Εκπληκτικό εξωηλιακό σέλας! First Alien Auroras Found, Are 1 Million Times Brighter Than Any On Earth

Καλλιτεχνική απεικόνιση του καφέ νάνου στον οποίο εντοπίστηκε το εκπληκτικό σέλας. An artist's concept of brilliant auroras on the brown dwarf LSR J1835+3259, a misfit failed star about 18.5 light-years from Earth. The auroras are the first ever detected beyond our own solar system. Credit: Chuck Carter and Gregg Hallinan/Caltech

Οι αστρονόμοι παρατήρησαν για πρώτη φορά ένα σέλας εκτός του ηλιακού μας συστήματος και μάλιστα το φαινόμενο είναι πολύ πιο εντυπωσιακό, καθώς εκτιμάται ότι είναι δεκάδες χιλιάδες, ίσως κι ένα εκατομμύριο φορές πιο λαμπερό από ό,τι στη Γη. Το θεαματικό σέλας, που είναι περισσότερο κόκκινο παρά πράσινο-μπλε όπως στον πλανήτη μας, εντοπίσθηκε όχι πάνω από έναν εξωπλανήτη, αλλά γύρω από ένα καφέ νάνο μεγάλο όσο ο Δίας, σε απόσταση 18 ετών φωτός, στον αστερισμό της Λύρας.

Αποτυχημένα

This image shows the brown dwarf ISO-Oph 102, or Rho-Oph 102, in the Rho Ophiuchi star-forming region. Its position is marked by the crosshairs. This visible-light view was created from images forming part of the Digitized Sky Survey 2. Credit: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

Οι καφέ νάνοι είναι σώματα που θεωρούνται άστρα, καθώς σχηματίζονται στο κέντρο πλανητικών συστημάτων από τη συμπύκνωση γιγάντιων σύννεφων υδρογόνου. Τα περισσότερα άστρα έχουν τόσο μεγάλη μάζα ώστε η πίεση στο εσωτερικό τους είναι αρκετή για να πυροδοτήσει αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης. Οι καφέ νάνοι, αντίθετα, δεν έχουν αρκετή μάζα για να λάμπουν και εκπέμπουν μόνο ένα αμυδρό κοκκινωπό φως ή υπέρυθρη ακτινοβολία για αυτό και αποκαλούνται συχνά «αποτυχημένα άστρα».

Η ανακάλυψη

Το φαινόμενο εντοπίστηκε σε καφέ νάνο 18 έτη φωτός μακριά από τη Γη. Auroras detected on the brown dwarf LSR J1835+3259 are much brighter than auroras on Earth, possibly 1 million times brighter than the best northern lights we can see, scientists say. Credit: Chuck Carter and Gregg Hallinan/Caltech

Επιστήμονες από διάφορες χώρες, με επικεφαλής τον καθηγητή αστρονομίας Γκρεγκ Χάλιναν του Ινστιτούτου Τεχνολογίας της Καλιφόρνια (Caltech), που έκαναν την ανακάλυψη με επίγεια οπτικά τηλεσκόπια και ραδιοτηλέσκόπια δήλωσαν ότι αποτελεί αίνιγμα με ποιο τρόπο παράγεται σέλας στον καφέ νάνο που έλαβε την κωδική ονομασία LSR J1835.

Το φαινόμενο του σέλαος στη Γη -και σε άλλους πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος- δημιουργείται, όταν φορτισμένα σωματίδια από τον Ήλιο αλληλεπιδρούν ορμητικά με την πλανητική  μαγνητόσφαιρα και ατμόσφαιρα. Το γήινο μαγνητικό πεδίο παγιδεύει τα σωματίδια του Ήλιου και τα επιταχύνει, υποχρεώνοντας τα ηλεκτρόνιά τους να πέσουν σαν «βροχή» στην ατμόσφαιρα, με συνέπεια να συγκρούονται με τα μόρια των χημικών στοιχείων και να τα υποχρεώνουν να εκπέμψουν φωτεινή ακτινοβολία.

Astrophotographer Bob Simmerman sent in a photo of an auroral display over Good Harbor Bay, Leelanau County, Michigan, taken on the evening of June 22-23, 2015. Credit: Bob Simmerman

Στη Γη το σέλας είναι κυρίως πρασινωπό, επειδή τα ηλιακά ηλεκτρόνια συγκρούονται με τα άφθονα άτομα οξυγόνου της γήινης ατμόσφαιρας, ενώ στην περίπτωση του καφέ νάνου LSR J1835 είναι ερυθρωπό, επειδή η ατμόσφαιρά του περιέχει κυρίως υδρογόνο. Επειδή όμως το LSR J1835 δεν έχει άλλα άστρα κοντά του για να το «βομβαρδίζουν» με ακτινοβολία, παραμένει ερωτηματικό μέσω ποιου μηχανισμού παράγεται το σέλας του.

Απάντηση στο ερώτημα

Our cosmic backyard as seen from 30 light-years away. Red circles indicate the discoveries of brown dwarfs by NASA's WISE space telescope. Credit: NASA/JPL-Caltech

Από την άλλη, επειδή συνεχίζεται η διαμάχη κατά πόσο οι καφέ νάνοι είναι παρ' ολίγον κανονικά άστρα ή παρ' ολίγον μεγάλοι πλανήτες, η νέα ανακάλυψη φαίνεται να ενισχύει τη δεύτερη εκδοχή. Εφόσον έχουν ήδη εντοπισθεί νέφη στην ατμόσφαιρα τέτοιων ουρανίων σωμάτων και τώρα παρατηρείται και σέλας, η «ζυγαριά», όσον αφορά τη φύση τους, γέρνει μάλλον προς την πλευρά των πλανητών.

Οι αστρονόμοι αισιοδοξούν ότι σύντομα θα είναι σε θέση να παρατηρήσουν το φαινόμενο του σέλαος και σε κανονικούς εξωπλανήτες. Μέχρι σήμερα το πιο λαμπρό σέλας έχει εντοπισθεί στον Δία, ο οποίος διαθέτει το πιο ισχυρό μαγνητικό πεδίο στο ηλιακό μας σύστημα. Το σέλας του LSR J1835 είναι τουλάχιστον 200 φορές πιο φωτεινό από εκείνο του Δία. Η ανακάλυψη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Nature».

