Η προέλευση του μυστηριώδους μπλε δακτυλιοειδούς νεφελώματος. 16-Year-Old Cosmic Mystery Solved, Revealing Stellar Missing Link

To Μπλε Δακτυλιοειδές Νεφέλωμα που προβλημάτιζε τους αστρονόμους επί 16 χρόνια, φαίνεται να είναι το νεότερο γνωστό παράδειγμα δυο άστρων που συγχωνεύθηκαν σε ένα. To νεφέλωμα συνίσταται από δυο διαστελλόμενους κώνους αερίων που εκτοξεύθηκαν στο διάστημα από μια συγχώνευση άστρων. Καθώς το αέριο ψύχεται σχηματίζονται μόρια υδρογόνου τα οποία συγκρούονται με σωματίδια του μεσοαστρικού χώρου, προκαλώντας την εκπομπή υπεριώδους ακτινοβολίας (επειδή είναι αόρατη στα ανθρώπινα μάτια, στην φωτογραφία φαίνεται ‘χρωματισμένη’ εκ των υστέρων με μπλε χρώμα). The Blue Ring Nebula consists of two expanding cones of gas ejected into space by a stellar merger. As the gas cools, it forms hydrogen molecules that collide with particles in interstellar space, causing them to radiate far-ultraviolet light. Invisible to the human eye, it is shown here as blue. Credit: NASA/JPL-Caltech/M. Seibert (Carnegie Institution for Science)/K. Hoadley (Caltech)/GALEX Team

Το 2004 οι επιστήμονες του διαστημικού τηλεσκοπίου υπεριώδους ακτινοβολίας Galaxy Evolution Explorer (GALEX) της NASA, εντόπισαν ένα αντικείμενο πολύ διαφορετικό σε σχέση με όσα είχαν δει μέχρι τότε στον Γαλαξία μας: μια μεγάλη αμυδρή σφαιρική κατανομή αερίου με ένα άστρο στο κέντρο της. Στις φωτογραφίες του GALEX η σφαιρική κατανομή φαίνεται μπλε – αν και στην πραγματικότητα το φως που εκπέμπεται είναι υπεριώδες και δεν ανήκει στην ορατή ακτινοβολία. Οι παρατηρήσεις που επακολούθησαν αποκάλυψαν μια πυκνότερη δακτυλιοειδή δομή μέσα σ’ αυτή. Και έτσι προέκυψε το όνομα δακτυλιοειδές μπλε νεφέλωμα. Τα επόμενα δεκαέξι χρόνια το εν λόγω νεφέλωμα μελετήθηκε και από άλλα επίγεια τηλεσκόπια, αλλά το αστρονομικό αυτό φαινόμενο αντί να ξεδιαλύνεται φαινόταν όλο και πιο μυστηριώδες.

Μια πρόσφατη έρευνα που δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Nature με τίτλο “A blue ring nebula from a stellar merger several thousand years ago” υποστηρίζει πως ο σχηματισμός του νεφελώματος οφείλεται στην σύγκρουση δυο άστρων και την συγχώνευσή τους σε ένα.

The Blue Ring Nebula consists of two hollow, cone-shaped clouds of debris moving in opposite directions away from the central star. The base of one cone is traveling almost directly toward Earth. As a result, astronomers looking at the nebula see two circles that partially overlap. Credit: Mark Seibert

Το δακτυλιοειδές μπλε νεφέλωμα είναι το στιγμιότυπο του συστήματος των δυο άστρων μερικές χιλιάδες χρόνια μετά την σύγκρουσή τους, καθώς οι ενδείξεις της συγχώνευσης παραμένουν ακόμα άφθονες. Πρόκειται για το πρώτο γνωστό παράδειγμα συγχώνευσης δυο άστρων σ’ αυτό το στάδιο.

Το μέγεθος του νεφελώματος αυτού είναι παρόμοιο με το υπόλειμμα έκρηξης σουπερνόβα (το οποίο σχηματίζεται όταν ένα τεράστιο άστρο εξαντλεί τα καύσιμά του, καταρρέει βαρυτικά και εκρύγνυται) ή με ένα πλανητικό νεφέλωμα. Αλλά το μπλε νεφέλωμα διαθέτει ένα «ζωντανό» άστρο στο κέντρο του. Επιπλέον, τα υπολείμματα του σουπερνόβα και τα πλανητικά νεφελώματα εκπέμπουν πολλά μήκη κύματος πέρα του εύρους της υπεριώδους ακτινοβολίας, κάτι που το μπλε νεφέλωμα δεν κάνει.

The Blue Ring Nebula consists of two expanding cones of debris. The base of one cone is moving toward Earth. Both bases are outlined in magenta, revealing shockwaves created as the debris races through space. Blue represents material behind the shockwave and is visible only where the cones overlap. Credit: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt

Τελικά το νεφέλωμα ήταν το αποτέλεσμα μιας αστρικής συγχώνευσης δυο άστρων, το ένα παρόμοιο με τον ήλιο μας και το άλλο με μάζα δέκα φορές μικρότερη. Το μεγαλύτερο άστρο πλησιάζοντας προς το τέλος της ζωής του άρχισε να διαστέλλεται και να προσεγγίζει τον σύντροφό του. Το μικρότερο άστρο ακολουθώντας μια σπειροειδή τροχιά συγκρούστηκε με το μεγαλύτερο. Το αποτέλεσμα της σύγκρουσης ήταν το νεφέλωμα που βλέπουμε: ένα κεντρικό άστρο με δύο  κώνους υπολειμμάτων που εκτείνονται προς αντίθετες κατευθύνσεις. Η βάση του ενός κώνου κινείται προς την Γη. Γι’ αυτό οι αστρονόμοι παρατηρώντας το νεφέλωμα βλέπουν δυο δακτυλίους που επικαλύπτονται.

