Ναι, οι σκύλοι συναισθάνονται τους ανθρώπους. Why are dogs a man's best friend? Because they have similar BRAINS: Canines share 'voice region' that helps us tune in to emotions

Gustave Courbet, Femme nue au chien, Naked woman with the dog, 1861-1862. Το συναισθηματικό «δέσιμο» ανάμεσα στους σκύλους και τους ανθρώπους είναι ακόμη πιο στενό από όσο πιστεύαμε.

Αν οι σκύλοι δείχνουν μερικές φορές να καταλαβαίνουν τα λόγια των αφεντικών τους και να τους νιώθουν πιο πολύ και από τους ανθρώπους, ίσως αυτό συμβαίνει επειδή ο εγκέφαλός τους αντιδρά με πολύ όμοιο τρόπο με τον ανθρώπινο στα γέλια, στα κλάματα και γενικότερα στους συναισθηματικά φορτισμένους ήχους.

Not a CAT scan: Hungarian scientists have shown that that dogs have dedicated voice areas in their brains, just as people do. Here the dogs are pictured after their time in the fMRI scanner. Credit: Borbala Ferenczy

Ερευνητές στην Ουγγαρία για πρώτη φορά στον κόσμο συνέκριναν άμεσα την εγκεφαλική λειτουργία των σκύλων και των ανθρώπων, αναδεικνύοντας τις δυνατότητες της «συναισθηματικής νοημοσύνης» των τετράποδων φίλων μας και τις ομοιότητές της με τη δική μας «συναισθηματική νοημοσύνη».

Η ανακάλυψη

In the experiment, scientists captured both dogs' and humans' brain activities while the subjects listened to nearly 200 dog and human sounds, ranging from whining or crying to playful barking or laughing.

Οι ερευνητές, με επικεφαλής τον νευροεπιστήμονα Ατίλα Άντιτς του πανεπιστημίου Έοτβος Λόραντ της Βουδαπέστης και της Ουγγρικής Ακαδημίας Επιστημών, χρησιμοποίησαν τη μη επεμβατική τεχνική της λειτουργικής μαγνητικής τομογραφίας (fMRI) για να μελετήσουν σκύλους.

Maverick the Border Collie. Researchers developed dog training methods to make them lay motionless in MRI machines.

Πιο συγκεκριμένα μελέτησαν τους εγκέφαλους 11 σκύλων (εκπαιδευμένων να κάθονται ακίνητοι ως οκτώ λεπτά στον τομογράφο), σε σύγκριση με τους εγκέφαλους 22 εθελοντών ανθρώπων. Για πρώτη φορά, σκύλοι και άνθρωποι υποβλήθηκαν ακριβώς στο ίδιο πείραμα νευροαπεικόνισης ενώ άκουγαν τους ίδιους ήχους (κλάματα, χαρούμενα γαυγίσματα, γέλια, σφυρίγματα κ.α.).

Walter, a Golden Retriever, wearing a special headset and headgear.

Η μελέτη έδειξε ότι οι σκύλοι, ακριβώς όπως οι άνθρωποι, έχουν στον εγκέφαλό τους και συγκεκριμένα στον κροταφικό πόλο (το πρόσθιο τμήμα του κροταφικού λοβού) κάποιες περιοχές που είναι αφιερωμένες αποκλειστικά στην επεξεργασία της φωνής. Αυτή η εξειδικευμένη περιοχή επεξεργασίας της φωνής (που ανακαλύφθηκε στους ανθρώπους το 2000) είναι που επιτρέπει στους ανθρώπους να καταλαβαίνουν από τον τόνο της φωνής κάποιου άλλου ανθρώπου, ακόμα κι αν δεν τον βλέπουν, αν είναι χαρούμενος ή λυπημένος. Φαίνεται πως αυτό ακριβώς αυτό συμβαίνει και στους σκύλους.

Κοινή συναισθηματική νοημοσύνη

Ethologist Marta Gacsi (R) talks to Walter, a Golden Retriever, before an examination as part of the project.

