Tag archive

Arecibo Message

Το Ραδιοτηλεσκόπιο του Arecibo και το Μήνυμα του 1974

in Astronomy by

Το μεγαλύτερο Ραδιοτηλεσκόπιο μονού δίσκου παγκοσμίως, είναι το Ραδιοτηλεσκόπιο του Αρεσίμπο και βρίσκεται εγκατεστημένο κοντά στην ομώνυμη πόλη του Πουέρτο Ρίκο. Τα ραδιοτηλεσκόπια είναι ειδικά όργανα δέκτες ραδιοκυμάτων που χρησιμοποιούνται στη Ραδιοαστρονομία. Διαφέρουν από τα συνηθισμένα (οπτικά) τηλεσκόπια, στο γεγονός ότι ανιχνεύουν ραδιοκύματα αντί για ορατό φως.

 

Ιστορία και Τεχνικά Χαρακτηριστικά

Το Ραδιοτηλεσκόπιο του Αρεσίμπο κατασκευαζόταν από τα μέσα του 1960 μέχρι τον Νοέμβριο του 1963, από τον Γουίλιαμ Ε. Γκόρντον του Πανεπιστημίου Κορνέλ, που σκόπευε να το χρησιμοποιήσει για να μελετήσει την ιονόσφαιρα της Γης. Η κατασκευή του έγινε μέσα σε μία φυσική κοιλότητα του εδάφους.

Έκτοτε έχει αναβαθμισθεί αρκετές φορές. Αρχικώς, η μέγιστη αναμενόμενη συχνότητα λειτουργίας ήταν περί τα 500 MHz και η επιφάνεια του αποτελείτο από ένα δίχτυ από γαλβανισμένο σύρμα της μισής ίντσας. Η σημερινή του μορφή έχει διάμετρο 305 μέτρα και αποτελείται από 38.778 πλάκες αλουμινίου, 1 επί 2 μέτρα περίπου η καθεμιά, που υποστηρίζονται από ένα δίχτυ χαλύβδινων καλωδίων. Αυτή η τεράστια επιφάνεια (εμβαδού 73 στρεμμάτων) έχει σχήμα σφαιρικό και όχι παραβολοειδές, όπως στα περισσότερα ραδιοτηλεσκόπια.

Εξαιτίας της εντυπωσιακής του εμφάνισης, αυτό το ραδιοτηλεσκόπιο έχει εμφανισθεί σε κινηματογραφικές ταινίες και τηλεοπτικές παραγωγές. Κέρδισε πρόσθετη αναγνώριση το 1999, όταν άρχισε να συλλέγει δεδομένα για το πρόγραμμα SETI@home.

 

Επιτυχίες του Τηλεσκοπίου

Πολλές σημαντικές επιστημονικές ανακαλύψεις έγιναν χάρη στο Ραδιοτηλεσκοπίο του Αρεσίμπο.

  • Στις 7 Απριλίου 1964, λίγο μετά την έναρξη της λειτουργίας του, η ομάδα του Γκόρντον Πέτεντζιλ το χρησιμοποίησε για να ανακαλύψει ότι η περίοδος περιστροφής του πλανήτη Ερμή γύρω από τον άξονά του δεν ήταν 88 γήινες ημέρες, όπως πιστευόταν ως τότε, αλλά μόλις 59.
  • Το 1968, η ανακάλυψη της περιόδου του Pulsar Μ1 (33 msec) προσέφερε την πρώτη ισχυρή ένδειξη για την ύπαρξη αστέρων νετρονίων στο πραγματικό Σύμπαν.
  • Το 1974, οι Χαλς και Τέιλορ ανεκάλυψαν τον πρώτο διπλό Pulsar (PSR B1913+16), ένα επίτευγμα για το οποίο τιμήθηκαν αργότερα με το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής.
  • Το 1982 ανακαλύφθηκε ο πρώτος πάλσαρ με περίοδο χιλιοστών του δευτερολέπτου (ένας millisecond pulsar γνωστός ως PSR B1937+21), από τους Ντόναλντ Μπάκερ, Σρίνιβας Κουλκάρνι, Καρλ Χέιλς, Μάικλ Ντέιβις και Μίλερ Γκος. Το σώμα αυτό περιστρέφεται 642 φορές το δευτερόλεπτο και μέχρι την ανακάλυψη του PSR J1748-2446ad το 2005, ήταν το ταχύτερα περιστρεφόμενο γνωστό ουράνιο σώμα.
  • Τον Αύγουστο του 1989 το Αστεροσκοπείο του Αρεσίμπο απεικόνισε απευθείας έναν αστεροειδή για πρώτη φορά στην Ιστορία: τον 4769 Κασταλία.
  • Το επόμενο έτος ο Πολωνός αστρονόμος Αλεκσάντερ Βόλσταν ανεκάλυψε τον πάλσαρ PSR B1257+12 και τους τρεις πλανήτες του, που υπήρξαν οι πρώτοι εξωηλιακοί πλανήτες που ανακαλύφθηκαν ποτέ.
  • Το 1994 ο Τζων Χάρμον χαρτογράφησε με τη βοήθεια του Ραδιοτηλεσκοπίου την κατανομή πάγου στους πόλους του Ερμή.
  • Τον Ιανουάριο του 2008 η ανίχνευση των οργανικών μορίων μεθανιμίνη και Υδροκυάνιο αναφέρθηκε από ραδιοφασματοσκοπικές παρατηρήσεις του μακρινού γαλαξία Arp220.
Image Credit: Arecibo Observatory/NSF via slate.com