Καθώς το αέριο των κωνικών υπολειμμάτων ψύχεται σχηματίζονται μόρια υδρογόνου τα οποία συγκρούονται με σωματίδια του μεσοαστρικού χώρου. Οι συγκρούσεις διεγείρουν τα μόρια του υδρογόνου, η αποδιέγερση των οποίων προκαλεί την εκπομπή υπεριώδους ακτινοβολίας.

Οι αστρικές συγχωνεύσεις μπορεί να συμβαίνουν στον Γαλαξία μας με συχνότητα μια φορά στα δέκα χρόνια. Αυτό σημαίνει πως είναι πιθανό ένας μεγάλος αριθμός των παρατηρούμενων άστρων του Γαλαξία μας να ήταν κάποτε δυαδικά συστήματα άστρων. Το Μπλε Δακτυλιοειδές Νεφέλωμα ανοίγει τον δρόμο αναγνώρισης παρόμοιων περιπτώσεων.

Πηγές: https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=7788 - https://physicsgg.me/2020/11/19/

 

 

Κωνσταντίνος Π. Καβάφης, «Ο ήλιος του απογεύματος». C. P. Cavafy, “The Afternoon Sun”

Louise Upton Brumback (1867-1929), Afternoon Sun (1928), oil on canvas, 45.7 x 55.2 cm, Private collection. Wikimedia Commons.

Την κάμαρην αυτή, πόσο καλά την ξέρω.

Τώρα νοικιάζονται κι αυτή κ’ η πλαγινή

για εμπορικά γραφεία. Όλο το σπίτι έγινε

γραφεία μεσιτών, κ’ εμπόρων, κ’ Εταιρείες.

 

A η κάμαρη αυτή, τι γνώριμη που είναι.

 

Κοντά στην πόρτα εδώ ήταν ο καναπές,

κ’ εμπρός του ένα τουρκικό χαλί·

σιμά το ράφι με δυο βάζα κίτρινα.

Δεξιά· όχι, αντικρύ, ένα ντολάπι με καθρέπτη.

Στη μέση το τραπέζι όπου έγραφε·

κ’ η τρεις μεγάλες ψάθινες καρέγλες.

Πλάι στο παράθυρο ήταν το κρεββάτι

που αγαπηθήκαμε τόσες φορές.

 

Θα βρίσκονται ακόμη τα καϋμένα πουθενά.

 

Πλάι στο παράθυρο ήταν το κρεββάτι·

ο ήλιος του απογεύματος τώφθανε ώς τα μισά.

 

...Aπόγευμα η ώρα τέσσερες, είχαμε χωρισθεί

για μια εβδομάδα μόνο ... Aλλοίμονον,

η εβδομάς εκείνη έγινε παντοτινή.

Pierre Bonnard (1867-1947), Man and Woman in an Interior (1898), oil on board, 51.5 x 62 cm, Private collection. The Athenaeum.

(Από τα Ποιήματα 1897-1933, Ίκαρος 1984)

“The Afternoon Sun”

Pierre Bonnard (1867-1947), Woman Dozing on a Bed (‘Indolence’) (1899), oil on canvas, 96 x 105 cm, Musée d’Orsay, Paris. The Athenaeum.

This room, how well I know it.

Now they’re renting it, and the one next to it,

as offices. The whole house has become

an office building for agents, businessmen, companies.

 

This room, how familiar it is.

 

The couch was here, near the door,

a Turkish carpet in front of it.

Close by, the shelf with two yellow vases.

On the right—no, opposite—a wardrobe with a mirror.

In the middle the table where he wrote,

and the three big wicker chairs.

Beside the window the bed

where we made love so many times.

 

They must still be around somewhere, those old things.

 

Beside the window the bed;

the afternoon sun used to touch half of it.

 

. . . One afternoon at four o’clock we separated

for a week only. . . And then—

that week became forever.

Pierre Bonnard (1867-1947), Man and Woman (c 1900), oil on canvas, 115 x 72.5 cm, Musée d’Orsay, Paris. The Athenaeum.

C. P. Cavafy, "The City" from C.P. Cavafy: Collected Poems. Translated by Edmund Keeley and Philip Sherrard. Translation Copyright © 1975, 1992 by Edmund Keeley and Philip Sherrard. Reproduced with permission of Princeton University Press.

 

Τα μυστικά ενός παγωμένου φεγγαριού του Δία: Πώς η Ευρώπη μπορεί να λάμπει στο σκοτάδι. Jupiter’s icy moon Europa may glow in the dark

Η Ευρώπη, το παγωμένο φεγγάρι του Δία, λάμπει στο σκοτάδι, όπως έδειξαν νέα πειράματα για την αναδημιουργία του περιβάλλοντός της- και το φαινόμενο αυτό ίσως να έχει νόημα που ξεφεύγει πέρα από το οπτικό κομμάτι. This illustration of Jupiter's moon Europa shows how the icy surface may glow on its nightside, the side facing away from the Sun. New lab experiments re-created the environment of Europa and find that the icy moon shines, even on its nightside, due to an ice glow. As Jupiter bombards Europa with radiation, the electrons penetrate the surface, energizing the molecules underneath. When those molecules relax, they release energy as visible light. Variations in the glow and the color of the glow itself could reveal information about the composition of ice on Europa's surface. Different salty compounds react differently to the radiation and emit their own unique glimmer. Color will vary based on the real composition of Europa's surface. Image credit: NASA/JPL-Caltech

Καθώς η Ευρώπη περιστρέφεται γύρω από τον Δία, δέχεται «βομβαρδισμό» ακτινοβολίας. Ο Δίας σφυροκοπά την επιφάνειά της με ηλεκτρόνια και άλλα σωματίδια, «λούζοντάς» την με ακτινοβολία υψηλής ενέργειας. Ωστόσο, καθώς αυτά τα σωματίδια χτυπούν την επιφάνειά της, μπορεί να κάνουν επίσης κάτι άλλο, «εξώκοσμο»: Κάνουν την Ευρώπη να λάμπει στο σκοτάδι.