Ένα ακόμη «πλήγμα» για την υπερσυμμετρία. LHC Keeps Bruising 'Difficult to Kill' Supersymmetry

Οι μετρήσεις προήλθαν από τον Μεγάλο επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο CERN και είναι εντελώς συμβατές με το Καθιερωμένο Πρότυπο, με συνέπεια να μην χρειάζονται κάποια εναλλακτική φυσική θεωρία για να ερμηνευθούν. Computer visualization of proton collisions inside the LHC's CMS detector. Credit: CMS/LHC/CERN

Αν και τα προηγούμενα χρόνια είχαν εκφρασθεί ελπίδες πως ένα σπάνιο υποατομικό φαινόμενο θα μπορούσε να εξηγηθεί από τη θεωρία της υπερσυμμετρίας, αποτελώντας έτσι μια βάσιμη ένδειξη για την ισχύ του συγκεκριμένου φυσικού μοντέλου, νέες μετρήσεις έρχονται να διαψεύσουν αυτές τις προσδοκίες. Οι μετρήσεις προήλθαν από τον Μεγάλο επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο CERN και είναι εντελώς συμβατές με το Καθιερωμένο Πρότυπο, με συνέπεια να μην χρειάζονται κάποια εναλλακτική φυσική θεωρία για να ερμηνευθούν.

Το φαινόμενο αφορά τα κουάρκ, δηλαδή τους βασικούς τύπους των στοιχειωδών σωματιδίων της ύλης, και πιο συγκεκριμένα τη σπάνια διάσπαση του χαμηλού (bottom) κουάρκ σε άνω (up) κουάρκ. Καθώς τα έως τώρα δεδομένα ήταν αντικρουόμενα, ορισμένοι επιστήμονες είχαν προτείνει μία εξήγηση πέρα από το Καθιερωμένο Πρότυπο – στα πλαίσια της υπερσυμμετρίας.

Ωστόσο, οι τελευταίες παρατηρήσεις «είναι απολύτως συνεπείς με το Καθιερωμένο Πρότυπο και καθιστούν άχρηστη την ανάγκη μίας τέτοιας υπόθεσης», αναφέρει στο Γαλλικό Πρακτορείο ο Γκάι Γουίλκινσον, καθηγητής φυσικής στο πανεπιστήμιο της Οξφόρδης και επικεφαλής της ομάδας πίσω από το πείραμα στον LHC. «Βέβαια, δεν μπορώ να αρνηθώ πως θα ήταν συναρπαστικό αν δείχναμε πως κάτι δεν πάει καλά με το Καθιερωμένο Πρότυπο», πρόσθεσε.

Το Καθιερωμένο Πρότυπο περιγράφει όλα τα στοιχειώδη σωμάτια που συγκροτούν την ύλη, όπως και τις δυνάμεις, πλην της βαρύτητας, με τις οποίες αυτά αλληλεπιδρούν. Ωστόσο, πέρα από το ότι δεν περιγράφει τη βαρύτητα, έχει αρκετές ακόμη αδυναμίες – με κυριότερη πως δεν εξηγεί τη φύση της σκοτεινής ενέργειας και της σκοτεινής ύλης, που αποτελούν το 95% του σύμπαντος.

Η υπερσυμμετρία βασίζεται στην ένωση σε μια οικογένεια των δυο μεγάλων ομάδων σωματιδίων που το καθιερωμένο πρότυπο θεωρεί πολύ διαφορετικές μεταξύ τους: των μποζονίων (φορείς αλληλεπιδράσεων) και των φερμιονίων (ύλη). Σύμφωνα με τις θεωρίες αυτού του είδους τα μεν μετατρέπονται στα δε αλλάζοντας ρόλους. Κάθε γνωστό σωματίδιο έχει έναν «υπερσυμμετρικό σύντροφο». Τα κουάρκ τα s-κουάρκ, το φωτόνιο το φωτίνο κ.ο.κ. Κάθε μποζόνιο διαθέτει το υπερσυμμετρικό του σωματίδιο, το οποίο είναι ένα φερμιόνιο και αντίστοιχα κάθε φερμιόνιο διαθέτει το υπερσυμμετρικό του σωματίδιο, το οποίο είναι ένα μποζόνιο. Όμως τα συνήθη μποζόνια δεν είναι τα υπερσυμμετρικά σωματίδια των συνήθων φερμιονίων και το αντίθετο.

Γνωστή και ως SUSY, η υπερσυμμετρία αποτελεί μία από τις θεωρίες που έχουν προταθεί και δίνουν «απάντηση» σε αυτές τις αδυναμίες. Γι’ αυτό τον σκοπό, υποθέτει πως για κάθε γνωστό σωματίδιο υπάρχει ένας υπερσυμμετρικός του «εταίρος». Ορισμένοι επιστήμονες αξιοποιούν τη θεωρία για την εξήγηση της σκοτεινής ύλης, υποθέτοντας πως αποτελείται από το ελαφρύτερο υπερσυμμετρικό σωματίδιο.

Από την άλλη πλευρά, όμως, μέχρι σήμερα δεν έχει προκύψει καμία πειραματική ένδειξη για την ύπαρξη κάποιου υπερσυμμετρικού σωματιδίου – και μάλιστα ούτε καν στην πρώτη φάση λειτουργίας του LHC, κάτι που αναμενόταν από πολλούς υπέρμαχους της θεωρίας. Παρ’ όλα αυτά, ο Γουίλκινσον λέει πως «είναι πολύ νωρίς» για να ξεγράψουμε την υπερσυμμετρία.