Έτσι, οι εγκέφαλοι των σκύλων, όπως των ανθρώπων, είναι εξίσου ευαίσθητοι στα ακουστικά ερεθίσματα που περιέχουν συναίσθημα. Γι’ αυτό, μπορούν να νιώθουν το συναισθηματικό μήνυμα που έχουν οι φωνές των ανθρώπων. Απλώς, η περιοχή επεξεργασίας της φωνής στον εγκέφαλο των σκύλων έχει εξελιχτεί για να ανταποκρίνεται πιο έντονα στους άλλους σκύλους, ενώ των ανθρώπων στους άλλους ανθρώπους.

Otto Dix, Portrait du photographe Hugo Erfurth avec son chien, 1926, Technique mixte sur bois, 80x100 cm.

Ο τρόπος που οι εγκέφαλοι τόσο των σκύλων, όσο και των ανθρώπων, επεξεργάζονται τους συναισθηματικά φορτισμένους ήχους, εμφανίζει εντυπωσιακές ομοιότητες. Για παράδειγμα, και στα δύο είδη μια περιοχή κοντά στον πρωτεύοντα ακουστικό φλοιό ενεργοποιείται περισσότερο με τους χαρούμενους ήχους από ό,τι με τους λυπητερούς.

Κοινή εγκεφαλική κληρονομιά

Maverick, a Border Collie, about to go in a MRI scanner in a neurology clinic in Budapest.

Οι ερευνητές εκτιμούν ότι οι περιοχές της φωνής στον εγκέφαλο εξελίχτηκαν τουλάχιστον πριν από 100 εκατ. χρόνια, δηλαδή την εποχή που ακόμα ζούσε ο τελευταίος κοινός πρόγονος ανθρώπων και σκύλων. Παρόλο που άνθρωποι και σκύλοι τράβηξαν τους ξεχωριστούς δρόμους τους στη συνέχεια, η κοινή εγκεφαλική κληρονομιά διευκόλυνε τους σκύλους να αναπτύξουν νευρωνικούς μηχανισμούς και συμπεριφορές φιλικές προς τους ανθρώπους, μοναδικές σε όλο το ζωικό βασίλειο.

Marie Laurencin, Trois Fillettes et deux chiens, 1940, Fondation Rau-Unicef pour le Tiers-Monde.

«Σκύλοι και άνθρωποι δεν μοιράζονται μόνο ένα παρόμοιο κοινωνικό περιβάλλον, αλλά, όπως δείχνουν τα ευρήματά μας, χρησιμοποιούν επίσης παρόμοιους εγκεφαλικούς μηχανισμούς για να επεξεργαστούν τις κοινωνικές και συναισθηματικές πληροφορίες. Αυτό πιθανώς εξηγεί την επιτυχία στη φωνητική επικοινωνία ανάμεσα στα δύο είδη», δήλωσε ο Ατίλα Άντιτς.

Μια βασική διαφορά που διαπίστωσε η μελέτη, είναι ότι στους σκύλους σχεδόν οι μισές (48%) εγκεφαλικές περιοχές που είναι ευαίσθητες σε εξωτερικά ηχητικά ερεθίσματα, ανταποκρίνονται πιο έντονα σε άλλους ήχους πέρα από τις φωνές. Αντίθετα, στους ανθρώπους μόνο το 3% αυτών των εγκεφαλικών περιοχών είναι πιο ευαίσθητες σε μη φωνητικούς ήχους. Η μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Current Biology».

O Πλάτων κοιτάει τα άστρα. European Space Agency picks Plato planet-hunting mission

Τα τελευταία χρόνια έχει ανακαλυφθεί ένας ολόκληρος ζωολογικός κήπος από εξωπλανήτες. To Plato θα εντοπίσει τους πιο φιλόξενους. The PLAnetary Transits and Oscillations of stars (PLATO) mission will identify and study thousands of exoplanetary systems, with an emphasis on discovering and characterising Earth-sized planets and super-Earths. It will also investigate seismic activity in stars, enabling a precise characterisation of the host sun of each planet discovered, including its mass, radius and age. Plato is ESA’s third medium-class science mission and is planned for launch by 2024. Credit: ESA–C. Carreau

Από τους 1.000 και πλέον πλανήτες που έχουν ανακαλυφθεί ως σήμερα εκτός του Ηλιακού Συστήματος, οι περισσότεροι είναι τεχνικά αδύνατο να μελετηθούν ως προς τη σύσταση της επιφάνειας και της ατμόσφαιράς τους. Αυτό θα αλλάξει την επόμενη δεκαετία χάρη στο Plato, ένα ευρωπαϊκό διαστημικό παρατηρητήριο που θα σκανάρει ένα εκατομμύριο άστρα.