Το Μήνυμα του Αρεσίμπο (1974)

Παρόλα αυτά, το Ραδιοτηλεσκόπιο του Αρεσίμπο έμεινε γνωστο για το πολυφημισμένο μήνυμα που έστειλε το 1974. Το «Μήνυμα του Αρεσίμπο» αποτελεί μία απόπειρα για επικοινωνία με πιθανή ευφυή εξωγήινη ζωή και εκπέμφθηκε προς το Σφαιρωτό Σμήνος (Μ13) του Ηρακλέους, περίπου 25.000 έτη φωτός μακριά. Αποτελείτο από μία διάταξη 1679 μπιτ (23 επί 73 πίξελ), που περιείχε αριθμούς, μορφές, χημικούς τύπους, αλλά και μία εικόνα του ίδιου του ραδιοτηλεσκοπίου. Το μήνυμα σε δυαδικό σύστημα (σύστημα αρίθμησης που αναπαριστά αριθμητικές τιμές χρησιμοποιώντας μόνο δύο σύμβολα, το 0 και το 1) ήταν το ακόλουθο:

00000010101010000000000001010000010100000001001000100010001001011001010101010101010100100100000000000000000000000000000000000001100000000000000000001101000000000000000000011010000000000000000001010100000000000000000011111000000000000000000000000000000001100001110001100001100010000000000000110010000110100011000110000110101111101111101111101111100000000000000000000000000100000000000000000100000000000000000000000000001000000000000000001111110000000000000111110000000000000000000000011000011000011100011000100000001000000000100001101000011000111001101011111011111011111011111000000000000000000000000001000000110000000001000000000001100000000000000010000011000000000011111100000110000001111100000000001100000000000001000000001000000001000001000000110000000100000001100001100000010000000000110001000011000000000000000110011000000000000011000100001100000000011000011000000100000001000000100000000100000100000001100000000100010000000011000000001000100000000010000000100000100000001000000010000000100000000000011000000000110000000011000000000100011101011000000000001000000010000000000000010000011111000000000000100001011101001011011000000100111001001111111011100001110000011011100000000010100000111011001000000101000001111110010000001010000011000000100000110110000000000000000000000000000000000011100000100000000000000111010100010101010101001110000000001010101000000000000000010100000000000000111110000000000000000111111111000000000000111000000011100000000011000000000001100000001101000000000101100000110011000000011001100001000101000001010001000010001001000100100010000000010001010001000000000000100001000010000000000001000000000100000000000000100101000000000001111001111101001111000

Η εικόνα αυτή δημιουργήθηκε με την τοποθέτηση των παραπάνω 1679 bits σε 23 στήλες επί 73 σειρές. Τα 23 και 73, είναι δύο πρώτοι αριθμοί, οι οποίοι όταν πολλαπλασιάζονται μαζί ισούνται με το 1679. Το κουτάκι που αντιπροσωπεύει το “ένα” έχει χρώμα μαύρο, ενώ αυτό για το “μηδέν” έχει χρώμα λευκό. Δημιουργήθηκε με σάρωση από αριστερά προς τα δεξιά, δηλαδή το πρώτο bit του μηνύματος καταλαμβάνει στην άνω σειρά, το αριστερό κελί.   

 

Επεξήγηση του Μηνύματος

 

  • Οι αριθμοί

Το πρώτο μοτίβο των bit λέει στους εξωγήινους πώς οι άνθρωποι υπολογίζουν σε δυαδικό σύστημα από 1-10.

