ώστε να γεφυρώσουμε το κενό ανάμεσα στις μαύρες τρύπες με αστρική μάζα και τις υπερμεγέθεις. Τώρα έχουμε πια την απόδειξη ότι οι ενδιάμεσες μαύρες τρύπες όντως υπάρχουν», δήλωσε ο δρ Κρίστοφερ Μπέρι του Πανεπιστημίου Northwestern του Ιλινόις.

Numerical simulation of two black holes that inspiral and merge, emitting gravitational waves. The black holes have large and nearly equal masses, with one only 3% more massive than the other. The simulated gravitational wave signal is consistent with the observation made by the LIGO and Virgo gravitational wave detectors on May 21st, 2019 (GW190521). Credit: N. Fischer, H. Pfeiffer, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics), Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) Collaboration

Το νέο βαρυτικό σήμα (GW190521), το οποίο διήρκεσε μόλις ένα δέκατο του δευτερολέπτου, έγινε αρχικά αντιληπτό τον Μάιο του 2019 και ακολούθησε η χρονοβόρα ανάλυση του, εωσότου γίνουν τώρα οι σχετικές δημοσιεύσεις στα περιοδικά φυσικής «Physical Review Letters» και αστροφυσικής «Astrophysical Journal Letters».

Μεταξύ των ερευνητών είναι η διακεκριμένη Ελληνίδα αστροφυσικός της διασποράς Βίκυ Καλογερά, καθηγήτρια στο Northwestern και επικεφαλής του Κέντρου Διεπιστημονικής Εξερεύνησης και Έρευνας στην Αστροφυσική (CIERA) του αμερικανικού πανεπιστημίου. Όπως δήλωσε, με αφορμή τη νέα ανακάλυψη, οι ερευνητές έθεσαν επί τάπητος το ερώτημα «αν κάτι εντελώς καινούριο παρήγαγε αυτά τα βαρυτικά κύματα και όχι μια συγχώνευση μαύρων οπών».

Μεταξύ άλλων, τόνισε, οι επιστήμονες εξέτασαν «κατά πόσο ίσως τα βαρυτικά κύματα δημιουργήθηκαν από ένα καταρρέον άστρο στο γαλαξία μας. Το σήμα θα μπορούσε επίσης να προέρχεται από μια κοσμική χορδή που δημιουργήθηκε αμέσως μετά τον πληθωρισμό στις πρώτες στιγμές του σύμπαντος. Όμως καμία από αυτές τις εξωτικές δυνατότητες δεν ταιριάζει με τα δεδομένα τόσο καλά όσο μια συγχώνευση μαύρων τρυπών».

Ligo (pictured) is made up of two observatories that detect gravitational waves by splitting a laser beam and sending it down several mile (kilometre) long tunnels before merging the light waves together again.

Η ιστορική πρώτη ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων είχε γίνει το 2015. Ο τελευταίος γύρος λειτουργίας του LIGO (δύο ανιχνευτές μήκους τεσσάρων χιλιομέτρων στις ΗΠΑ και 1.300 συνεργαζόμενοι ερευνητές) και του VIRGO (ένας ανιχνευτής μήκους τριών χιλιομέτρων στην Πίζα της Ιταλίας και περισσότεροι από 580 επιστήμονες από 13 ευρωπαϊκές χώρες, μεταξύ των οποίων η Ελλάδα) κράτησε από τον Απρίλιο 2019 έως τον Μάρτιο 2020. Εντόπισε 56 πιθανά βαρυτικά κύματα, εκ των οποίων τέσσερα έχουν επιβεβαιωθεί έως τώρα (το τέταρτο περιστατικό είναι αυτό της γέννησης της ενδιάμεσης μαύρης τρύπας).

Εκτός από τη σημαντική δραστηριότητα της Βίκυς Καλογερά στην κοινοπραξία LIGO στην άλλη όχθη του Ατλαντικού, υπάρχει και στην κοινοπραξία VIRGO μια διακεκριμένη ελληνική παρουσία χάρη στον καθηγητή Σταύρο Κατσανέβα του Πανεπιστημίου Ντενί Ντιντερό του Παρισιού, διευθυντή του Ευρωπαϊκού Βαρυτικού Παρατηρητηρίου (EGΟ), το οποίο έχει δημιουργηθεί με γαλλο-ιταλική πρωτοβουλία.