Πράσινο φως

The European Space Agency’s PLATO mission aims to discover and characterize hundreds of Earth-sized exoplanets inside the habitable zones of approximately 1 million stars. The mission is likely to be approved for implementation by ESA during an announcement due for next week. Image Credit: PLATO Definition Study Report/ESA

Η αποστολή Plato εγκρίθηκε την Τετάρτη από την Επιτροπή Επιστημονικής Πολιτικής της ESA, της ευρωπαϊκής διαστημικής υπηρεσίας, και εκτιμάται ότι θα κοστίσει 600 με 800 εκατομμύρια ευρώ. Η εκτόξευση προγραμματίζεται για το 2024.

Ο «Πλάτων» (PLaTO, Πλανητικές Διαβάσεις και Αστρικές Ταλαντώσεις) θα σχεδιαστεί ειδικά για τον εντοπισμό πλανητών εντός της λεγόμενης «κατοικήσιμης ζώνης» -πλανήτες που βρίσκονται στην κατάλληλη απόσταση από το μητρικό τους άστρο ώστε να μην είναι υπερβολικά θερμοί ή ψυχροί και να επιτρέπουν την παρουσία υγρού νερού.

Επιπλέον, το Plato θα μπορεί να εντοπίσει πλανήτες στο μέγεθος της Γης, οι οποίοι είναι γενικά υπερβολικά μικροί για να γίνουν αντιληπτοί με τις σημερινές τεχνολογίες.

Σε συνδυασμό με μετρήσεις από επίγεια τηλεσκόπια, οι παρατηρήσεις του Platon θα επέτρεπαν για πρώτη φορά την ανάλυση της ατμόσφαιρας σε εξωπλανήτες, ίσως και την ανίχνευση ουσιών που συνδέονται με τη ζωή.

«Σχεδόν όλοι οι μικροί εξωπλανήτες που έχουν ανακαλυφθεί ως σήμερα βρίσκονται πέρα από τις δυνατότητες της τεχνολογίας μας όσον αφορά το χαρακτηρισμό τους. To Plato αλλάζει το παιχνίδι, καθώς θα επιτρέψει την ανίχνευση και την επιβεβαίωση πλανητών σαν τη Γη, καθώς και την εξέταση της ατμόσφαιράς τους για ίχνη ζωής» εξήγησε στο BBC ο Δρ Ντον Πολάτσο, επικεφαλής της Επιστημονικής Κοινοπραξίας του Plato.

Design calls for a suite of 34 telescopes to be mounted on a single satellite platform. Mission should confirm and characterise hundreds of rocky worlds in habitable zones. Its technology would have the sensitivity also to detect the planets' moons and rings. Intricate measurements of the host stars (asteroseismology) would yield key information. To launch from Sinnamary in French Guiana on a Soyuz rocket in 2023/2024. Plato would be stationed 1.5 million km from Earth on its "nightside".

Το Plato θα περιλαμβάνει 34 επιμέρους τηλεσκόπια, τα οποία θα εστιάζουν φως στον μεγαλύτερο αισθητήρα ψηφιακής φωτογραφίας που έχει εκτοξευτεί ποτέ στο Διάστημα, αποτελούμενο από 135 επιμέρους αισθητήρες CCD.

Θα ανιχνεύει πλανήτες έμμεσα, καταγράφοντας την ανεπαίσθητη μείωση της φωτεινότητας που προκαλούν στα μητρικά τους άστρα καθώς περνούν από μπροστά τους και κρύβουν ένα μικρό μέρος της ακτινοβολίας.

Παράλληλα θα μελετήσει τη λεγόμενη σεισμική δραστηριότητα των μητρικών άστρων, ταλαντώσεις που διαδίδονται στο εσωτερικό τους και σχετίζονται με τη μάζα, τη διάμετρο και την ηλικία του άστρου.

The wide-field of view of PLATO’s 32 telescopes will allow for a much wider coverage of the sky, compared with previous exoplanet-hunting missions. Image Credit: ESA

Συγκριτικά με το Kepler, ένα τηλεσκόπιο αναζήτησης πλανητών που είχε εκτοξεύσει η NASA, το Κepler θα έχει πολύ μεγαλύτερο οπτικό πεδίο και θα εξετάσει έως και ένα εκατομμύριο άστρα στον μισό περίπου ουρανό.