 

 

  • Τα άτομα της ζωής

Ακριβώς κάτω από τους αριθμούς, οι οποίοι παρέχουν το κλειδί για την ερμηνεία του νοήματος, είναι ένας κατάλογος τεσσάρων αριθμών που δίνουν τους ατομικούς αριθμούς των πέντε χημικών στοιχείων από τα οποία αποτελείται το DNA και είναι τα κύρια στοιχεία σε όλα τα μόρια των ζωντανών πραγμάτων.  Από αριστερά προς τα δεξιά (με την ίδια σειρά που βρήκαμε στους παραπάνω αριθμούς) έχουμε:

Τα δυαδικά ψηφία “1” που αντιπροσωπεύουν αυτά τα πέντε στοιχεία, είναι χρωματισμένα με διαφορετικό τρόπο, ώστε να γίνουν πιο ευδιάκριτα. Του υδρογόνο είναι χρώματος γκρι, του άνθρακα λευκό, του αζώτου κυανό, του οξυγόνου κόκκινο και του φωσφόρου magenta.

 

  • Η Χημεία του DNA

Αυτό το τμήμα του μηνύματος προϋποθέτει ότι έχουμε καταλάβει την παραπάνω ενότητα και μας δίνει τα στοιχεία από τα οποία αποτελείται το DNA.

Οι χημικοί τύποι για τα μοριακά συστατικά του DNA δίδονται στον πίνακα στα αριστερά. Για να βοηθήσει στην ερμηνεία κάθε κωδικοποιημένου τύπου, η στήλη που δίνει τον αριθμό των ατόμων για κάθε στοιχείο χρωματίζεται με την αντίστοιχη στήλη στον κατάλογο των παραπάνω στοιχείων. Αφού υπολογίσουμε τα μόρια από τον κωδικοποιημένο τύπο (ο οποίος μπορεί να είναι δύσκολος, δεδομένου ότι μόνο ο αριθμός των ατόμων κάθε στοιχείου δίνεται χωρίς ένδειξη της δομής), μπορούμε να μάθουμε περισσότερα για τη συνολική δομή του DNA από όπου εμφανίζονται οι ομάδες εικόνα. Καταρχάς, παρατηρούμε ότι η ακολουθία δεοξυριβόζης-φωσφορικών επαναλαμβάνεται δύο φορές τόσο στην αριστερή όσο και στην δεξιά πλευρά της εικόνας. Σε κάποιον εξοικειωμένο με πολυμερή, αυτό υποδηλώνει ότι η αλυσίδα μπορεί να έχει αυθαίρετο μήκος, με τη βασική μονάδα να επαναλαμβάνεται ξανά και ξανά.

Τα συμπληρωματικά ζεύγη βάσεων φαίνονται συνδεδεμένα με τις ομάδες δεοξυριβόζης.

Εάν ο αποδέκτης του μηνύματος κατάφερε να καταλάβει τον δομικό τύπο για κάθε μία από τις ομάδες, η περαιτέρω διερεύνηση της χημείας θα αποκάλυπτε ότι αυτοί ήταν οι μόνοι δυνατοί συνδυασμοί και συνεπώς υποδεικνύει ότι το DNA είναι ένα μόριο που μπορεί να αποθηκεύσει ένα μεγάλο όγκο δεδομένων σε κωδικοποιημένα μορφή (ο γενετικός κώδικας) καθιστώντας δυνατή την κληρονομικότητακαι την εξέλιξη.

 

 

 

  • Η Δομή του DNA και το Μέγεθος του Ανθρώπινου Γονιδιώματος

 

Κάτω από τους τύπους για το DNA είναι ένα σχηματικό σχήμα που σημαίνει ότι η δομή του είναι διπλή έλικα. Υποθέτοντας ότι οι εξωγήινοι γνωρίζουν κάποια χημεία, αυτό το σχήμα θα επιβεβαιώσει την ερμηνεία των μοριακών συνιστωσών που μόλις συνήγαγαν. Γνωρίζοντας το μόριο σχηματίζει μια ελικοειδή δομή θα παρείχε περιορισμούς χρήσιμους για τη μείωση της ασάφειας στη δομή των συστατικών του DNA. Για παράδειγμα, αν συνθέσουν το μόριο χρησιμοποιώντας αυτά τα συστατικά, θα δουν ότι το DNA όντως σχηματίζει μια διπλή έλικα, η οποία θα παρείχε ισχυρή επιβεβαίωση ότι η δομή του είχε αποκωδικοποιηθεί σωστά.

Στη μέση της έλικας είναι ένας αριθμός 32-bit, προσανατολισμένος κατά μήκος του άξονα της έλικας, που υποδηλώνει το μήκος του συνολικού μορίου. Ο αριθμός αυτός (περίπου έξι δισεκατομμύρια) δίνει τον κατά προσέγγιση αριθμό νουκλεοτιδίων στο ανθρώπινο γονιδίωμα.