Strange things could happen when radiation meets the icy surface of one of Jupiter’s moons. NASA / JPL / UNIVERSITY OF ARIZONA / THE ATLANTIC

Νέα έρευνα από επιστήμονες στο JPL στη Νότια Καρολίνα παρουσιάζει λεπτομερώς για πρώτη φορά πώς μπορεί να μοιάζει η λάμψη, και τι θα μπορούσε να αποκαλύψει για τη σύνθεση του πάγου στην επιφάνεια της Ευρώπης. Διαφορετικές συνθέσεις αντιδρούν με διαφορετικό τρόπο στην ακτινοβολία και εκπέμπουν τη δική τους, μοναδική λάμψη. Στο γυμνό μάτι η λάμψη αυτή θα μπορούσε να φαίνεται κάποιες φορές πρασινωπή, άλλες φορές γαλαζωπή ή λευκή και με διαφορετικά επίπεδα φωτεινότητας, ανάλογα με το υλικό.

NASA scientist Murthy Gudipati and study co-author Bryana Henderson conducting experiments using an instrument developed to study the effect of high-energy electron radiation on a replica of Europa's icy surface.

Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν ένα φασματόμετρο για να χωρίζουν το φως σε μήκη κύματος και να συνδέουν τις ξεχωριστές «υπογραφές» με διαφορετικές συνθέσεις πάγου. Οι περισσότερες παρατηρήσεις με φασματόμετρο σε ένα φεγγάρι σαν την Ευρώπη γίνονται χρησιμοποιώντας ηλιακό φως που αντανακλάται στην «πλευρά της ημέρας», αλλά αυτά τα νέα αποτελέσματα δείχνουν πώς θα έμοιαζε η Ευρώπη στο σκοτάδι.

«Ήμασταν σε θέση να προβλέψουμε πως αυτή η λάμψη του πάγου στην πλευρά της νύχτας θα μπορούσε να παρέχει επιπλέον πληροφορίες για τη σύνθεση της επιφάνειας της Ευρώπης. Το πώς ποικίλλει αυτή η σύνθεση θα μπορούσε να μας δώσει στοιχεία για το αν η Ευρώπη έχει συνθήκες κατάλληλες για ζωή» είπε ο Μούρθι Γκουντιπάτι, επικεφαλής συντάκτης της έρευνας που δημοσιεύτηκε στις 9 Νοεμβρίου στο Nature Astronomy.

Η Ευρώπη έχει έναν γιγαντιαίο ωκεανό στο εσωτερικό της, ο οποίος θα μπορούσε να «διαρρέει» στην επιφάνεια μέσα από το πυκνό παγωμένο της κέλυφος. Αναλύοντας την επιφάνεια, οι επιστήμονες μπορούν να μάθουν περισσότερα για όσα κρύβονται από κάτω.

This 12-frame mosaic provides the highest resolution view ever obtained of the side of Jupiter’s moon Europa that faces the giant planet. It was obtained by the camera onboard NASA’s Galileo spacecraft on November 25, 1999, during the spacecraft’s 25th orbit of Jupiter. Credit: NASA/JPL/University of Arizona

Από προηγούμενες παρατηρήσεις έχει διαπιστωθεί πως η επιφάνεια της Ευρώπης μπορεί να αποτελείται από ένα μείγμα πάγου και γνωστά άλατα της Γης. Η νέα αυτή έρευνα δείχνει πως η ενσωμάτωση αυτών των αλάτων στον πάγο υπό τις συνθήκες της Ευρώπης και ο «βομβαρδισμός» του με ακτινοβολία παράγει λάμψη. Αυτό δεν ήταν ιδιαίτερη έκπληξη- ωστόσο όπως είπε η Μπριάνα Χέντερσον του JPL, «όταν δοκιμάσαμε νέες συνθέσεις πάγου, η λάμψη έμοιαζε διαφορετική...οπότε χρησιμοποιήσαμε φασματόμετρο και κάθε είδος πάγου είχε διαφορετικό φάσμα».

Ένα φεγγάρι που είναι ορατό στον νυχτερινό ουρανό μπορεί να μην φαντάζει ως κάτι ασυνήθιστο εκ πρώτης όψεως: Τη Σελήνη την βλέπουμε επειδή αντανακλά το φως του ήλιου. Ωστόσο η λάμψη της Ευρώπης προέρχεται από έναν διαφορετικό μηχανισμό- ένα φεγγάρι που λάμπει συνέχεια, ακόμα και στη νυχτερινή του πλευρά (αυτήν που δεν «βλέπει» στον ήλιο).

«Αν η Ευρώπη δεν δεχόταν αυτή την ακτινοβολία, θα φαινόταν όπως το φεγγάρι μας- σκοτεινή στη σκιώδη πλευρά» είπε ο Γκουντιπάτι. «Αλλά επειδή βομβαρδίζεται από την ακτινοβολία από τον Δία, λάμπει στο σκοτάδι».

Σημειώνεται πως στα μέσα της δεκαετίας αναμένεται η εκτόξευση της αποστολής Europa Clipper, που θα πραγματοποιήσει παρατηρήσεις στην επιφάνεια του φεγγαριού. Επιστήμονες εξετάζουν τα νέα ευρήματα για να διαπιστώσουν κατά πόσο μια λάμψη θα ήταν ανιχνεύσιμη από τα όργανά του. Οι πληροφορίες που θα συγκεντρώσει το σκάφος θα μπορούσαν να συνδυαστούν με τις μετρήσεις της νέας έρευνας, ώστε να εξαχθούν συμπεράσματα για την επιφάνεια της Ευρώπης.