Η ΕSA θα πρέπει τώρα να καταλήξει στις λεπτομέρειες της αποστολής και να αναθέσει την κατασκευή του παρατηρητηρίου στην ευρωπαϊκή αεροδιαστημική βιομηχανία.

Ελένη Μερκενίδου, «Αιδοίου αναίδεια»

Georgia O 'Keeffe, Flower of Life II, 1925

Ολέθριο σχήμα ζοφερό

προτάσσει στον αέρα

να εκτοπιστούν οι άπιστοι.

Διαθέτω σπάνια συλλογή

όψεων και μετώπων

συγκίνησης ορθόδοξης

πυρριχίας, με τον παλμό

του μέλλοντος.

Egon Schiele, Jeune Fille vue en rêve, 1911, Aquarelle et crayon sur papier, 48x32 cm, New York, The Metropolitan Museum of Art.

Σφύζω τον πορθητόν σφυγμό

τον θρίαμβο των κνήστρων

κνίζω κνησμό σαν γλυκασμό

στων κνέωρων τη στύση.

Δοκίμασα τις μέρες

κι αλάτισα τις νύχτες.

Pablo Picasso, Nus entrelacé, 1905

Μεταμφιέζω τη στιγμή

που λαίμαργα θα τεντωθείς

ν' αναρριχάται ο στεναγμός

την άνοιξη.

Από τη συλλογή Νύχτες μέσα στη νύχτα (2009)

Ελένη Μερκενίδου

Η Ελένη Μερκενίδου γεννήθηκε στη Δράμα. Είναι απόφοιτος του Τμήματος Φιλολογίας και διδάκτορας Φιλοσοφίας του Τμήματος Φιλοσοφίας και παιδαγωγικής του Α.Π.Θ. Εργάζεται στη Δευτεροβάθμια Εκπαίδευση. Εκτός από την έρευνα στην αρχαία ελληνική τραγωδία, τη φιλοσοφία και την παιδαγωγική, ασχολείται με τη λογοτεχνία και το θέατρο. Είναι μέλος της Εταιρείας Λογοτεχνών Θεσσαλονίκης, της Εταιρείας Ελλήνων Θεατρικών Συγγραφέων και της Ελληνικής Φιλοσοφικής Εταιρείας.

Τεστ DNA για την ταυτοποίηση της πραγματικής Μόνα Λίζα, DNA tests could identify Mona Lisa

Leonardo da Vinci, The Mona Lisa (or La Joconde, La Gioconda), between 1503 and 1505, oil on poplar wood, 76.8 × 53 cm (30.2 × 20.9 in), Louvre Museum. O διασημότερος πίνακας του κόσμου φυλάσσεται στο Μουσείο του Λούβρου. Lisa Gherardini is believed to be the Florentine model for Leonardo da Vinci's Mona Lisa.

Ιταλοί ερευνητές ανακοίνωσαν ότι ξεκινούν εξετάσεις DNA σε έναν σκελετό που βρέθηκε στη Φλωρεντία και ενδέχεται να ανήκει στην Λίζα Γκεραντίνι, τη γυναίκα που πιστεύεται ότι πόζαρε για τη Μόνα Λίζα του Λεονάρντο Ντα Βίντσι.

Η «ανακάλυψη»

Italian archaeologist Silvano Vincenti (left) sits alongside another archaeologist working on the excavation of a grave inside the medieval Convent Sant'Orsola.

Η κρύπτη μέσα στην οποία βρισκόταν ο σκελετός άνοιξε το 2011 στη μονή Σαντ Όρσολα της Φλωρεντίας. Κάτω από το πέτρινο πάτωμα μιας εκκλησίας στη μονή πιστεύεται ότι βρίσκεται η οικογενειακή κρύπτη του φλωρεντινού εμπόρου μεταξιού Φραντσέσκο ντελ Τζιοκόντο, ο οποίος παρήγγειλε στον Ντα Βίτνσι το πορτρέτο της συζύγου του Λίζα.

The Sant'Orsola convent in Florence is thought to be the resting place of Lisa Gherardini.