«Είναι δύσκολο να “πεθάνει” η υπερσυμμετρία: μοιάζει σαν τέρας με πολλά κεφάλια», ανέφερε. Το επιχείρημα που χρησιμοποιεί συμμερίζονται και οι περισσότεροι ειδικοί στη στοιχειώδη φυσική, υποστηρίζοντας πως η δεύτερη φάση λειτουργίας του LHC, που ξεκίνησε τον Απρίλιο, μπορεί κάλλιστα να κρύβει εκπλήξεις. Κι αυτό γιατί η μέγιστη ισχύς των συγκρούσεων στο εσωτερικό του θα αγγίξει τα 13 TeV. Μια απόδοση που όχι μόνο υπερβαίνει τα 8 TeV της πρώτης φάσης, αλλά και που για πρώτη φορά θα έχουν στη διάθεσή τους όσοι επιστήμονες μελετούν τα «μυστήρια» του υποατομικού κόσμου.

Εντούτοις, σύμφωνα με τον καθηγητή του πανεπιστήμιου της Οξφόρδης, τα αμέσως επόμενα χρόνια θα είναι κρίσιμα για την υπερσυμμετρία. «Αν δεν υπάρξει κάποια ανακάλυψη μέσα στην επόμενη διετία, τότε η θεωρία θα περιέλθει σε ακόμη δεινότερη θέση. Ο αριθμός των υποστηρικτών της είναι σίγουρο πως θα μειωθεί».

Πηγή: naftemporiki.gr – news.discovery.com

Η «λευκή ατμόσφαιρα» της Δήμητρας. Strange Bright Spots on Ceres Create Mini-Atmosphere on Dwarf Planet

Κοντινή λήψη των λαμπερών κηλίδων στον κρατήρα της Δήμητρας. The brightest spots on Ceres. The largest is about four miles (seven kilometers) across. While a picture is worth a thousand words, “wow” might summarize this picture pretty well. The famous bright spots at the bottom of Ceres' Occator crater appear to be sublimating material into space, creating a localized atmosphere within the walls of the 57-mile-wide (92 kilometers) hole in the ground, new observations by NASA's Dawn spacecraft suggest. Image credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

Από τον περασμένο Μάρτιο το διαστημικό σκάφος Dawn βρίσκεται στη Δήμητρα, έναν πλανήτη νάνο του ηλιακού μας συστήματος, και την εξερευνά. Όταν πλησίασε το «Dawn» στη Δήμητρα εντόπισε δύο ασυνήθιστα λαμπερές κηλίδες μέσα στη λεκάνη ενός κρατήρα, διαμέτρου 98 χλμ.

There is bright material easily visible inside and around the crater near the upper right. Did the powerful impact that excavated the crater deposit bright material that it brought from elsewhere in space, excavate bright material from underground or create the conditions that subsequently caused some material to become bright? The reason for the greater reflectivity is not yet known. Image credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

Η φύση τους παραμένει αδιευκρίνιστη, ωστόσο οι ερευνητές εικάζουν ότι πρόκειται για πάγο ή άλατα που ήρθαν στην επιφάνεια λόγω κάποιας πρόσκρουσης. Άλλοι επιστήμονες εικάζουν ότι πιθανώς πρόκειται για ένα ηφαίστειο που αντί για πυρακτωμένα υλικά εκτοξεύει νερό.

The investigation into the dwarf planet Ceres' mysterious bright spots has taken an intriguing new twist. The famous bright spots at the bottom of Ceres' Occator crater appear to be sublimating material into space, creating a localized atmosphere within the walls of the 57-mile-wide (92 kilometers) hole in the ground, new observations by NASA's Dawn spacecraft suggest. "If you look at a glancing angle, you can see what seems to be haze, and it comes back in a regular pattern," Dawn principal investigator Christopher Russell, of UCLA, said during a presentation.

Ερευνητές του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας μελετώντας τα δεδομένα που στέλνει το Dawn κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι στον κρατήρα που ονομάστηκε Occator δημιουργείται πολύ συχνά μια ομίχλη. Πρόκειται για ένα τοπικό ατμοσφαιρικό φαινόμενο στον πλανήτη.

Dawn has also spotted numerous long, linear features whose cause is unknown, as well as one big mountain that mission team members have dubbed "The Pyramid." This massif, which is about 3 miles (5 km) tall and 19 miles (30 km) wide, features a flat top and strangely streaked flanks, Russell said. Credit: NASA/JPL-Caltech/UCLA/MPS/DLR/IDA.

Αν ο ισχυρισμός των ερευνητών επιβεβαιωθεί, ταυτόχρονα λύνεται και το μυστήριο της ταυτότητας των λαμπερών κηλίδων, αφού η ύπαρξη τέτοιας ατμοσφαιρικής δραστηριότητας μπορεί να συνδέεται με την παρουσία πάγου και όχι αλάτων.

Η δημοκρατία γεννήθηκε πριν από δύο εκατομμύρια χρόνια! Did stone weapons drive the birth of democracy millions of years ago?

Όπως φαίνεται, οι ρίζες της δημοκρατίας δεν βρίσκονται στην αρχαία Αθήνα αλλά σε πολύ προγενέστερους χρόνους και τόπους. Ancient Greece is widely thought of as being the birthplace of democracy, but recent research suggests the political system may have begun evolving as long ago as two million years in early human ancestors. The painting above by Cesare Maccari depicts Cicero denouncing Catiline in the Roman Senate.

Διεθνής ομάδα επιστημόνων ρίχνει στο τραπέζι μια νέα, ιδιαίτερα ενδιαφέρουσα, θεωρία για τις σχέσεις των ανθρώπων και ειδικότερα για τη γέννηση της δημοκρατίας. Σύμφωνα με αυτή τη νέα θεωρία, τα πρώτα σημάδια της δημοκρατίας παρουσιάστηκαν στις κοινότητες των Homo erectus οι οποίοι έκαναν την εμφάνισή τους στην Αφρική πριν από περίπου δύο εκατ. έτη, επεκτάθηκαν σε πολλές περιοχές του πλανήτη και εξαφανίστηκαν πριν από περίπου 700 χιλιάδες έτη.

Η δημιουργία των πρώτων όπλων υποχρέωσε τις κοινότητες του Homo erectus να έρχονται σε συνεννόηση και όχι σε συγκρούσεις. Homo erectus are thought to have been sophisticated hunters who used weapons to bring down large prey. These same weapons could have also led to the development of a political system that many think of as being a uniquely modern and western innovation - democracy. Pictured above is a Homo erectus skull from Kenya.