Πηγές: M.S. Gudipati, B.L. Henderson and F.B. Bateman. Laboratory predictions for the night-side surface ice glow of Europa. Nature Astronomy. Published online November 9, 2020. doi: 10.1038/s41550-020-01248-1. - https://www.nasa.gov/feature/jpl/europa-glows-radiation-does-a-bright-number-on-jupiters-moon - https://www.naftemporiki.gr/story/1657092/ta-mustika-enos-pagomenou-feggariou-tou-dia-pos-i-europi-mporei-na-lampei-sto-skotadi

 

 

 

Ένας νέος τρόπος «παρατήρησης» της σκοτεινής ύλης. Seeing dark matter in a new light

Καλλιτεχνική αναπαράσταση ενός γαλαξία περιβαλλόμενου από βαρυτικές παραμορφώσεις που οφείλονται στην σκοτεινή ύλη. Οι γαλαξίες «ζουν» μέσα σε μεγαλύτερες συγκεντρώσεις αόρατης σκοτεινής ύλης (χρώμα μωβ στην εικόνα). Όμως, τα αποτελέσματα της σκοτεινής ύλης φαίνονται παρατηρώντας τις παραμορφώσεις των γαλαξιών που βρίσκονται στο υπόβαθρο. Artist's impression of a galaxy surrounded by gravitational distortions due to dark matter. Galaxies live inside larger concentrations of invisible dark matter (coloured purple in this image), however the dark matter's effects can be seen by looking at the deformations of background galaxies. Credit: Swinburne Astronomy Productions - James Josephides

Μια μικρή ομάδα αστρονόμων βρήκε ένα νέο τρόπο έμμεσης ανίχνευσης της μυστηριώδους σκοτεινής ύλης που περιβάλλει του γαλαξίες. Η νέα τεχνική είναι 10 φορές ακριβέστερη από την καλύτερη παλαιότερη μέθοδο.

Οι φυσικοί εκτιμούν ότι έως και το 85% της μάζας του σύμπαντος είναι αόρατο. H σκοτεινή ύλη δεν μπορεί να παρατηρηθεί άμεσα, εφόσον δεν αλληλεπιδρά με το φως όπως η συνηθισμένη ύλη που απαρτίζει τα άστρα, τους πλανήτες, εμάς και ότι μας περιβάλλει.

Πώς μετράμε λοιπόν κάτι που δεν μπορούμε να δούμε; Αρκεί να μετρηθούν τα αποτελέσματα της βαρύτητας που παράγει η σκοτεινή ύλη.

Σύμφωνα με τον Pol Gurri, «είναι σαν να παρατηρείς μια σημαία και να προσπαθείς να καταλάβεις πόσος άνεμος υπάρχει. Δεν μπορείς να δεις τον άνεμο, αλλά η κίνηση της σημαίας μας λέει πόσο δυνατά φυσάει ο άνεμος».

Επεξεργασμένη εικόνα ενός σπειροειδούς γαλαξία, όπου φαίνεται καθώς η επίδραση του φαινομένου βαρυτικού φακού παραμορφώνει το πραγματικό σχήμα του γαλαξία. Μετρώντας την τροχιακή κίνηση του αερίου μέσα σε έναν μακρινό γαλαξία (με ροζ χρώμα στην εικόνα), οι βαρυτικές παραμορφώσεις μπορούν να μετρηθούν με μεγαλύτερη ακρίβεια από ότι ήταν δυνατόν στο παρελθόν. Processed image of a spiral galaxy, as might be observed after lensing effects have distorted the galaxy's true shape. By measuring the orbital motion of gas within a distant galaxy (seen here in pink), gravitational distortions can be measured much more precisely than was previously possible. Original image by ESA / Hubble & NASA / Flickr user Det58, image modification by Pol Gurri

Η νέα έρευνα επικεντρώνεται σε ένα φαινόμενο που ονομάζεται ασθενής βαρυτικός φακός, το οποίο είναι χαρακτηριστικό της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν. «Η σκοτεινή ύλη θα στρεβλώνει λίγο την εικόνα οποιουδήποτε αντικειμένου βρίσκεται πίσω από αυτή», λέει ο Edward Taylor. «Eίναι σαν να διαβάζεις μια εφημερίδα που βρίσκεται κάτω από την βάση ενός ποτηριού κρασιού».

Photograph of the Australian National University (ANU) 2.3m telescope at Siding Spring Observatory. Credit: Australian National University

Το φαινόμενο του ασθενούς βαρυτικού φακού χρησιμοποιείται με μεγάλη επιτυχία στην χαρτογράφηση της σκοτεινής ύλης του σύμπαντος. Τώρα, ο αστρονόμος Gurri χρησιμοποιώντας το 2,3 μέτρων τηλεσκόπιο ANU (Australian National University) στην Αυστραλία μελέτησε, με βάση το ασθενές φαινόμενο βαρυτικού φακού, τον τρόπο περιστροφής των γαλαξιών.

«Επειδή υπολογίζουμε πως τα άστρα και το αέριο κινούνται μέσα στους γαλαξίες, γνωρίζουμε περίπου πως θα πρέπει να μοιάζει αυτός ο γαλαξίας», λέει ο Gurri. «Μετρώντας πόσο παραμορφωμένες είναι οι πραγματικές εικόνες του γαλαξία, τότε μπορούμε να καταλάβουμε πόση σκοτεινή ύλη απαιτείται για να εξηγήσουμε αυτό που βλέπουμε».

Η νέα έρευνα δείχνει πως αυτές οι πληροφορίες ταχύτητας επιτρέπουν μια πολύ πιο ακριβή μέτρηση του φαινομένου βαρυτικού φακού από ό,τι ήταν δυνατό μόνο με τη χρήση του σχήματος. «Με τη νέα μέθοδό μας παρατήρησης της σκοτεινή ύλη», συνεχίζει ο Gurri, «ελπίζουμε να πάρουμε μια πιο ξεκάθαρη εικόνα για το που βρίσκεται η σκοτεινή ύλη και ποιος είναι ο ρόλος της στον σχηματισμό των γαλαξιών».