Πηγές: https://www.ligo.org/science/Publication-GW190521/ - https://www.nature.com/articles/d41586-020-02524-w - GW190521: Η ΜΑΖΙΚΟΤΕΡΗ ΣΥΓΚΡΟΥΣΗ ΜΑΥΡΩΝ ΤΡΥΠΩΝ ΠΟΥ ΠΑΡΑΤΗΡΗΘΗΚΕ ΕΩΣ ΤΩΡΑ - https://www.capital.gr/epikairotita/3477941/oi-anixneutes-barutikon-kumaton-ligo-kai-virgo-epiasan-tin-pio-megali-kai-makrini-sugxoneusi-duo-mauron-trupon

 

 

 

 

H εμπειρία του να βρίσκεσαι στον Άρη. For the First Time Ever, There is a Video of the Planet Mars Rendered in 4K

Η παρουσίαση του άψυχου τοπίου του πλανήτη είναι τόσο ρεαλιστική που ο αφηγητής την αποκαλεί ως «την πιο ζωντανή εμπειρία του να βρίσκεσαι στον Άρη». Extraordinary images captured by NASA’s robotic rovers are giving Earthlings their first look at Mars in state-of-the-art, ultra-high-definition video. Panoramas created by the team are 4K quality. Credit: YouTube/ElderFox Documentaries

Εξαιρετικά ρεαλιστικές εικόνες υψηλής ευκρίνειας δημοσιεύει για πρώτη φορά η NASA από τον πλανήτη Άρη.

Στο δεκάλεπτο βίντεο οι κάτοικοι της Γης μπορούν να ανακαλύψουν τον κόκκινο πλανήτη, κάνοντας περιήγηση σε φαντασμαγορικά πλάνα από τις τεράστιες ερήμους και τους αμμόλοφούς του, τα απόκρημνα βράχια του και το γεμάτο ρωγμές και πέτρες έδαφός του.

Η παρουσίαση του άψυχου τοπίου του πλανήτη είναι τόσο ρεαλιστική που ο αφηγητής την αποκαλεί ως «την πιο ζωντανή εμπειρία του να βρίσκεσαι στον Άρη».

Το βίντεο δημιουργήθηκε από τη βρετανική εταιρεία εταιρεία ντοκιμαντέρ ElderFox δημοσίευσε πλάνα υψηλής ευκρίνειας από τον Άρη. Αποτελεί ουσιαστικά ένα μωσαϊκό με εικόνες που τραβήχτηκαν από τα τρία οχήματα της ΝASA που έφτασαν στον πλανήτη: το Curiosity, το Spirit και το Opportunity.

Πώς δημιουργήθηκε το βίντεο

The image shows a region called Glen Torridon - named after the place in Scotland - which the rover had been exploring after descending from the hematite-rich Vera Rubin Ridge in January 2019. Glen Torridon, by contrast, is rich with clay minerals in layers of sedimentary rock, and is of great interest to planetary geologists. As Curiosity probed the ground beneath its tread, the rover's findings slowly revealed invaluable information about the history of Mars's changing climate. Credit: NASA Jet Propulsion Laboratory/YouTube

Ουσιαστικά, κάθε εικόνα αποτελεί ένα πανόραμα δίνοντας έτσι την αίσθηση ότι πρόκειται για βίντεο. Το λεγόμενο πανόραμα Glen Torridor περιέχει πάνω από 1,8 δισεκατομμύρια πίξελ και δημιουργήθηκε από περισσότερες από 1.000 διαφορετικές εικόνες που τραβήχτηκαν από το Curiosity μέσα σε μια βδομάδα το 2019. Η ElderFox αποκάλεσε το αποτέλεσμα ως «το μεγαλύτερο μωσαϊκό που φτιάχτηκε ποτέ».

Όπως εξηγεί ο αφηγητής παρόλο που οι κάμερες πάνω στα οχήματα ήταν από τις καλύτερες της εποχής τους, τα δεδομένα που μπορούν να σταλούν πίσω στη Γη είναι πολύ δύσκολο να σταλούν ως βίντεο.