Η καινούργια θεωρία υποστηρίζει ότι οι κοινότητες των Homo erectus υπάκουαν στον νόμο του πιο δυναμικού, του πιο ισχυρού μέλους της κοινότητας ως τη στιγμή που εμφανίστηκαν τα πρώτα εργαλεία για κυνήγι ή για άλλες δραστηριότητες τα οποία μπορούσαν να λειτουργήσουν και ως όπλα.

The invention of weapons changed the balance of power in early human social groups to make them more egalitarian. Anthropologists argue in a new scientific paper that this led to the birth of democracy more than a million years ago. These 500,000 stone spear tips, found in South Africa earlier this year, are the oldest stone weapons yet to be discovered but it is thought humans began hunting with weapons up to 2 million years ago.

Οι ερευνητές του Ινστιτούτου Σάντα Φε στο Νέο Μεξικό εκτιμούν ότι έχοντας στα χέρια τους αυτά τα εργαλεία-όπλα τα πιο αδύναμα μέλη των κοινοτήτων υποχρέωναν τα πιο ισχυρά να γίνουν πιο διαλλακτικά, να κάνουν διαβούλευση μέσα στις κοινότητες και να μην επιβάλλουν τη θέλησή τους αλλά να προσπαθούν να πείσουν τα υπόλοιπα μέλη να ακολουθούν την ηγεσία.

Αυτό, σύμφωνα με όσα αναφέρονται στην επιθεώρηση «Current Anthropology», ήταν ουσιαστικά η πρώτη εκδήλωση δημοκρατικών διαδικασιών στις ανθρώπινες κοινότητες, γεγονός που όπως υποστηρίζουν οι επιστήμονες, έπαιξε καθοριστικό ρόλο στη μετέπειτα εξέλιξη του ανθρώπινου είδους.

Τα αρχαιότερα εργαλεία

The stone pictured above is thought to be the oldest stone tool ever discovered dating to around 3.3 million years ago - long before the evolution of the Homo genus to which modern humans belong. As tool use became more common this changed the political systems that held early human groups together, scientists say.

Μπορεί η νέα θεωρία για την εμφάνιση των δημοκρατικών διαδικασιών να θέτει ως προϋπόθεση ότι τα πρώτα εργαλεία έκαναν την εμφάνισή τους πριν από 1-2 εκατ. έτη αλλά αμερικανική ερευνητική ομάδα υποστηρίζει ότι η χρήση εργαλείων ίσως είναι αρχαιότερη από το ανθρώπινο γένος Homo και δεν αποκλείεται να ξεκίνησε από τους αυστραλοπιθήκους. Οι ερευνητές κατέληξαν σε αυτό το συμπέρασμα μετά την ανακάλυψη κατεργασμένων λίθων στην Κένυα που χρονολογήθηκαν στα 3,3 εκατομμύρια χρόνια.

These stone spear tips were found at a site in South Africa and are thought to be 500,000 years old. Researchers have suggested they may have been used by Homo heidelbergensis or Homo erectus.

Τα λίθινα εργαλεία, τα οποία βρέθηκαν σχεδόν κατά τύχη στην περιοχή της λίμνης Τουρκάνα της Κένυας, γνωστής από προηγούμενες ανακαλύψεις, πρέπει να είναι 700.000 χρόνια παλαιότερα από τον προηγούμενο κάτοχο του ρεκόρ, ανέφερε η ερευνητική ομάδα σε συνέδριο της Εταιρείας Παλαιοανθρωπολογίας που έλαβε χώρα τον περασμένο Απρίλιο στο Σαν Φρανσίσκο. Ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τη δρα Σόνια Χάρμαντ του Πανεπιστημίου Stony Brooks της Νέας Υόρκης επισκέφθηκε τη λίμνη Τουρκάνα αναζητώντας στοιχεία για έναν πιθανό πρόγονο του ανθρώπου με την ονομασία Kenyanthropus platyops. Η Χάρμαντ εντόπισε αυτό που η ίδια ονομάζει «αδιαμφισβήτητα» λίθινα εργαλεία στην επιφάνεια του εδάφους και σε μικρό βάθος. Εκτός από τα ίδια τα εργαλεία οι ερευνητές συνέλεξαν τις πέτρες από τις οποίες είχαν αποκοπεί φολίδες για να χρησιμοποιηθούν ως εργαλεία. Βρήκαν ακόμη λίθινα «αμόνια» πάνω στα οποία τοποθετούνταν άλλες πέτρες για κατεργασία.

Stone-tool culture associated with Homo dates back around 2.6 million years. Homo habilis - known as 'the handy man' - in Ethiopia used techniques known as Oldowan and a traditional Oldowan 'chopper' is pictured.

Η χρονολόγηση λίθινων ευρημάτων που βρέθηκαν στην επιφάνεια είναι αδύνατη. Οι ερευνητές μπόρεσαν ωστόσο να χρονολογήσουν τα ιζήματα μέσα στα οποία βρέθηκαν θαμμένα άλλα εργαλεία. Εφαρμόζοντας τις λεγόμενες παλαιομαγνητικές τεχνικές, οι οποίες παρακολουθούν τις περιοδικές αντιστροφές του μαγνητικού πεδίου της Γης, κατέληξαν στην εκτίμηση των 3,3 εκατ. ετών. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι τα πρώτα μέλη του γένους Homo (όπως ο Ηomo habilis, ο Ηοmo ergaster και ο Homo erectus) εμφανίστηκαν πριν από περίπου 2,8 εκατομμύρια χρόνια, πολύ μετά την κατασκευή αυτών των εργαλείων.

Αυτό οδηγεί στην υπόθεση ότι πρόκειται για εργαλεία αυστραλοπιθήκων, όπως η περίφημη «Λούσι» που έζησε πριν από περίπου 3,2 εκατ. χρόνια, ή για εργαλεία του αμφιλεγόμενου Kenyanthropus.