Οι μελλοντικές διαστημικές αποστολές, όπως τα διαστημικά τηλεσκόπια της NASA «Nancy Grace Roman» και το αντίστοιχο της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας «Ευκλείδης», έχουν σχεδιαστεί για να κάνουν και τέτοιου είδους μετρήσεις με βάση τα σχήματα εκατοντάδων εκατομμυρίων γαλαξιών. «Έχουμε δείξει ότι μπορούμε να συνεισφέρουμε δημιουργικά σε αυτές τις παγκόσμιες προσπάθειες με ένα σχετικά μικρό τηλεσκόπιο που κατασκευάστηκε την δεκαετία του 1980, σκεπτόμενοι το πρόβλημα απλά με διαφορετικό τρόπο», προσθέτει ο Taylor.

Πηγές: “The first shear measurements from precision weak lensing”, P. Gurri, E.N. Taylor, C.J. Fluke, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (2020), in press (https://doi.org/10.1093/mnras/staa2893) - https://ras.ac.uk/news-and-press/research-highlights/seeing-dark-matter-new-light - https://physicsgg.me/2020/11/07/

 

 

Ανακαλύφθηκαν αστραπιαίες εκρήξεις ραδιοκυμάτων στον Γαλαξία μας. A fast radio burst in our own Galaxy

Σε χρόνο πολύ μικρότερο του ενός δευτερολέπτου, απελευθερώνεται ενέργεια πάνω από 100 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Ήλιου. The origins of millisecond-long bursts of radio emissions, known as fast radio bursts, from beyond our Galaxy have been enigmatic. The detection of one such burst from a Galactic source helps to constrain the theories. An artist's impression of a magnetar in outburst, showing complex magnetic field structure and beamed emission following a crust-cracking episode. (Image credit: McGill University Graphic Design Team)

Για πρώτη φορά στον γαλαξία μας εντοπίστηκαν αστραπιαίες ισχυρές εκρήξεις ραδιοκυμάτων (Fast Radio Burst-FRB). Πρόκειται πιθανότατα για ένα μάγναστρο (magnetar), δηλαδή ένα ταχέως περιστρεφόμενο άστρο νετρονίων που διαθέτει ένα τρομερά ισχυρό μαγνητικό πεδίο.

Astronomers didn't know what to make of the first fast radio bursts, or FRBs. And many scientists were skeptical, speculating that mundane sources like lightning strikes or even microwave ovens created the signal. Discover: William Zuback, Roen Kelly, Alison Mackey

Οι έντονα φωτεινές και υψηλής ενέργειας αναλαμπές («εκρήξεις») FRB είναι από τα πιο ισχυρά αλλά και μυστηριώδη έως τώρα φαινόμενα στο σύμπαν, καθώς οι επιστήμονες δεν έχουν καταφέρει να βρουν μια απόλυτα ικανοποιητική εξήγηση για τη δημιουργία και την προέλευση τους. Σε χρόνο πολύ μικρότερο του ενός δευτερολέπτου, απελευθερώνεται ενέργεια πάνω από 100 εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από εκείνη του Ήλιου.

Οι FRBs ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά το 2007 και έκτοτε έχουν εντοπισθεί στο σύμπαν περισσότερες από 20, οι οποίες έχουν διαρκέσει συνήθως μόνο κλάσματα του δευτερολέπτου, κάτι που έχει δυσκολεύσει πολύ τον εντοπισμό της πηγής τους, σε συνδυασμό με το ότι οι περισσότερες προέρχονται από πολύ μακριά, πέρα από το γαλαξία μας. Ως πιθανότερη προέλευση τους έχουν θεωρηθεί τα άστρα νετρονίων (πάλσαρ), πολύ πυκνά απομεινάρια γιγάντιων άστρων, που αποτελούν ό,τι απέμεινε μετά από μια έκρηξη σούπερ-νόβα.

Οι FRBs ανακαλύφθηκαν για πρώτη φορά το 2007 και έκτοτε έχουν εντοπισθεί στο σύμπαν περισσότερες από 20, οι οποίες έχουν διαρκέσει συνήθως μόνο κλάσματα του δευτερολέπτου, κάτι που έχει δυσκολεύσει πολύ τον εντοπισμό της πηγής τους, σε συνδυασμό με το ότι οι περισσότερες προέρχονται από πολύ μακριά, πέρα από το γαλαξία μας. Ως πιθανότερη προέλευση τους έχουν θεωρηθεί τα άστρα νετρονίων (πάλσαρ), πολύ πυκνά απομεινάρια γιγάντιων άστρων, που αποτελούν ό,τι απέμεινε μετά από μια έκρηξη σούπερ-νόβα.

The CHIME telescope in Canada was the first to report it had detected a fast radio burst from a magnetar near the Milky Way's center. Credit: Andre Renard/CHIME

Αυτή τη φορά, τρεις ανεξάρτητες ομάδες από τον Καναδά, την Κίνα, τις ΗΠΑ και άλλες χώρες, οι οποίες συνδύασαν παρατηρήσεις από πολλά επίγεια και διαστημικά τηλεσκόπια (με κυριότερο το καναδικό ραδιοτηλεσκόπιο CHIME), εντόπισαν την κοντινότερη μέχρι σήμερα πηγή αστραπιαίων φωτεινών παλμών, συγκεκριμένα των ραδιοκυμάτων της εκπομπής FRB 200428, προερχόμενη κατά πάσα πιθανότητα από το μάγναστρο SGR 1935+2154. Είναι η πρώτη φορά που οι επιστήμονες έχουν στα χέρια τους δεδομένα παρατηρήσεων που να δείχνουν ότι τα μάγναστρα -μια ειδική περίπτωση των πάλσαρ- όντως μπορούν να προκαλέσουν FRBs.

Ένας πιθανός μηχανισμός για την δημιουργία των ταχέων εκρήξεων ραδιοκυμάτων. A potential mechanism for the formation of fast radio bursts. A bright, millisecond-long burst of radio waves, known as a fast radio burst (FRB), has been detected coming from a highly magnetized stellar remnant (a magnetar) in our Galaxy. The radio waves were accompanied by X-ray emissions. One possible mechanism for the formation of such an FRB is that the magnetar produces a submillisecond-long flare of electrons and other charged particles, which collides with particles that had been emitted from previous flares (note that the collision occurs a great distance away from the magnetar; this distance is not shown to scale). The collision generates an outward-moving shock front, which in turn produces huge magnetic fields. Electrons gyrate around the magnetic field lines, and thereby emit a burst of radio waves. The shock wave also heats the electrons, which causes them to emit X-rays.