Προκειμένου να ταυτοποιηθεί ο σκελετός, οι ερευνητές θα πρέπει να συγκρίνουν το γενετικό υλικό του με DNA από τα λείψανα άλλων συγγενών της Λίζα Γκεραρντίνι, οι οποίοι είχαν ταφεί σε διαφορετική εκκλησία. Τα αποτελέσματα θα είναι έτοιμα το Μάιο ή τον Ιούνιο, λέει ο ερευνητής και συγγραφέας Σιλβάνο Βινσέτι, επικεφαλής του εγχειρήματος.

Οι ειδικοί

Lisa Gherardini is thought to have posed for the Mona Lisa between 1503 and 1506. Pictured here is what some scientists believe is her skeleton. Florentine noblewoman, Lisa Gherardini,  is widely believed to be the model for Leonardo da Vinci’s painting. Not much is knownown about Gherardini's life. Born in Florence and married in her teens to a cloth and silk merchant who later became a local official, she was mother to five children.It is believed Francesco Del Giocondo commissioned the portrait to celebrate either his wife’s pregnancy or the purchase of a house around 1502 and 1503. After his death, Gherardini became a nun. She died in 1542 at the age of 63 and was said to be buried near the Sant’Orsola convent's altar.

Οι περισσότεροι ιστορικοί της τέχνης πιστεύουν ότι η Γκεραρντίνι πόζαρε στον Ντα Βίντσι μεταξύ του 1503 και του 1506. Όμως ο μεγάλος ιταλός ζωγράφος δεν αποκλείεται να συνέχισε να δουλεύει το πορτρέτο μέχρι το 1517, και δεν αποκλείεται να χρησιμοποίησε και άλλα μοντέλα για να το τελειώσει.

Ορισμένοι μάλιστα υποψιάζονται ότι τουλάχιστον ένα από τα μοντέλα ήταν άνδρας, πιθανώς εραστής του Ντα Βίντσι. Εφόσον ο σκελετός της μονής Σαντ Όρσολα ανήκει όντως στη Λίζα Γκεραρντίνι, οι ερευνητές θα δημιουργήσουν στον υπολογιστή μια απεικόνιση του προσώπου της, η οποία θα μπορούσε να λύσει το μυστήριο του διασημότερου πίνακα στον κόσμο.

Είδαν την «καρδιά» του σουπερνόβα, Stars Boil Before They Blow Up, Says NuSTAR

Μια από τις εικόνες που έστειλε το NuSTAR από την Κασσιόπεια Α. Με μπλέ χρώμα απεικονίζονται οι ποσότητες ραδιενεργών υλικών στο σουπερνόβα. This is the first map of radioactivity in a supernova remnant, the blown-out bits and pieces of a massive star that exploded. The blue color shows radioactive material mapped in high-energy X-rays using NuSTAR. Image credit: NASA/JPL-Caltech/CXC/SAO

Η έκρηξη ενός υπερκαινοφανούς αστέρα (σουπερνόβα) είναι το πιο βίαιο φαινόμενο στο Σύμπαν και σίγουρα ένα από τα πιο εντυπωσιακά. Οι επιστήμονες τις τελευταίες δεκαετίες με τη βοήθεια των νέων ολοένα και πιο προηγμένων τηλεσκοπίων και άλλων τεχνικών οργάνων μελετούν σε βάθος τα σουπερνόβα.

NuSTAR is complementing previous observations of the Cassiopeia A supernova remnant (red and green) by providing the first maps of radioactive material forged in the fiery explosion (blue). Image credit: NASA/JPL-Caltech/CXC/SAO

Τώρα με τη βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου NuSTAR οι επιστήμονες έχουν στοιχεία που φωτίζουν τις διεργασίες στο εσωτερικό ενός υπερκαινοφανούς αστέρα στα τελευταία στάδια της ύπαρξής του, ελάχιστα λεπτά πριν καταστραφεί. 

Η χαρτογράφηση

NuSTAR has, for the first time, imaged the radioactive "guts" of a supernova remnant, the leftover remains of a star that exploded. Image credit: NASA/JPL-Caltech/CXC/SAO

Το NuStAR χαρτογράφησε τα ραδιενεργά υλικά ενός κατάλοιπου σουπερνόβα. Πιο συγκεκριμένα το τηλεσκόπιο έστρεψε το βλέμμα του στο σουπερνόβα Κασσιόπεια Α που βρίσκεται σε απόσταση 11 χιλιάδων ετών φωτός από εμάς.