H ανακάλυψη, εφόσον επιβεβαιωθεί, δείχνει να συμπληρώνει τις αναφορές για ίχνη εσκεμμένης κοπής σε οστά ζώων που χρονολογήθηκαν στα 3,4 εκατ. χρόνια. Δεδομένου ότι εργαλεία δεν είχαν ανακαλυφθεί σε προηγούμενες ανασκαφές στην ίδια περιοχή, ο ισχυρισμός είχε προκαλέσει αντιδράσεις. Η επιβεβαίωση της υπόθεσης ότι τα λίθινα εργαλεία εμφανίστηκαν πριν από την εμφάνιση του γένους Homo θα έδειχνε ότι η τεχνολογία της δημιουργίας τους πιθανότατα έπαιξε καθοριστικό ρόλο στην ανθρώπινη εξέλιξη.

Πηγή: “The Evolutionary Origins of Human Political Systems”

Νέα θεωρία για τη φύση της σκοτεινής ύλης. New theory says dark matter acts like well-known particle

Conventional theories predict that dark matter particles would not collide, rather they would slip past one another. Hochberg et al. predicts dark matter SIMPs would collide and interact with one another. Credit: Kavli IPMU

Μια παραλλαγή ενός σωματιδίου γνώριμου στους επιστήμονες εδώ και δεκαετίες είναι το «συστατικό» της σκοτεινής ύλης, σύμφωνα με Αμερικανούς φυσικούς από το πανεπιστήμιο του Μπέρκλεϊ και το Κορνέλ στη Νέα Υόρκη. Οι επιστήμονες περιγράφουν τη θεωρία τους σε άρθρο στο περιοδικό Physical Review Letters, εξηγώντας πώς η συμπεριφορά του «σκοτεινού πιονίου», όπως έχουν ονομάσει το σωμάτιο, θα μπορούσε να εξηγήσει συμπαντικά φαινόμενα, όπως την πυκνότητα ορισμένων γαλαξιών-νάνων.

Astronomers know more about what dark matter is not than what it actually is. See what scientists know about dark matter in this SPACE.com infographic. Credit: Karl Tate, SPACE.com Infographics Artist

Σύμφωνα με τους κοσμολόγους, η σκοτεινή ύλη αντιστοιχεί στο 85% της συνολικής ύλης του σύμπαντος, ενώ η φύση της παραμένει ακόμη άγνωστη αφού ούτε απορροφά  ούτε εκπέμπει φως, με συνέπεια να μην μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα. Η ύπαρξή της, όπως το ποσοστό με το οποίο «συμμετέχει» στη σύσταση του σύμπαντος, προκύπτει από τη βαρυτική της επίδραση σε κοσμικές δομές όπως οι γαλαξίες.

Με βάση την καινούρια θεωρία, η σκοτεινή ύλη αποτελείται από μία άγνωστη έως σήμερα παραλλαγή των πιονίων, μιας κατηγορίας υποατομικών σωματιδίων που συντίθενται από κουάρκ και αντικουάρκ και τα οποία έχουν ανακαλυφθεί από τη δεκαετία του 1930. Σε αντίθεση με άλλες θεωρίες για τη φύση της σκοτεινής ύλης, οι Αμερικανοί φυσικοί υποστηρίζουν πως αυτά τα «σκοτεινά πιόνια» αλληλεπιδρούν ισχυρά μεταξύ τους, ώστε όταν έρχονται σε επαφή να αλληλοεξουδετερώνονται εν μέρει και έτσι να παράγεται συμβατική ύλη.

Για να συμβεί αυτό, θα πρέπει να συγκρουσθούν τρία «σκοτεινά πιόνια». Τότε, ένα ποσοστό από τα κουάρκ τους αλληλεπιδρούν μεταξύ τους και μετατρέπονται σε συμβατική ύλη, ενώ η υπόλοιπη σκοτεινή ύλη παραμένει ανεπηρέαστη. Ο συγκεκριμένος μηχανισμός, σύμφωνα με τους Αμερικανούς φυσικούς, είναι η αιτία που οι αναλογίες σκοτεινής και συμβατικής ύλης στο σύμπαν είναι αυτές που παρατηρούνται σήμερα.

Οι επιστήμονες υποστηρίζουν επίσης πως, στο «νεαρό» σύμπαν, η σύγκρουση των «σκοτεινών πιονίων» μείωσε την ποσότητα της σκοτεινής ύλης. Καθώς όμως το σύμπαν διαστελλόταν, ο αριθμός των συγκρούσεων περιοριζόταν ολοένα περισσότερο, φθάνοντας στη σημερινή κατάσταση, όπου η αραιή χωρική κατανομή των σωματιδίων έχει ελαττώσει δραστικά τη συχνότητα εμφάνισης του μηχανισμού.

Ο συγκεκριμένος τρόπος αλληλεπίδρασης παραπέμπει στο αποτέλεσμα της σύγκρουσης τριών θετικά φορτισμένων πιονίων, δηλαδή σε ένα φαινόμενο που διαπιστωμένα συμβαίνει στη φύση. Ωστόσο, για να ισχύει η θεωρία, τα «σκοτεινά πιόνια» θα πρέπει να μην αποτελούνται από συμβατικά κουάρκ, όπως τα συμβατικά πιόνια, αφού σε αυτή την περίπτωση δεν θα μπορούσαν να εξηγήσουν τις ιδιότητες της σκοτεινής ύλης.

Αντίθετα, προσθέτουν οι Αμερικανοί φυσικοί, τα «σκοτεινά πιόνια» αποτελούνται από κουάρκ σκοτεινής ύλης, δηλαδή στοιχειώδη σωμάτια τα οποία δεν είναι ίδια με τα συμβατικά κουάρκ. Επίσης, κρατούνται ενωμένα από γλουόνια σκοτεινής ύλης που, σε αντίθεση με τα συμβατικά γλουόνια, έχουν μάζα.