Οι ερευνητές, οι οποίοι έκαναν τέσσερις σχετικές δημοσιεύσεις στο περιοδικό “Nature”, ενώ παρεχώρησαν και σχετική συνέντευξη Τύπου λόγω της σημασίας της ανακάλυψης τους, ανέφεραν ότι, όπως εκτιμούν πλέον, τα μάγναστρα μπορούν να παράγουν μερικές, αν όχι όλες, τις FRBs, χωρίς πάντως να μπορούν να αποκλείσουν και άλλες πηγές προέλευσης, τουλάχιστον προς το παρόν.

«Υπάρχει ένα μεγάλο μυστήριο, όσον αφορά το τι παράγει αυτές τις μεγάλες εκρήξεις ενέργειας, τις οποίες έως τώρα έχουμε δει να έρχονται από το μισό σύμπαν. Αυτή είναι η πρώτη φορά που μπορέσαμε να συσχετίσουμε μια από αυτές τις εξωτικές FRBs με ένα μοναδικό αστροφυσικό αντικείμενο», δήλωσε ο επίκουρος καθηγητής φυσικής Κιγιόσι Μασούι του Πανεπιστημίου ΜΙΤ των ΗΠΑ. «Αυτή η συγκεκριμένη FRB, που συνέβη στο δικό μας γαλαξία, είναι χιλιάδες φορές φωτεινότερη από οποιαδήποτε άλλη λάμψη μάγναστρου έχουμε ποτέ δει», πρόσθεσε.

Magnetars are compact, highly magnetised neutron stars born in the embers of supernovae. Photograph: Getty Images/iStockphoto

Οι επιστήμονες δεν έχουν ακόμη απαντήσει στο ερώτημα πώς τα μάγναστρα παράγουν FRBs. Οι περισσότερες ισχυρές εκπομπές ραδιοκυμάτων στο σύμπαν παράγονται μέσω της λεγόμενης ακτινοβολίας συγχρότρου, κατά την οποία ένα αέριο που περιέχει ηλεκτρόνια υψηλής ενέργειας, αλληλεπιδρά με μαγνητικά πεδία, με τρόπο που εκπέμπεται ενέργεια στις ραδιοσυχνότητες. Με αυτό το μηχανισμό, παράγονται συχνά ραδιοκύματα από τεράστιες μαύρες τρύπες, όταν αυτές περιβάλλονται από καυτά αέρια. Όμως οι αστροφυσικοί υποψιάζονται ότι τα μάγναστρα παράγουν ραδιοκύματα μέσω μιας τελείως διαφορετικής διαδικασίας.

Πηγές: https://www.nature.com/articles/d41586-020-03018-5 - https://astronomy.com/news/2020/11/astronomers-have-finally-found-the-cause-of-mysterious-fast-radio-bursts - https://www.vradini.gr/astronomoi-entopisan-gia-proti-fora-sto-galaxia-mas-astrapiaies-kai-yperlabres-ekpobes-radiokymaton/#disqus_thread

 

 

 

Ντενίσοβαν: Μυστηριώδες είδος προϊστορικού ανθρώπου κατέκτησε την Ασία. DNA tracks mysterious Denisovans to Chinese cave, just before modern humans arrived nearby

Για πρώτη φορά, γενετικό υλικό του «ανθρώπου της Ντενίσοβα» βρέθηκε εκτός Σιβηρίας. Archaeologists wearing anticontamination gear sampled Baishiya Karst Cave on a winter night. DONGJU ZHANG/LANZHOU UNIVERSITY

Η πρώτη μεγάλη ανακάλυψη ήρθε το 2010, όταν διαπιστώθηκε πως ένα αρχαίο οστό δακτύλου από το σπήλαιο Ντενίσοβα της Σιβηρίας ανήκε σε ένα άγνωστο ως τότε είδος αρχαϊκού ανθρώπου. Τώρα, δύο μελέτες που δημοσιεύονται στο Science επιβεβαιώνουν ότι οι μυστηριώδεις «Ντενίσοβαν» είχαν εξαπλωθεί ευρέως στην Ασία την εποχή που άρχισαν να καταφθάνουν οι πρώτοι Homo sapiens.

Η μία μελέτη αφορά την πρώτη ανακάλυψη γενετικού υλικού των Ντενίσοβαν έξω από τη Σιβηρία, σε ένα σπήλαιο που βρίσκεται ψηλά στο οροπέδιο του Θιβέτ, σχεδόν 3.0000 χιλιόμετρα από το διάσημο πλέον σπήλαιο Ντενίσοβα.

«Κάθε χρόνο έλεγα πως φέτος θα βρούμε [γενετικό υλικό]. Από τότε όμως έχει περάσει μια δεκαετία» σχολιάζει στο δικτυακό τόπο του Science o Σβάντε Πάαμπο, ο διάσημος ερευνητής που προσδιόρισε πρώτος τη γενετική αλληλουχία των Νεάντερταλ.

In a new study, researchers at the Max Planck Institute for Evolutionary Anthropology in Germany and the Mongolian Academy of Sciences present an analysis of the genome of the oldest human fossil found in Mongolia to date. They show that the 34,000-year-old female inherited around 25 percent of her DNA from western Eurasians, demonstrating that people moved across the Eurasian continent shortly after it had first been settled by the ancestors of present-day populations. The study also shows that this individual as well as a 40,000-year-old individual from China carried DNA from Denisovans, an extinct form of hominins that inhabited Asia before modern humans arrived. The skullcap found in the Salkhit Valley in eastern Mongolia belonged to a woman who lived 34,000 years ago. Analyses showed: She had inherited about 25 percent of her DNA from Western Eurasian. © Institute of Archaeology, Mongolian Academy of Sciences

Ο Πάαμπο είναι μέλος της ερευνητικής ομάδας που αναζήτησε ανθρώπινο γενετικό υλικό στο σπήλαιο Μπαΐσια του Θιβέτ. Για τους βουδιστές μοναχούς της περιοχής, το σπήλαιο είναι ιερό και η ανασκαφή έπρεπε να πραγματοποιηθεί προσεκτικά ώστε να μην «βεβηλωθεί» ο χώρος.