Παράλληλα, ο ουρανός του Άρη – ο οποίος στην πραγματικότητα είναι κοκκινωπός και θολός – μοιάζει από κίτρινος έως μπλε σε άλλα πλάνα. Αυτό είναι το αποτέλεσμα του επαναχρωματισμού των εικόνων ώστε να βοηθηθούν οι γεωλόγοι στον εντοπισμό πετρωμάτων. Απολαύστε την περιήγηση στον Άρη:

A world first. New footage from Mars rendered in stunning 4K resolution. We also talk about the cameras on board the Martian rovers and how we made the video. The cameras on board the rovers were the height of technology when the respective missions launched. Credit: NASA. Music from Epidemic Sound.

Το Curiosity αποτελεί το μόνο όχημα που λειτουργεί αυτή τη στιγμή στον Άρη. Το Spirit και το Opportunity που ανακάλυψαν αποδείξεις πως κάποτε υπήρχε τρεχούμενο νερό στην επιφάνεια του κόκκινου πλανήτη, είναι εκτός λειτουργίας από το 2011 και 2019 αντίστοιχα. Η ΝASA θα στείλει ένα νέο όχημα στον Άρη στις 30 Ιουλίου το λεγόμενο Perseverance.

Πηγές: https://www.in.gr/2020/07/23/tech/aris-periigitheite-ston-kokkino-planiti/ - https://interestingengineering.com/video/for-the-first-time-ever-there-is-video-of-the-planet-mars-rendered-in-4k

Υποψίες για ύπαρξη ζωής στον Άρη. Lava tubes may be havens for ancient alien life and future human explorers

Σήραγγες λάβας στον Άρη, οι οποίες ίσως φιλοξενούν κάποια μορφή ζωής, ζητά από τη NASA να εξετάσει η αστροβιολόγος Τσάριτι Φίλιπς-Λάντερ. Mars, at one time in its past, was wet and warm, and may have hosted life. Over time, it was stripped of its atmosphere and its water, and became frigid. But if there was life there, it may have had time to "migrate" to the only remaining niches where it could survive. On Mars, that might mean lava tubes. Credit: NASA

Σήραγγες λάβας στον Άρη, οι οποίες ίσως φιλοξενούν κάποια μορφή ζωής, ζητά από τη NASA να εξετάσει η αστροβιολόγος Τσάριτι Φίλιπς-Λάντερ. 

The Kazamura Cave is the longest lava tube on Earth. It features the tell-tale arched ceiling of lava tubes, and the floor was the crust of a former lava lake that collapsed inward as the lake drained. Credit: Dave Bunnell / Under Earth Images – Own work, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=48891612

Συγκεκριμένα, η επιστήμονας ζητά από τη NASA να στείλει ρομπότ στον «κόκκινο πλανήτη» ώστε να διερευνήσει αυτή την πιθανότητα.

The collapsed sklyight on a lava tube in the Moon’s Marius Hills region, as imaged by NASA’s Lunar Reconnaissance Orbiter. Credit: ASA/GSFC

Η Αμερικανίδα Τσάριτι Φίλιπς-Λάντερ από το Southwest Research Institute στο Τέξας θέλει η NASA να εξερευνήσει σήραγγες λάβας στον Άρη, καθώς η αστροβιολόγος και η ομάδα της υποπτεύονται ότι μπορεί εκεί να εντοπιστεί εξωγήινη ζωή.

An image of a partially collapsed lava tube near the lunar equator, captured by India’s Chandrayaan-1 lunar orbiter. Image Credit: Indian Space Applications Centre

An image of a lava tube on Mars’ Alba Mons, from NASA’s Viking Orbiter. Credit: NASA

Ειδικότερα, η σύνθεση της ατμόσφαιρας του πλανήτη, οι ακραίες θερμοκρασίες του που μπορούν να φτάσουν έως τους -153 βαθμούς Κελσίου και η κοσμική ακτινοβολία καθιστούν την επιφάνεια του Άρη αφιλόξενη, οπότε αν κάποιος ψάχνει για σημάδια ζωής και εξωγήινους πολιτισμούς τότε ίσως πρέπει να εστιάσει κάτω από τη βραχώδη επιφάνειά του.

An illustration of a longitudinal cross-section of a Martian lava pit. These are potentially hazardous environments, better explored by robot than by humans. Credit: Melissausburn – Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=31385296

Η Φίλιπς-Λάντερ, άλλωστε, επισημαίνει πως: «Εάν υπάρχει ζωή εκεί, πιθανότατα θα διατηρηθεί καλύτερα κάτω από την επιφάνεια».