Dark matter is an invisible material that emits or absorbs no light but betrays its presence by interacting gravitationally with visible matter. This image from Dark Universe shows the distribution of dark matter in the universe, as simulated with a novel, high-resolution algorithm at the Kavli Institute of Particle Astrophysics & Cosmology at Stanford University and SLAC National Accelerator Laboratory. Credit: © AMNH

Αν και η υπόθεση της επιστημονικής ομάδας ανοίγει τον δρόμο για έναν καινούριο «κόσμο» στοιχειωδών σωματιδίων, οι ίδιοι υποστηρίζουν πως αυτή καταφέρνει να εξηγήσει πιο αποτελεσματικά την πυκνότητα ορισμένων γαλαξιών-νάνων. Κι αυτό γιατί οι υπολογιστικές προσομοιώσεις που «επιστρατεύουν» εναλλακτικές θεωρίες για τη σύσταση της σκοτεινής ύλης, καταλήγουν στην αναπαράσταση των κοσμικών δομών με πολύ μεγαλύτερη πυκνότητα στο κέντρο τους, από αυτήν που προκύπτει από τις αστρονομικές παρατηρήσεις.

Physicist Jeremy Mock inspects the Large Underground Xenon experiment detector, cylinder at center, that has now been lowered into its 70,000-gallon home in a water tank a mile beneath the earths surface in a shuttered gold mine in Lead, S.D. (AP PHOTO/COURTESY SANFORD LAB, MATT KAPUST)

Καθώς όμως αυτό το στοιχείο αποτελεί απλώς ένδειξη για την ισχύ της θεωρίας, και όχι απόδειξη, η ερευνητική ομάδα εκτιμά πως πιο αδιάσειστα στοιχεία μπορεί να προκύψουν κατά τη δεύτερη φάση λειτουργίας του Μεγάλου Επιταχυντή Αδρονίων (LHC) στο CERN στη Γενεύη. Κάτι ανάλογο μπορεί να συμβεί με το πείραμα LUX (Large Underground Xenon), το οποίο λαμβάνει χώρα σε ένα ορυχείο 1.500 μέτρα κάτω από την επιφάνεια του εδάφους στη Νότια Ντακότα των ΗΠΑ και βρίσκεται σε διαδικασία αναβάθμισης, για την αύξηση της ευαισθησίας του.

Παράλληλα, οι επιστήμονες μελετούν τους πιθανούς τρόπους με τους οποίους τα «σκοτεινά πιόνια» αλληλεπιδρούν με τη συμβατική ύλη. Έτσι, αισιοδοξούν πως θα καταλήξουν στα είδη των παρατηρήσεων που θα μπορούσαν να επιβεβαιώσουν τη θεωρία τους.

Πηγή: Yonit Hochberg, Eric Kuflik, Hitoshi Murayama, Tomer Volansky, Jay G. Wacker. Model for Thermal Relic Dark Matter of Strongly Interacting Massive Particles. Physical Review Letters, 2015; 115 (2) DOI:10.1103/PhysRevLett.115.021301

O Τυραννόσαυρος Ρεξ είχε δόντια-«μαχαίρια». Tyrannosaurus rex 'had steak knife teeth'

Μπριζόλα είχε το καθημερινό... μενού των σαρκοβόρων δεινοσαύρων, γεγονός που, σύμφωνα με τους επιστήμονες, τους εξόπλισε με τα κατάλληλα δόντια-«μαχαίρια». Στην καλλιτεχνιική απεικόνιση ένας Γοργόσαυρος καταβροχθίζει έναν Κορυθόσαυρο, πριν από περίπου 75 εκατομμύρια χρόνια. The Tyrannosaurus rex and its fellow theropod dinosaurs that rampage across the screen in movies like Jurassic World were successful predators partly due to a unique, deeply serrated tooth structure that allowed them to easily tear through the flesh and bone of other dinosaurs, says new research. Gorgosaurus is shown using its specialized teeth for feeding on a young Corythosaurus in Alberta, 75 million years ago. Credit: Painting by Danielle Dufault

Στα δόντια του Τυραννόσαυρου Ρεξ κρύβεται το μυστικό της επιτυχίας του αιμοσταγούς κυνηγού της Ιουράσιας περιόδου. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, τα τρομακτικά θηρόποδα είχαν για δόντια… οδοντωτά μαχαίρια τα οποία τους επέτρεπαν να κόβουν τη σάρκα,  ακόμα και τα οστά των θηραμάτων τους.

Ο Τ-Ρεξ υπολογίζεται ότι εμφανίστηκε στη Γη πριν από περίπου 200 εκατ. χρόνια και αποτελούσε τον σαρκοβόρο «τρόμο» μέχρι τη στιγμή που οι δεινόσαυροι εξαφανίστηκαν από τη Γη – περίπου πριν από 65 εκατ. χρόνια.

Στην κόψη του… δοντιού

Η οδοντωτή δομή των δοντιών τους, επέτρεπε στα θηρόποδα να κόβουν με μεγάλη ευκολία τη σάρκα και τα οστά των θηραμάτων τους. A detail of a thin section through the tooth of a large theropod, Gorgosaurus, from Alberta. Credit: Danielle Default

Στο πλαίσιο της μελέτης του Πανεπιστημίου του Τορόντο, στο Μισισάουγκα (UTM) του Οντάριο, καναδοί παλαιοντολόγοι εξέτασαν τις περιπτώσεις οκτώ ειδών θηροπόδων, αποκαλύπτοντας τη μέχρι πρότινος άγνωστη περιπλοκότητα της τρομακτικής τους οδοντοστοιχίας.

Σύμφωνα με τους ειδικούς, οι εσωτερικοί οδοντικοί ιστοί ήταν «οργανωμένοι»  με τρόπο που χάριζε στα δόντια των «δολοφόνων» της Ιουράσιας περιόδου πρωτόγνωρη αντοχή, δύναμη και διάρκεια ζωής. Το πλαϊνό και εξωτερικό μέρος των δοντιών θύμιζε οδοντωτό μαχαίρι, γεγονός που εξηγεί την ευκολία με την οποία σκότωναν και στη συνέχεια καταβρόχθιζαν το άτυχο θήραμά τους.

