Mechanizm z Antykithiry – czy fale grawitacyjne pomogą odkryć jego tajemnicę?

Techniki opracowane w celu analizy fal grawitacyjnych pomogły rzucić nowe światło na działanie najstarszego znanego komputera analogowego, jakim jest Mechanizm z Antykithiry.

Mechanizm z Antykithiry

.Astronomowie z University of Glasgow wykorzystali techniki modelowania statystycznego opracowane do analizy fal grawitacyjnych w celu ustalenia prawdopodobnej liczby dziur w jednym z pękniętych pierścieni starożytnego artefaktu, zwanego jako Mechanizm z Antykithiry.

Naukowcy dostarczyli nowych dowodów na to, że jeden z elementów Mechanizm z Antykithiry był najprawdopodobniej używany do śledzenia greckiego roku księżycowego, jak również jest świadectwem niezwykłego kunsztu starożytnych Greków.

Mechanizm został odkryty w 1901 roku przez nurków badających zatopiony wrak statku w pobliżu egejskiej wyspy Andikitiry. Chociaż niezwykłe urządzenie wielkości pudełka po butach rozpadło się na fragmenty i uległo erozji, zawiera złożone połączenia kół zębatych, które były niezwykle misternie obrobione.

Dziesięciolecia badań i analiz pozwoliły ustalić badaczom, że mechanizm pochodzi z II wieku p.n.e. i funkcjonował jako rodzaj ręcznie obsługiwanego mechanicznego komputera. Zewnętrzne tarcze połączone z wewnętrznymi kołami zębatymi pozwalały starożytnym przewidywać zaćmienia i obliczać astronomiczne pozycje planet w danym dniu z dokładnością niespotykaną w żadnym innym znanym współczesnym urządzeniu.

W 2020 roku nowe zdjęcia rentgenowskie jednego z pierścieni mechanizmu, znanego jako pierścień kalendarza, ujawniły nowe szczegóły regularnie rozmieszczonych otworów, które znajdują się pod nim. Ponieważ jednak pierścień był złamany i niekompletny, nie było jasne dla naukowców, ile otworów znajdowało się tam pierwotnie. Wstępna analiza przeprowadzona przez badacza Antikythery Chrisa Budiselica sugerowała, że prawdopodobnie było ich od 347 do 367.

Tajemnice pierścienia kalendarza

.W najnowszym badaniu, opublikowanym w Horological Journal, naukowcy z University of Glasgow, wykorzystali dwie techniki analizy statystycznej, aby ujawnić nowe szczegóły dotyczące pierścienia kalendarza.

Pokazują one, że jest znacznie bardziej prawdopodobne, że pierścień miał 354 otwory, odpowiadające kalendarzowi księżycowemu, niż 365 otworów, które byłyby zgodne z kalendarzem egipskim. Analiza wskazała również, że 354 otwory są setki razy bardziej prawdopodobne niż pierścień z 360 otworami, który poprzednie badania sugerowały jako możliwą liczbę.

Astronomowie wykorzystali technikę zwaną analizą bayesowską, która wykorzystuje prawdopodobieństwo do ilościowego określenia niepewności w oparciu o niekompletne dane, aby obliczyć prawdopodobną liczbę otworów w mechanizmie, wykorzystując pozycje ocalałych otworów i rozmieszczenie sześciu ocalałych fragmentów pierścienia. Wyniki wykazały dowody na to, że pierścień kalendarza mechanizmu zawierał 354 lub 355 otwory.

Kolejno naukowcy zaadaptowali te techniki do analizy sygnałów odbieranych przez detektory fal grawitacyjnych LIGO, które mierzą drobne zmarszczki w czasoprzestrzeni, spowodowane masywnymi wydarzeniami astronomicznymi, takimi jak zderzenia czarnych dziur, gdy przechodzą one przez Ziemię, w celu zbadania pierścienia kalendarza.

Próbkowanie Monte Carlo łańcuchami Markowa (klasa algorytmów próbkowania z rozkładu prawdopodobieństwa) i zagnieżdżone metody próbkowania (obliczeniowe podejście do problemów statystyki bayesowskiej polegających na porównywaniu modeli i generowaniu próbek z rozkładów potomnych), dostarczyło badaczom kompleksowego zestawu wyników probabilistycznych, sugerując, że pierścień najprawdopodobniej zawierał 354 lub 355 otworów w okręgu o promieniu 77,1 mm, z niepewnością około 1/3 mm. Okazało się również, że otwory zostały precyzyjnie rozmieszczone z niezwykłą dokładnością, ze średnią różnicą promieniową wynoszącą zaledwie 0,028 mm między każdym otworem.