Καλλιτεχνική απεικόνιση της εξέλιξης ενός υπερκαινοφανούς αστέρα. Αριστερά το γιγάντιο άστρο που δημιουργεί βαρέα υλικά όπως ο σίδηρος. Στο κέντρο απεικονίζεται η έκρηξη και δεξιά το κατάλοιπό της. These illustrations show the progression of a supernova blast. A massive star (left), which has created elements as heavy as iron in its interior, blows up in a tremendous explosion (middle), scattering its outer layers in a structure called a supernova remnant (right). Image credit: NASA/CXC/SAO/JPL-Caltech

Οι ειδικοί εκτιμούν ότι η έκρηξη έγινε πριν από περίπου 340 έτη. Το τηλεσκόπιο κατάφερε να χαρτογραφήσει τα ραδιενεργά υλικά του σουπερνόβα και ειδικότερα το τιτάνιο-44 που έχει ασταθές πυρήνα ο οποίος παράγεται στην καρδιά του υπερκαινοφανούς αστέρα.

Two popular models describing how massive stars explode are shown in the top two panels. Image credit: NASA/JPL-Caltech/CXC/SAO/SkyWorks Digital/Christian Ott

Τα δεδομένα αυτής της χαρτογράφησης ίσως επιτρέψουν στους ειδικούς να δουν την εξέλιξη του φαινομένου στα τελικά του στάδια. Να δουν δηλαδή τι συνέβη λίγο πριν γίνει η έκρηξη.

NuSTAR is showing that exploding stars slosh around before blasting apart. This 3-D computer simulation demonstrates how the supernova explosion might look.

«Με το NuSTAR έχουμε πλέον ένα νέο ιατροδικαστικό εργαλείο για να διερευνήσουμε την έκρηξη» αναφέρει ο Μπράϊαν Γκρέφενστετ του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας που είναι ο επικεφαλής των ερευνητών που μελετούν τα νέα στοιχεία. Οι πρώτες εκτιμήσεις τους δημοσιεύονται στην επιθεώρηση «Nature».

Αμμόλοφοι «Star Trek» στον Άρη, 'Star Trek' emblems on Mars!?

Οι αμμόλοφοι του Άρη μοιάζουν πολύ με το σηματάκι του Αστροστόλου στο Star Trek. In this image of a dune field on Mars in a large crater near Mawrth Vallis, some of the dunes appear to be in a V-shaped formation. For dune fields, the spacing of individual dunes is a function of sand supply, wind speed, and topography. This image was acquired by the HiRISE camera aboard NASA’s Mars Reconnaissance Orbiter on Dec. 30, 2013. Image Credit: NASA/JPL-Caltech/Univ. of Arizona

H NASA έδωσε στη δημοσιότητα εικόνες που κατέγραψε ο δορυφόρος MRO από αμμόλοφους στον Άρη.

Τα σηματάκια που φορούσαν στο πέτο τους τα μέλη του Αστροστόλου στο Star Trek. They bear an uncanny resemblance to the Star fleet insignia badges seen on crew members throughout the series, shown here.

Οι αμμόλοφοι προκάλεσαν όπως είναι εύκολα αντιληπτό εντύπωση στους ειδικούς για το σχήμα τους που θυμίζει έντονα το σήμα του «Αστροστόλου» τον οποίο υπηρετούσε το πλήρωμα του διαστημοπλοίου «Εντερπράιζ» στη θρυλική σειρά επιστημονικής φαντασίας Star Trek.

Willaims Shatner recently took to Twitter to question Nasa about its finding on the red planet.

Ο Κάπτεν Κερκ, ο μίστερ Σποκ και οι άλλοι πρωταγωνιστές της σειράς φορούσαν στο πέτο τους το σηματάκι.

 The dune field has dozens of the strange shapes on it.

Οι αμμόλοφοι βρίσκονται σε διάταξη σε έναν μεγάλο κρατήρα στην περιοχή Mawrth Vallis, μια περιοχή ανάμεσα στις ορεινές περιοχές του βορρά του Άρη και τις πεδινές του νότου.