Τρώγοντας έρχεται η όρεξη

Lead author Kirstin Brink, University of Toronto Mississauga, is shown with the tooth and thin section of the large theropod Carcharodontosaurus. Credit: Kirstin Brink

Δόντι που εκτιμάται ότι άνηκε στον Τυραννόσαυρο Ρεξ, εντοπίστηκε σε απολίθωμα οστού θηράματος. «Η οδοντωτή δομή του δοντιού ήταν εκείνη που επέτρεπε την αποτελεσματική διάτρηση της σάρκας και της αποκοπής μεγάλων κομματιών από το θήραμα» εξηγεί η παλαιοντολόγος δρ Κριστίν Μπρινκ.

Με τη βοήθεια ηλεκτρονικής μικροσκοπίας, οι ερευνητές ανέλυσαν διαφορετικά στρώματα απολιθωμένων δοντιών που έχουν βρεθεί ως σήμερα, αποκαλύπτοντας τις χημικές τους ιδιότητες. Συγκεκριμένα μελέτησαν δόντια του μικρόσωμου είδους Κοιλόφυσις, του είδους που θύμιζε πτηνό Τρόοδον, όπως επίσης και μεγαλόσωμων θηρευτών όπως ο Αλλόσαυρος, ο Γοργόσαυρος, ο Δασπλετόσαυρος, ο Τυραννόσαυρος, ο Καρχαροδοντόσαυρος και ο γιγάντιος ημι-αμφίβιος Σπινόσαυρος.

Τα δόντια μάλιστα του Τυραννόσαυρου και του Καρχαροδοντόσαυρου άγγιζαν σε μήκος τα 23 εκατοστά.

«Στην περίπτωση των θηροπόδων, οι οδοντωτές δομές είναι μεγαλύτερες και βαθύτερες από ό,τι φαίνεται στο δόντι εκ πρώτης όψεως. Κάτι τέτοιο τους χάριζε μεγαλύτερη δύναμη και διάρκεια ζωής, ενώ προστάτευε τα δόντια από τυχόν φθορές» επισημαίνει ο καθηγητής Παλαιοντολογίας δρ Ρόμπερτ Ράιτ.

Ανανέωση δοντιών εφ’ όρου ζωής

Ο δράκος του Κόμοντο, έχει περίπου 60 μικρά και αιχμηρά «οδοντωτά» δόντια ώστε να μπορεί τεμαχίζει το θήραμά του. Κατά τους ειδικούς μπορεί να καταναλώσει γεύμα που αγγίζει ακόμα και το 80% του βάρους του σώματός του. A combination of venom and sharp teeth makes the Komodo dragon's bite absolutely deadly. Photo Credit: Anna Yu/Getty Images

Τα δόντια των δεινοσαύρων σύμφωνα με τον ίδιο, δεν σταματούσαν να φυτρώνουν, ανεξάρτητα από την ηλικία τους. Για παράδειγμα, όταν ένα δόντι έσπαγε, ένα άλλο το αντικαθιστούσε. «Η αντικατάσταση ενός σπασμένου δοντιού απαιτούσε δύο χρόνια π.χ. στην περίπτωση του Τυραννόσαυρου. Για τον λόγο αυτόν, τα ιδιαίτερα ενισχυμένα δόντια σήμαιναν μικρότερο κίνδυνο φθοράς και λιγότερα κενά στην οδοντοστοιχία, με στόχο το αποτελεσματικό κυνήγι και την επαρκή κατανάλωση κρέατος» προσθέτει ο ειδικός.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες, ο δράκος του Κόμοντο που ζει στην Ινδονησία, θυμίζει γιγάντια σαύρα και αγγίζει σε μήκος τα 3 μέτρα, αποτελεί το μοναδικό έμβιο ερπετό το οποίο διαθέτει...  οδοντωτά δόντια παρόμοια με εκείνα που είχαν τα θηρόποδα πριν από αρκετά εκατομμύρια χρόνια.

Πηγή: K. S. Brink, R. R. Reisz, A. R. H. LeBlanc, R. S. Chang, Y. C. Lee, C. C. Chiang, T. Huang, D. C. Evans. Developmental and evolutionary novelty in the serrated teeth of theropod dinosaurs. Scientific Reports, 2015; 5: 12338 DOI: 10.1038/srep12338

Βρέθηκε η εξαδέλφη της Γης! Kepler-452b: What It Would Be Like to Live On Earth's 'Cousin'

Καλλιτεχνική απεικόνιση της επιφάνειας του Kepler-452b ο οποίος είναι πιθανώς ο πιο φιλικός στη ζωή εξωπλανήτης που έχει εντοπιστεί μέχρι σήμερα. Artist impression of the surface of Kepler 452b. With a radius 60% larger than Earth, the planet has a better than even chance of having a rocky composition, and is likely to have a thick atmosphere and a significant amount of water. Because we can’t yet measure the mass of Kepler 452b, astronomers rely on models to estimate a range of possible masses, with the most likely being 5 times that of Earth. Such a massive rocky planet would likely still have active volcanism. Kepler 452b is orbiting a close cousin of our Sun, but one that is 1.5 billion years older. In the scenario depicted here, the planet is just entering a runaway greenhouse phase of its climate history. The increasing energy from its aging sun could be evaporating any oceans, leaving behind large lakes ringed with mineral deposits. Kepler 452b could be giving us a preview of what the Earth will undergo more than a billion years from now, as the Sun ages and grows brighter. Credit: SETI Institute/Danielle Futselaar

Η NASA ανακοίνωσε ότι εντοπίστηκε ένας εξωπλανήτης που έχει μέγεθος παρεμφερές με αυτό της Γης, βρίσκεται σε τροχιά γύρω από ένα άστρο παρόμοιο με τον Ήλιο και επιπλέον βρίσκεται στην λεγόμενη κατοικήσιμη ζώνη, όπως δηλαδή και ο πλανήτης μας. 

This artist's concept compares Earth (left) to the new planet, called Kepler-452b, which is about 60 percent larger in diameter. Credits: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle

Είναι η πρώτη φορά που εντοπίζεται ένας πλανήτης μακριά από το ηλιακό μας σύστημα που συγκεντρώνει όλα τα κρίσιμα χαρακτηριστικά (μέγεθος, κατηγορία μητρικού άστρου και απόσταση από αυτό) ώστε να έχει σημαντικές πιθανότητες να διαθέτει συνθήκες ευνοϊκές στην παρουσία της ζωής.