 

 

  • Ανθρώπινη μορφή, μέγεθος και πληθυσμός

Ακριβώς κάτω από την έλικα είναι ένα σχέδιο που απεικονίζει έναν άνθρωπο (η τοποθέτηση αυτή υποδηλώνει τη σχέση μεταξύ του DNA και των ανθρώπων).

Αριστερά του αριθμού που αντιπροσωπεύει τον άνθρωπο είναι τα δυαδικά ψηφία 0111, που αντιπροσωπεύουν τον αριθμό 14 (θυμηθείτε, το λιγότερο σημαντικό κομμάτι, το 0, ξεκινάει δίπλα στον δείκτη ροζ θέσης). Ο αριθμός είναι γραμμένος στη μέση ενός “ράβδου” που έχει το ίδιο ύψος με τον άνθρωπο. Αυτό μεταφράζεται πως υποδηλώνει το ύψος του ανθρώπου. Έτσι ο άνθρωπος είναι 14 μονάδες ψηλός. Τι μονάδες όμως; Ο εξωγήινος πρέπει να υπολογίσει τη μονάδα μήκους στην οποία αναφέρεται η τιμή 14. Η μόνη δυνατή επιλογή κλίμακας βασίζεται στην καθολικότητα της ταχύτητας του φωτός c. Στις μονάδες μας, είναι c = 300000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Δεδομένου ότι το σήμα μεταδόθηκε στη συχνότητα f = 2380 Mhz, ο παραλήπτης γνωρίζει το μήκος κύματος του ληφθέντος μηνύματος.  L = c / f = 12,6 εκατοστά, που ισούται με μία μονάδα μας. Αυτό παρέχει μια κλίμακα μέτρησης μήκους για τον παραλήπτη, εφόσον δεκατέσσερις από αυτές τις μονάδες είναι 176 εκ. (τόσο είναι ακριβώς το ύψος του Frank Drake).

Στα δεξιά του αριθμού είναι ένας άλλος αριθμός 32-bit, ο οποίος αντιστοιχεί στο τέσσερα δισεκατομμύρια, που προορίζονται να δώσουν τον κατά προσέγγιση ανθρώπινο πληθυσμό (τόσος ήταν περίπου ο ανθρώπινος πληθυσμός το 1974 – σήμερα ο ανθρώπινος πληθυσμός είναι περίπου 7,45 δισεκατομμύρια).

 

  • Το ηλιακό σύστημα

Το επόμενο κομμάτι του μηνύματος είναι μια σχηματική απεικόνιση του Ηλιακού μας συστήματος, το οποίο είναι χρωματισμένο για να είναι σαφέστεροι οι πλανήτες που απεικονίζονται. Οι γίγαντες του φυσικού αερίου είναι όλοι μεγαλύτεροι από τους γήινους πλανήτες, με τον Δία και τον Κρόνο να δείχνουν ότι είναι μεγαλύτεροι από τον Ουράνιο και τον Ποσειδώνα στα δεξιά τους. Η Γη εμφανίζεται ακριβώς κάτω από την εικόνα του ανθρώπου και αντισταθμίζεται προς αυτή την κατεύθυνση, αναγνωρίζοντάς την ως τον πλανήτη όπου ζουν οι άνθρωποι (τρίτος βράχος από τον Ήλιο).

 

  • Η κεραία

Το τελικό στοιχείο είναι μια απεικόνιση της κεραίας Arecibo που χρησιμοποιήθηκε για τη μετάδοση του μηνύματος (με ράβδους διαστάσεων, όπως χρησιμοποιείται με την απεικόνιση της ανθρώπινης μορφής) και ένας αριθμό στο κάτω μέρος που δίνει το κατά προσέγγιση μέγεθος της στο δυαδικό σύστημα 100101111110 (εδώ διαβάζοντας τον κανονικό τρόπο από τη ροζ θέση ο δείκτης είναι το κάτω δεξιά εικονοστοιχείο του αριθμού μεταξύ των γραμμών διαστάσεων). Οι 2430 μονάδες επί το μήκος κύματος 12,6 εκατοστών. Αυτό δίνει το μέγεθος της κεραίας ως 30.618 εκατοστά ή περίπου 306 μέτρα.

 

 

 

 

Πηγές:

  • Οι φωτογραφίες που δεν έχουν πηγή προέρχονται από το physics.utah.edu
  • physics.utah.edu  άρθρο  “The Arecibo Message”
  • strangerdimensions.com  άρθρο  “the arecibo message”
  • wikipedia.org

 

Go to Top