Σε έναν άθλο της σύγχρονης μοριακής βιολογίας, οι ερευνητές κατάφεραν να απομονώσουν γενετικό υλικό όχι από κάποιο οστό, αλλά από τα ίδια τα ιζήματα του σπηλαίου. Επρόκειτο για μιτοχονδριακό DNA (mtDNA), το οποίο πιθανώς κατέληξε στο δάπεδο της σπηλιάς μέσω της ούρησης ή της αφόδευσης.

Τα ίχνη γενετικού υλικού βρέθηκαν μέσα σε στρώματα που χρονολογήθηκαν με ακρίβεια στα 100, στα 65 και στα 45 χιλιάδες χρόνια πριν, περίπου την εποχή που ο σύγχρονος άνθρωπος έφτανε στην περιοχή της ανατολικής Ασίας.

Κληρονομιά

Researchers analyzed the genome of the oldest human fossil found in Mongolia to date and show that the 34,000-year-old woman inherited around 25 percent of her DNA from western Eurasians, demonstrating that people moved across the Eurasian continent shortly after it had first been settled by the ancestors of present-day populations. This individual and a 40,000-year-old individual from China also carried DNA from Denisovans, an extinct form of hominins that inhabited Asia before modern humans arrived. The skullcap found in the Salkhit Valley in eastern Mongolia belonged to a woman who lived 34,000 years ago. Analyses showed: She had inherited about 25 percent of her DNA from Western Eurasian. Credit: Institute of Archaeology, Mongolian Academy of Sciences

Προηγούμενες μελέτες είχαν αποκαλύψει ότι οι σύγχρονοι ανθρώπινοι πληθυσμοί της Ασίας και της Ευρώπης φέρουν γονίδια των Ντενίσοβαν, ένδειξη ότι τα δύο συγγενικά είδη διασταυρώθηκαν κάποια στιγμή στην ιστορία τους.

Xiahe Mandible. Credit: Menghan Qiu, Dongju Zhang, Lanzhou University

Η ευρεία εξάπλωση των Ντενίσοβαν επιβεβαιώνεται από τη δεύτερη μελέτη στο Science, στην οποία ο Πάαμπο και η ομάδα του Ντονγκζού Ζανγκ του Πανεπιστημίου του Λανζού στην Κίνα εξετάζουν δύο οστά σύγχρονου ανθρώπου από τη Μογγολία και την περιοχή του Πεκίνου.

Πρόκειται για το αρχαιότερο DNA σύγχρονου ανθρώπου που έχει βρεθεί μέχρι σήμερα στην Ασία, με ηλικία 34.000 και 40.000 χρόνια αντίστοιχα.

Και τα δύο οστά βρέθηκαν να περιέχουν γονίδια των Ντενίσοβαν, κατάλοιπο ενός επεισοδίου επιμειξίας που εκτιμάται ότι συνέβη πριν από 50.000 χρόνια.

Το περίεργο όμως είναι ότι τα γονίδια αυτά είναι διαφορετικά από τα γονίδια Ντενίσοβαν που ανιχνεύονται στους Αβορίγινες της Αυστραλίας και τους ιθαγενείς της Νέας Γουινέας. Σύμφωνα με τους ερευνητές, οι διαφορές αυτές υποδεικνύουν ότι ο σύγχρονος άνθρωπος διασταυρώθηκε με δύο διαφορετικούς πληθυσμούς Ντενίσοβαν, έναν στην ηπειρωτική Ασία και έναν δεύτερο στη Νοτιοανατολική Ασία.

Researcher Diyendo Massilani analyzed the genomes of the Salkhit and Tianyuan individuals and found DNA traces of extinct hominins. © MPI f. evolutionary Anthropology

Σε συνδυασμό, οι δύο νέες μελέτες επιβεβαιώνουν ότι οι εξαφανισμένοι πλέον συγγενείς μας είχαν κατακτήσει μεγάλο μέρος της ηπείρου.

Και, στην περίπτωση του Θιβέτ, το μυστηριώδες είδος άφησε πίσω του μια σημαντική κληρονομιά: ένα γονίδιο με την ονομασία EPAS1 που βελτιώνει τη μεταφορά οξυγόνου από το αίμα και επιτρέπει έτσι τη διαβίωση σε μεγάλα υψόμετρα. Οι Ντενίσοβαν μπορεί να εξαφανίστηκαν, ένα μέρος τους όμως συνεχίζει να ζει.

Νέα στοιχεία για τον χαμένο συγγενή δεν αποκλείεται να αποκαλυφθούν στο ίδιο σπήλαιο του Θιβέτ, με τους ερευνητές να ελπίζουν ότι θα βρουν οστά που περιέχουν ολόκληρο το γονιδίωμά του.

Πηγές: D. Massilani el al., "Denisovan ancestry and population history of early East Asians," Science (2020). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.abc1166 - D. Zhang el al., "Denisovan DNA in Late Pleistocene sediments from Baishiya Karst Cave on the Tibetan Plateau," Science (2020). science.sciencemag.org/cgi/doi … 1126/science.abb6320 - https://phys.org/news/2020-10-denisovan-dna-genome-early-east.html - https://www.tovima.gr/2020/10/31/science/ntenisovan-mystiriodes-eidos-proistorikou-anthropou-katektise-tin-asia/

 

 

Πόσοι κατοικήσιμοι πλανήτες υπάρχουν «εκεί έξω»; How Many Habitable Planets are Out There?