„Poprzednie badania sugerowały, że pierścień kalendarza prawdopodobnie śledził kalendarz księżycowy, ale podwójne techniki, które zastosowaliśmy w tej pracy, znacznie zwiększają prawdopodobieństwo, że tak właśnie było. Dało mi to nowe uznanie dla Mechanizmu z Antykithiryoraz pracy i staranności, jaką greccy rzemieślnicy włożyli w jego wykonanie – precyzja rozmieszczenia otworów wymagałaby bardzo dokładnych technik pomiarowych i niewiarygodnie stabilnej ręki, aby je wybić” – twierdzi dr. Joseph Bayley z University of Glasgow.

„To zgrabna symetria, że dostosowaliśmy techniki, których używamy dziś do badania Wszechświata, aby lepiej zrozumieć mechanizm, który pomógł ludziom śledzić niebo prawie dwa tysiące lat temu. Mamy nadzieję, że nasze odkrycia dotyczące Mechanizmu z Antykithiry, pomogą pogłębić nasze zrozumienie tego, jak to niezwykłe urządzenie zostało wykonane i używane przez Greków” – podsumowuje prof. Graham Woan.

Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy

.Członek Polskiego Towarzystwa Astronomicznego, Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI, na łamach „Wszystko co Najważniejsze” twierdzi, że: „Pod koniec swojego życia gwiazda wykonuje gwałtowne oscylacje. W skali setek lub tysięcy lat doznaje gwałtownych rozprężeń, staje się wyraźnie większa i chłodniejsza, a następnie się kurczy. Jej powierzchniowe obszary są przyciągane zbyt słabo i „odlatują” od niej. Rozpad następuje warstwowo. Trwa to przez tysiące lat. Jedyne, co pozostaje, to jądro, biały karzeł złożony z węgla i tlenu, otoczony przez gaz, który powstaje w procesie odpadania warstw”.

„Mniejsze gwiazdy kończą swój żywot na etapie spalania węgla i tlenu. Gwiazdy masywniejsze są tak ciężkie, że w pozostających z nich białych karłach dochodzi do takiego wzrostu temperatury, że nawet tlen i węgiel spalają się i przechodzą w kolejne pierwiastki. Gwiazda staje się czerwonym nadolbrzymem. Na samym końcu tego procesu, bezpośrednio przed eksplozją supernowej, w jej jądrze pojawia się żelazo. Od tego momentu gwiazda nie może generować więcej energii. Po raz kolejny dochodzi do stanu krytycznego w jej życiu – zaczyna się rozpadać”.

„W pewnym momencie w jądrze robi się tak gęsto, że nawet elektrony pełzające wokół atomów żelaza nie mogą już dłużej tego robić. Zaczyna się proces neutronizacji materii. Elektrony wnikają w jądro atomów i zamieniają protony w neutrony. Żelazo zostaje zniszczone – powstaje gwiazda neutronowa”.

„Jądro gwiazdy neutronowej kurczy się i jednocześnie staje się sprężyste. Odbija się od zewnętrznej materii gwiazdy jak piłka. Powoduje to powstanie dużej fali uderzeniowej. Napór materii z zewnątrz jest tak duży, że powoduje zatrzymanie fali uderzeniowej w miejscu, w wyniku czego gwiazda zaczyna się niebywale rozgrzewać. Wskutek tego wybuchowego, deflagracyjnego spalania się powstaje duża część układu okresowego pierwiastków. Materia po śmierci gwiazdy, składająca się z pierwiastków ciężkich, może zasilić nowo powstające gwiazdy i planety”.

„Pierwiastki, z których się składamy, na przykład węgiel, azot i tlen, powstają dzięki śmierci mało masywnych gwiazd, jak nasze Słońce. W wyniku eksplozji supernowej powstaje tlen. Nasze ukochane złoto i srebro są efektem procesu jeszcze rzadszego – „zlania się” dwóch gwiazd neutronowych. Każdy atom węgla, tlenu i azotu w naszym ciele – kiedyś był obecny we wnętrzu gwiazdy. Bez nich nie moglibyśmy zaistnieć. Nasze życie powstało za sprawą gwiazd” – pisze Piotr KOŁACZEK-SZYMAŃSKI w tekście „Z gwiazd powstaliśmy, w gwiazdy się obrócimy„.

Oprac. EG