Βρέθηκε η «χαμένη» μάζα των γαλαξιών, Missing galaxy mass found

Galaxy clusters formed as a results of ripples in the very early Universe. Gravitational lensing solves puzzle from the Big Bang’s echo. Credit: NASA, ESA, M. Postman (STScI) and the CLASH Team

Δύο νέες έρευνες κοσμολογίας διευθετούν ορισμένες ασυμφωνίες που είχαν προκύψει από τα πρόσφατα δεδομένα της ευρωπαϊκής διαστημικής αποστολής Πλανκ, σύμφωνα με τα οποία οι γαλαξίες έχουν μικρότερη μάζα από την προβλεπόμενη.

Η βασική αρχή που διέπει τη σύγχρονη κοσμολογία, υποστηρίζει πως το Σύμπαν είναι ισότροπο και ομογενές, μοιάζει δηλαδή ίδιο σε όποια κατεύθυνση και αν κοιτάξουμε και σε όποια περιοχή και αν βρεθούμε.

Η ύπαρξη δομών στο Σύμπαν όπως οι Γαλαξίες, τα άστρα και οι πλανήτες παραβιάζουν φαινομενικά αυτή την αρχή, όμως εάν κοιτάξουμε σε μεγάλες κλίμακες η ισχύς της επιβεβαιώνεται από όλες τις παρατηρήσεις, κάτι που σημαίνει πως το Σύμπαν θα μας φαινόταν περίπου ίδιο, ακόμη και αν κατοικούσαμε στις παρυφές του ορατού σε εμάς Σύμπαντος.

This is a picture of the universe when it was roughly 100,000 years old – 13.7 billion years ago. The universe is roughly 3,000°C here; it is glowing like the Sun. And it is smooth to one part in 100,000. The little bumps and wiggles you see here are places where the universe is a little hotter or a little cooler than other places.

Οι δομές στο Σύμπαν οφείλουν την ύπαρξη τους, στις πολύ μικρές διακυμάνσεις που υπήρξαν στην ενέργεια του λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Αν και οι διακυμάνσεις αυτές, κβαντικής προέλευσης, ήταν αρχικά εξαιρετικά αμυδρές, στην πορεία του χρόνου ενισχύθηκαν από τις ελκτικές δυνάμεις της βαρύτητας, και έγιναν οι «σπόροι» γύρω από τους οποίους υφάνθηκαν όλες οι δομές που παρατηρούμε σήμερα.

Οι κβαντικές διακυμάνσεις του πρώιμου Σύμπαντος, έχουν αποτυπωθεί στην ακτινοβολία που ακόμη λαμβάνουμε ως απόηχο της Μεγάλης Έκρηξης, η οποία ονομάζεται Μικροκυματική Ακτινοβολία Υποβάθρου. Στόχος της διαστημικής αποστολής Πλανκ ήταν να μελετήσει την ακτινοβολία υποβάθρου με τη μεγαλύτερη ακρίβεια μέχρι σήμερα, κάτι που το κατάφερε με μεγάλη επιτυχία.

The full sky Cosmic Microwave Background as imaged by the Planck satellite (upper right half) and by its predecessor, NASA’s Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (lower left half). Credit: ESA and the Planck Collaboration; NASA / WMAP Science Team

Το πρόβλημα που προέκυψε από τις μετρήσεις του Πλανκ, ήταν πως η μάζα που υπολόγισε πως περιέχεται στα γαλαξιακά σμήνη, ήταν κατά 40% μικρότερη από αυτή που θα προέβλεπε κανείς μελετώντας τις διακυμάνσεις του πρώιμου Σύμπαντος.

"We observe fewer galaxy clusters than we would expect from the Planck results and there is a weaker signal from gravitational lensing of galaxies than the CMB would suggest," says Richard Battye, from The University of Manchester School of Physics and Astronomy. "A possible way of resolving this discrepancy is for neutrinos to have mass. The effect of these massive neutrinos would be to suppress the growth of dense structures that lead to the formation of clusters of galaxies."

Η συγκεκριμένη ασυμφωνία είχε ωθήσει αρκετούς θεωρητικούς επιστήμονες στην πρόταση εναλλακτικών κοσμολογικών μοντέλων που να εξηγούσαν τη διαφορά. Για παράδειγμα πριν δύο μόνο εβδομάδες φυσικοί του πανεπιστημίου του Σικάγο είχαν εκδώσει μία έρευνα, σύμφωνα με την οποία εάν τα νετρίνα ήταν πιο βαριά από ότι πιστεύαμε, η μειωμένη μάζα στα γαλαξιακά σμήνη θα μπορούσε να εξηγηθεί.