Καλλιτεχνική απεικόνιση του Kepler-186f. Πρόκειται για τον πρώτο ανακαλυφθέντα εξωπλανήτη με μέγεθος ίδιο με την Γη, σε τροχιά που βρίσκεται στην κατοικήσιμη ζώνη του άστρου του. This illustration depicts Kepler-186f, the first validated Earth-size planet to orbit a distant star in the habitable zone. Credit: NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle

Μέχρι και 300 εκατομμύρια εν δυνάμει κατοικήσιμοι πλανήτες εκτιμάται πως μπορεί να υπάρχουν στον γαλαξία μας, σύμφωνα με νέα δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Kepler- και κάποιοι ενδεχομένως να είναι αρκετά κοντά, και αρκετοί ίσως να είναι εντός 30 ετών φωτός από τον ήλιο μας.

Τα σχετικά ευρήματα δημοσιεύονται στο The Astronomical Journal [The Occurrence of Rocky Habitable Zone Planets Around Solar-Like Stars from Kepler Data]. Η έρευνα ήταν μια συνεργασία επιστημόνων από τη NASA, το Seti Institute και άλλους οργανισμούς ανά τον κόσμο.

«Είναι η πρώτη φορά που όλα τα “κομμάτια” μπαίνουν μαζί για να έχουμε μια αξιόπιστη μέτρηση του αριθμού των εν δυνάμει κατοικήσιμων πλανητών στον γαλαξία» είπε ένας εκ των συντελεστών της έρευνας, ο Τζεφ Κόφλιν, ερευνητής εξωπλανητών στο SETI Institute και διευθυντής του Επιστημονικού Γραφείου του Kepler. «Είναι ένας όρος- κλειδί της Εξίσωσης του Ντρέικ, που χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό του αριθμού των πολιτισμών με τους οποίους μπορεί να υπάρξει επικοινωνία- είμαστε ένα βήμα πιο κοντά στον μακρύ δρόμο για να βρούμε εάν είμαστε μόνοι στο σύμπαν».

Η Εξίσωση του Ντρέικ θεωρείται ως ένας «οδικός χάρτης» για την αστροβιολογία και αποτελεί «πυξίδα» πολλών ερευνών του SETI Institute, καθώς αποτελεί βασικό εργαλείο για τον υπολογισμό του πιθανού αριθμού των τεχνολογικά εξελιγμένων πολιτισμών που μπορούν να εντοπιστούν στον γαλαξία.

Οι ερευνητές αναζήτησαν εξωπλανήτες παρόμοιους με τη Γη και ως εκ τούτου πιθανότερο να είναι βραχώδεις πλανήτες. Επίσης αναζήτησαν άστρα στον τύπο του ήλιου, ηλικίας αντίστοιχης με αυτόν και περίπου στην ίδια θερμοκρασία. Άλλος ένας παράγοντας για την κατοικησιμότητα είναι εάν ο πλανήτης έχει συνθήκες που να υποστηρίζουν την παρουσία νερού σε υγρή μορφή.

Αναπαράσταση του Kepler-452b, ενός εξωπλανήτη με ίδιο μέγεθος με την Γη που βρίσκεται στην κατοικήσιμη ζώνη ενός άστρου παρόμοιου με τον ήλιο μας. This illustration depicts one possible appearance of the planet Kepler-452b, the first near-Earth-size world to be found in the habitable zone of a star similar to our Sun. Credit: NASA Ames/JPL-Caltech/T. Pyle. Source: A Spin Around An Exoplanet Most Like Earth

Προηγούμενες εκτιμήσεις για τον καθορισμό του αριθμού των κατοικήσιμων εξωπλανητών που υπάρχουν στον γαλαξία βασίζονταν σε μεγάλο βαθμό στην απόσταση του πλανήτη από το άστρο του. Αυτή η νέα έρευνα επίσης λαμβάνει υπόψιν πόσο φως πέφτει στον πλανήτη από το άστρο του, κάτι που θα μπορούσε να επηρεάζει την πιθανότητα υποστήριξης νερού σε υγρή μορφή. Για να το κάνει αυτό, η ομάδα δεν εξέτασε μόνο δεδομένα του Kepler, αλλά και της αποστολής Gaia σχετικά με το πόση ενέργεια εκπέμπει το άστρο του πλανήτη. Λαμβάνοντας υπόψιν δεδομένα του Kepler και του Gaia, τα αποτελέσματα αντικατοπτρίζουν καλύτερα την ποικιλομορφία των άστρων, των αστρικών συστημάτων και εξωπλανητών στον γαλαξία μας.

Περισσότερες έρευνες θα χρειαστούν για την κατανόηση του ρόλου που παίζει η ατμόσφαιρα ενός πλανήτη στη δυνατότητά του να υποστηρίζει νερό σε υγρή μορφή.

An illustration representing the legacy of NASA's Kepler space telescope. After nine years in deep space collecting data that revealed our night sky to be filled with billions of hidden planets – more planets even than stars – NASA’s Kepler space telescope ran out of fuel needed for further science operations in 2018. Credit: NASA/Ames Research Center/W. Stenzel/D. Rutter. Source: A New View of Our Starry Night

Η αποστολή Kepler, η οποία επίσημα σταμάτησε να συλλέγει δεδομένα το 2018, έχει βρει πάνω από 2.800 επιβεβαιωμένους εξωπλανήτες, με αρκετές χιλιάδες περισσότερους να αναμένουν να επιβεβαιωθούν. Μέχρι τώρα οι επιστήμονες έχουν βρει στα δεδομένα του Kepler αρκετές εκατοντάδες πλανήτες στην κατοικήσιμη ζώνη του άστρου τους.

Πηγές: https://en.calameo.com/read/004812363fa101584dde8 - https://arxiv.org/abs/2010.14812 - https://www.nasa.gov/feature/ames/kepler-occurrence-rate - https://www.naftemporiki.gr/story/1653256/seti-institute-posoi-katoikisimoi-planites-uparxoun-ekei-ekso