Στον αστερισμό του Κύκνου

Καλλιτεχνική απεικόνιση του πλανήτη Kepler-452b που συγκεντρώνει όλα τα χαρακτηριστικά για να είναι φιλόξενος στη ζωή. This artist's concept depicts one possible appearance of the planet Kepler-452b, the first near-Earth-size world to be found in the habitable zone of star that is similar to our sun. Credits: NASA/JPL-Caltech/T. Pyle

Ο πλανήτης βρίσκεται σε απόσταση 1.400 ετών φωτός από εμάς στον αστερισμό του Κύκνου. Βρίσκεται σε τροχιά γύρω από το άστρο Kepler-452 που ανήκει στην ίδια κατηγορία άστρων με τον Ήλιο (G2) και έχει την ίδια θερμοκρασία με το μητρικό μας άστρο.

The exoplanet Kepler-452b is a planet very much like and the closest cousin or twin to our planet yet found. See all about planet Kepler-452b in our full infographic. Credit: By Karl Tate, Infographics Artist

Ο πλανήτης που ονομάστηκε Kepler-452b ανήκει στην κατηγορία των Υπέρ-Γαιών και έχει διάμετρο 60% μεγαλύτερη από αυτή της Γης. Αν και οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη στη διάθεσή τους δεδομένα για τη μάζα και τη σύνθεσή του, όλα τα υπόλοιπα στοιχεία υποδεικνύουν ότι έχει πολλές πιθανότητες να είναι βραχώδης, άρα πολλαπλασιάζονται και οι πιθανότητες να είναι φιλικός στη ζωή. «Μπορούμε να θωρήσουμε τον Kepler 452-b ως μια μεγαλύτερη εξαδέλφη της Γης που θα μας δώσει πολύτιμες πληροφορίες για την εξέλιξη του πλανήτη μας» ανέφερε σε συνέντευξη Τύπου ο Γιον Τζένκινς, επικεφαλής της ομάδας των αναλυτών δεδομένων της αποστολής Kepler.

This size and scale of the Kepler-452 system compared alongside the Kepler-186 system and the solar system. Kepler-186 is a miniature solar system that would fit entirely inside the orbit of Mercury. Credits: NASA/JPL-CalTech/R. Hurt

Με απλά λόγια πρόκειται για τον δυνητικά πιο φιλόξενο στη ζωή πλανήτη που γνωρίζουμε. Ας δούμε ορισμένα από τα πιο σημαντικά και ενδιαφέροντα στοιχεία για τον Kepler-452b που οι επιστήμονες της NASA τον χαρακτήρισαν ως «εξαδέλφη της Γης»:

· Βρίσκεται σε απόσταση 1.400 ετών φωτός από εμάς.

· Ολοκληρώνει μια περιστροφή γύρω από το μητρικό του άστρο σε 385 ημέρες.

· Έχει διάμετρο 60% μεγαλύτερη από αυτή της Γης.

· Δεν γνωρίζουμε ακόμη τη μάζα του και αν είναι βραχώδης, αν και όλες οι ενδείξεις δείχνουν ότι μάλλον είναι βραχώδης, γεγονός που θα αυξήσει ακόμη περισσότερο τις πιθανότητες να διαθέτει ή να διέθετε στο παρελθόν συνθήκες ευνοϊκές στην παρουσία της ζωής.

· Υπολογίζοντας την ηλιοφάνεια, τη θερμοκρασία και την ακτινοβολία που δέχεται από το μητρικό του άστρο οι επιστήμονες θεωρούν ότι οι συνθήκες στον Kepler-452b ευνοούν τα μέγιστα στην ανάπτυξη χλωρίδας. Με απλά λόγια ο πλανήτης πιθανώς να είναι ένας παράδεισος φυτών.

· Εκτιμάται ότι ο πλανήτης έχει διπλάσια βαρυτική έλξη από αυτή της Γης, γεγονός που ίσως δυσκολεύει αλλά σε καμία περίπτωση δεν απαγορεύει την παρουσία της ζωής.

· Ακόμη και αν διαπιστωθεί ότι ο Kepler-452b είναι κατοικήσιμος, με τα σημερινά τεχνικά μέσα που διαθέτουμε δεν υπάρχει περιθώριο οποιουδήποτε είδους αποστολής, επανδρωμένης ή μη. Το ταχύτερο διαστημικό σκάφος που έχει κατασκευαστεί μέχρι σήμερα είναι το New Horizons που βρίσκεται στο σύστημα του Πλούτωνα. Αν η NASA έδινε εντολή στο New Horizons να συνεχίσει το ταξίδι του για να πάει στον Kepler-452b το σκάφος θα έφτανε στον εξωπλανήτη σε περίπου 26 εκ. έτη!

The mission of the Kepler Space Telescope is to identify and characterize Earth-size planets in the habitable zones of nearby stars. See how NASA's planet-hunting Kepler spacecraft works in this Space.com infographic. Credit: Karl Tate, SPACE.com contributor

To διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler στα περίπου δύο χρόνια λειτουργίας του εξερεύνησε δεκάδες χιλιάδες άστρα του γαλαξία μας και υπέδειξε την ύπαρξη 4.696 πλανητών.

There are 4,696 planet candidates now known with the release of the seventh Kepler planet candidate catalog - an increase of 521 since the release of the previous catalog in January 2015. Credits: NASA/W. Stenzel

Μέχρι σήμερα έχει πιστοποιηθεί η ύπαρξη 1.030 εξ αυτών με τους επιστήμονες να αναζητούν και τους υπόλοιπους. Συνολικά έχουν εντοπιστεί περίπου δύο χιλιάδες εξωπλανήτες στον γαλαξία μας. Η νέα εντυπωσιακή ανακάλυψη δημοσιεύεται παράλληλα με την ανακοίνωσή της από τη NASA στην επιθεώρηση «The Astronomical Journal».