Δύο νέες έρευνες όμως υποστηρίζουν πως κάτι τέτοιο δεν είναι απαραίτητο, αφού εκτελώντας νέες μετρήσεις, και χρησιμοποιώντας το φαινόμενο του βαρυτικού φακού, όπου μεγάλες μάζες συγκεντρώνουν την ακτινοβολία που περνάει γύρω τους προς μία συγκεκριμένη κατεύθυνση, έδειξαν πως η μάζα στα γαλαξιακά σμήνη είναι σημαντικά μεγαλύτερη από τις εκτιμήσεις του Πλανκ.

Χρησιμοποιώντας τη συγκεκριμένη μέθοδο, οι επιστήμονες ζυγίζουν εμμέσως περιοχές στο Σύμπαν, παρατηρώντας πόσο «λυγίζουν» τις ακτίνες φωτός που περνούν από κοντά τους.

Μία από τις ερευνητικές ομάδες, με βάση το ερευνητικό κέντρο κοσμολογίας του πανεπιστημίου Στάνφορντ, χρησιμοποίησε το τηλεσκόπιο 8.2 μέτρων Subaru στη Χαβάη, και μέτρησε τη μάζα 22 γαλαξιακών σμηνών που είχε παρατηρήσει και το Πλανκ, κάνοντας μία εκτίμηση 43% μεγαλύτερη από αυτή του Πλανκ. Η άλλη ομάδα, χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Χαμπλ, έκανε μία εκτίμηση 30% μεγαλύτερη από αυτή του Πλανκ, για τη μάζα 25 άλλων γαλαξιακών σμηνών.

The differences seem to be attributable to the uncertain nature of Planck’s estimates, which rely on a process called the Sunyaev–Zel’dovich effect. Planck detects photons from the cosmic microwave background. On their way to the satellite, some of these microwaves pass through galaxy clusters. There, they encounter energetic electrons associated with clouds of hot gas. When the photons collide with the electrons, they are boosted to higher energies.

Η διαφορά στις εκτιμήσεις οφείλεται σε ένα φυσικό φαινόμενο που ονομάζεται Sunyaev–Zel’dovich. Σύμφωνα με αυτό, το Πλανκ συλλέγει φωτόνια που στην πορεία έχουν περάσει από γαλαξιακά σμήνη.

Το φαινόμενο Sunyaev–Zel’dovich (SZ) είναι το αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης μεταξύ ηλεκτρονίων υψηλής ενέργειας και φωτονίων μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου , διαμέσου της αντίστροφης σκέδασης Compton.

Στην συνήθη σκέδαση Compton ένα φωτόνιο σκεδάζεται από ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο, με αποτέλεσμα την μείωση της ενέργειάς του (και αύξηση του μήκους κύματός του). Αντίθετα, στην αντίστροφη σκέδαση Compton τα μικρής ενέργειας φωτόνια της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου μετά από την σύγκρουσή τους με τα υψηλής ενέργειας σχετικιστικά ηλεκτρόνια, αυξάνουν την ενέργειά τους (και μειώνουν το μήκος κύματός τους).

Όταν τα φωτόνια αυτά συγκρούονται με άλλα ενεργά σωματίδια, αποκτούν μεγαλύτερες ενέργειες. Η ισχύς του σήματος, συσχετίζεται με τη μάζα των γαλαξιών που περιέχονται στο σμήνος, με έναν τρόπο όμως που εισάγει μεγάλη αβεβαιότητα στις μετρήσεις, αλλά μπορεί να εξηγήσει τη διαφορά στις εκτιμήσεις του Πλανκ με την πραγματικότητα.

Επιστήμονες από το πείραμα Πλανκ ανακοίνωσαν πως αργότερα φέτος θα δοθεί στη δημοσιότητα μια βαθμονομημένη ανάλυση των μετρήσεων, που αναμένεται να αντιστοιχεί σε μία επαυξημένη πρόβλεψη για τη μάζα των Γαλαξιών.