Four panels from a video presentation on the Moon Diver concept. From left to right: Rover is deployed from the lander, rover rappels down the hole, with Earth in the background, the rover hanging free as it’s lowered to the floor. Though the concept was developed to explore the Moon, something similar would likely work on Mars. Credit: KISSCaltech

Η αστροβιολόγος και η ομάδα της πιστεύουν ότι η NASA πρέπει να στείλει ένα ρομπότ για να μελετήσει τα σπήλαια στον Άρη στο εγγύς μέλλον, ενώ οι ερευνητές σημειώνουν ότι η τεχνολογική πρόοδος θα καταστήσει δυνατή μια τέτοια αποστολή μέσα στην επόμενη δεκαετία.

Many of the cave openings and lava tube skylights the USGS has identified on Mars is in the post-volcanic Tharsis Region. In this image, each red dot is a candidate entrance. Image Credit: USGS/Mars Global Cave Candidate Catalog.

The Moon and Mars will probably be the first places in the Solar System that humanity will try to live after leaving the safety and security of Earth. But those worlds are still incredibly harsh environments, with no protection from radiation, little to no atmosphere, and extreme temperatures. Living on those worlds is going to be hard, it’s going to be dangerous. Fortunately, there are a few pockets on those worlds that’ll make it a tiny little bit easier to get a foothold in the Solar System: lava tubes.

Υπογραμμίζεται, ακόμα, ότι ο Πασκάλ Λεμ, ερευνητής σε κέντρο της NASA στην Καλιφόρνια, ανέφερε ότι «στον Άρη και σε άλλα μέρη, οι σήραγγες λάβας έχουν τη δυνατότητα να κάνουν τη διαφορά μεταξύ ζωής και θανάτου».

Πηγές: Sid Perkins. Core Concept: Lava tubes may be havens for ancient alien life and future human explorers, Proceedings of the National Academy of Sciences (2020). DOI: 10.1073/pnas.2012176117 - https://phys.org/news/2020-07-lava-tubes-exploration-priority-worlds.html - https://www.tovima.gr/2020/07/19/science/yparksi-zois-ston-ari-ypooteyontai-epistimones-zitoun-apo-ti-nasa-na-eksetasei-siragges-lavas/

Νέα εποχή στη γονιδιωματική έρευνα: Πλήρης αλληλούχιση του ανθρώπινου χρωμοσώματος Χ. Scientists achieve first complete assembly of human X chromosome

Επιστήμονες στο National Human Genome Research Institute (NHGRI), που υπάγεται στα NIH (National Institutes of Health) στις ΗΠΑ πραγματοποίησαν την πρώτη end-to-end αλληλούχιση DNA ενός ανθρώπινου χρωμοσώματος, όπως ανακοινώθηκε από τα ΝΙΗ- σηματοδοτώντας την έναρξη μιας νέας εποχής στη γονιδιωματική έρευνα. The first end-to-end (‘telomere-to-telomere’) completely gapless DNA sequence of a human chromosome is a major milestone for genomics research. A telomere is the end of a chromosome that protects the interior of a chromosome from damage during cell division. Image credit: Darryl Leja, NHGRI.

Τα αποτελέσματα δημοσιεύτηκαν στο Nature και υποδεικνύουν ότι η «base-by-base» αλληλούχιση ενός ανθρώπινου χρωμοσώματος είναι πλέον δυνατή- και θα επιτρέψει σε επιστήμονες να πραγματοποιήσουν μια ολοκληρωμένη αλληλούχιση του ανθρώπινου γονιδιώματος.

A team of U.S. and U.K. scientists has generated the end-to-end gapless DNA sequence of the human X chromosome. The X chromosome is the first human chromosome to be completely sequenced from end to end, with no gaps in the sequence and an unprecedented level of accuracy. (Illustration from Getty Images)

Οι άνθρωποι έχουν δύο σετ χρωμοσωμάτων- ένα από κάθε γονέα. Τα κορίτσια, πχ, κληρονομούν δύο χρωμοσώματα Χ, ένα από τη μητέρα και ένα από τον πατέρα. Ωστόσο αυτά τα δύο χρωμοσώματα δεν είναι όμοια, και θα περιέχουν πολλές διαφορές στις αλληλουχίες DNA τους.

Στο πλαίσιο της έρευνας, οι επιστήμονες δεν αλληλούχισαν το χρωμόσωμα Χ από ένα κανονικό ανθρώπινο κύτταρο. Αντ'αυτού, χρησιμοποίησαν έναν ειδικό τύπο κυττάρου- έναν που έχει δύο όμοια χρωμοσώματα Χ. Ένα τέτοιο κύτταρο παρέχει περισσότερο DNA για αλληλούχιση από έναν κύτταρο αρσενικού, που έχει μόνο ένα αντίγραφο χρωμοσώματος Χ. Επίσης, αποφεύγει τις διαφορές αλληλουχίας που συναντώνται όταν αναλύονται δύο χρωμοσώματα Χ ενός τυπικού κυττάρου θηλυκού.

Chromosome ideograms showing the whole-genome assembly of the human CHM13 genome, exceeding all prior human genome assemblies in terms of continuity, completeness, and accuracy. The X chromosome is enlarged on the right. Gapless contigs are illustrated as blue and orange bars next to the chromosome ideograms. (Credit: Miga et al., Nature 2020)

Οι συντελεστές της έρευνας και οι συνάδελφοί τους αξιοποίησαν νέες τεχνολογίες που μπορούν να αλληλουχίσουν μακρά τμήματα DNA. Αντί να προετοιμάζουν και να αναλύουν μικρά τμήματα DNA, χρησιμοποίησαν μια μέθοδο που αφήνει τα μόρια DNA σε μεγάλο βαθμό ακέραια. Αυτά τα μεγάλα μόρια DNA αναλύθηκαν στη συνέχεια από δύο διαφορετικά όργανα, το καθένα από τα οποία παράγει πολύ μεγάλες αλληλουχίες DNA- κάτι που δεν μπορούσε να γίνει με προηγούμενα όργανα.

Αφού τα ανέλυσαν με αυτόν τον τρόπο, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν ένα νέο πρόγραμμα υπολογιστή για τη συναρμολόγηση των πολλών τμημάτων της αλληλουχίας που είχε παραχθεί.

Η όλη προσπάθεια εντάσσεται στο πλαίσιο μιας ευρύτερης πρωτοβουλίας από την κοινοπραξία Τ2Τ (Telomere-to-Telomere), που χρηματοδοτείται εν μέρει από το NHGRI. Η κοινοπραξία αποσκοπεί στην παραγωγή μιας πιο ολοκληρωμένης αλληλουχίας αναφοράς για το ανθρώπινο γονιδίωμα, και σε αυτό το πλαίσιο η Τ2Τ συνεχίζει τις προσπάθειες, με σκοπό την παραγωγή μιας πλήρους αλληλουχίας του ανθρώπινου γονιδιώματος το 2020.

Research scientist Karen Miga at the UCSC Genomics Institute led the telomere-to-telomere assembly of a complete human X chromosome.

Όπως σημειώνεται σε ανακοίνωση του UC Santa Cruz- ερευνήτρια του οποίου, η Κάρεν Μίγκα, ήταν lead author- αν και το υπάρχον ανθρώπινο γονιδίωμα αναφοράς είναι το πιο ακριβές και ολοκληρωμένο γονίδιο σπονδυλωτού που έχει παραχθεί ποτέ, υπάρχουν ακόμα κενά στην αλληλουχία DNA, ακόμα και μετά από δύο δεκαετίες βελτιώσεων. Επί της προκειμένης βρέθηκε η πλήρης αλληλουχία ενός ανθρώπινου χρωμοσώματος από τη μια άκρη ως την άλλη (“telomere to telomere”) χωρίς κενά και με άνευ προηγουμένου ακρίβεια.

Την κοινοπραξία Τ2Τ ίδρυσαν η Μίγκα και ο Άνταμ Φιλίπι, corresponding authors του νέου επιστημονικού άρθρου, με σκοπό τη «συναρμολόγηση» ενός πλήρους γονιδιώματος μετά από τη συνεργασία τους το 2018 με σκοπό την παραγωγή μιας ολοκληρωμένης αλληλούχισης ανθρώπινου γονιδιώματος.

Πηγές: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2547-7 - http://www.sci-news.com/genetics/human-x-chromosome-sequence-08640.html - https://news.ucsc.edu/2020/07/x-chromosome.html - https://www.naftemporiki.gr/story/1619360/nea-epoxi-sti-gonidiomatiki-ereuna-pliris-allilouxisi-tou-anthropinou-xromosomatos-x