Δευτέρα, 21 Δεκεμβρίου 2015

Η ανθρωπότητα... ακούει το Σύμπαν

Όταν στις αρχές Δεκεμβρίου το διαστημόπλοιο LISA Pathfinder άφηνε πίσω του τη Γη για να διακριβώσει το πώς μια μελλοντική αποστολή θα μπορούσε να ερευνήσει για βαρυτικά κύματα - μια από τις πιο εντυπωσιακές προβλέψεις της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας που «κλείνει» φέτος τα 100 χρόνια- ο Αλμπερτ Αϊνστάιν θα χαμογελούσε σίγουρα με ικανοποίηση.
Όπως μαρτυρά και το όνομά της, η αποστολή LISA Pathfinder έχει σκοπό να ανοίξει τον δρόμο για την αποστολή eLISA, η οποία αναμένεται να ξεκινήσει το ταξίδι της σε περίπου 20 χρόνια. Είναι ασυνήθιστο να γίνεται μια δοκιμαστική αποστολή στο Διάστημα, όμως ασυνήθιστες έρευνες απαιτούν και ασυνήθιστες προσεγγίσεις.

Σε περίπου δύο μήνες, όταν το διαστημόπλοιο θα έχει φτάσει σε απόσταση 1,5 εκατ. χιλιομέτρων από τη Γη προς την κατεύθυνση του Ηλιου οι επιστήμονες, πρώτα της ESA και μετά της NASA, θα είναι σε «συναγερμό». Μόλις 90 ημέρες θα έχει η κάθε Υπηρεσία στη διάθεσή της για να πραγματοποιήσει τα πειράματά της και να συγκεντρώσει τα απαραίτητα δεδομένα ώστε να αξιολογήσει τελικά εάν είναι δυνατό μια αποστολή σχεδιασμένη κατ’ αυτόν τον τρόπο να φέρει αποτελέσματα, ανιχνεύοντας βαρυτικά κύματα.
Ο δρ Μάρτιν Χέγουιτσον, αστροφυσικός και επικεφαλής της επιστημονικής ομάδας ανάλυσης δεδομένων του LISA Pathfinder, μιλάει στην «Κ» για τον σχεδιασμό αυτής της πρωτοπόρας δοκιμαστικής αποστολής και τις ελπίδες των επιστημόνων για το μέλλον.

– Γιατί ήταν απαραίτητη μια διαστημική αποστολή και δεν αρκούσαν τα πειράματα στο έδαφος;
– Δεν είναι πολλές οι περιπτώσεις στις οποίες δεν μπορούν να δοκιμαστούν τα πάντα στο έδαφος. Ομως, όταν έχεις να κάνεις με τη βαρύτητα, τότε πρέπει σίγουρα να βγεις στο Διάστημα. Η γενική ιδέα της αποστολής είναι να διαπιστωθεί εάν κάποιες συγκεκριμένες τεχνολογίες, οι οποίες είναι απαραίτητες για τη δημιουργία ενός διαστημικού παρατηρητηρίου βαρυτικών κυμάτων, λειτουργούν και πώς μπορούν να βελτιωθούν. Συγκεκριμένα θα εξετάσουμε την ικανότητά μας να θέσουμε δύο δοκιμαστικές μάζες σε ελεύθερη πτώση. Είναι ένα πρωτοπόρο εγχείρημα. Είναι η πρώτη φορά που η ανθρωπότητα επιχειρεί να φτιάξει ένα εργαστήριο φυσικής στο Διάστημα.

– Πώς μπορούν δύο δοκιμαστικές μάζες να ανιχνεύσουν βαρυτικά κύματα;
– Για να γίνει αυτό, πρέπει να βρούμε έναν τρόπο να μετρήσουμε της αλλαγές στον χωρόχρονο, δηλαδή την ακριβή απόσταση μεταξύ δύο απομακρυσμένων αντικειμένων και στη συνέχεια την αλλαγή που προκαλεί σε αυτή την απόσταση το πέρασμα ενός βαρυτικού κύματος ανάμεσά τους. Συγκεκριμένα, μέσα στο LISA Pathfinder μεταφέρουμε δύο δοκιμαστικές μάζες σε σχήμα κύβου, βάρους δύο κιλών και πλευράς τεσσάρων εκατοστών, φτιαγμένες από χρυσό και πλατίνα. Οι μάζες αιωρούνται η κάθε μια μέσα σε ένα προστατευτικό κέλυφος όπου υπάρχουν ανιχνευτές που καταγράφουν ανά πάσα στιγμή την παραμικρή μετακίνηση που αυτές υφίστανται. Σκοπός μας είναι να διασφαλίσουμε ότι δεν ασκείται κανενός είδους δύναμη πάνω στις μάζες, ώστε πράγματι να είναι σαν να αιωρούνται στο Διάστημα. Αυτό το κουτί ίσως να αποτελεί το πιο ήσυχο μέρος του ηλιακού μας συστήματος.

– Η προσπάθεια να ανιχνευτούν βαρυτικά κύματα από τη Γη έχει ξεκινήσει εδώ και δεκαετίες, αλλά δεν έχει στεφθεί με επιτυχία. Τι ελπίδες προσφέρει μια διαστημική αποστολή;
– Δύο πράγματα συμβαίνουν όταν βγαίνει κανείς στο Διάστημα. Πρώτον απομακρύνεσαι από τη Γη, της οποίας το βαρυτικό πεδίο σείεται συνεχώς εξαιτίας της κίνησης των πλανητικών μαζών. Δεύτερον, στο Διάστημα έχει κανείς στη διάθεσή του μεγαλύτερο χώρο για να φτιάξει μακρύτερους ανιχνευτές. Κατ’ αυτόν τον τρόπο δεν χρειάζεται το όργανo να είναι τόσο ακριβές στις μετρήσεις του, διότι μεγαλώνοντας την απόσταση μεταξύ των μαζών το σήμα ενισχύεται.

Η επιθυμητή πληροφορία
– Ποιος είναι ο σχεδιασμός του παρατηρητηρίου eLISA;
– Στο τελικό όργανο LISA θα υπάρχουν τρεις δοκιμαστικές μάζες σε απόσταση πέντε χιλιομέτρων η μια από την άλλη, σχηματίζοντας ένα τρίγωνο. Κάθε μια από αυτές τις μάζες θα είναι συνδεδεμένη με ένα δορυφόρο εξοπλισμένο με τεχνολογία λέιζερ, με τον οποίο θα μετρείται συνεχώς η σχετική απόσταση μεταξύ των τριών μαζών και οι αλλαγές που προκαλούνται σε αυτή την απόσταση από την ύπαρξη βαρυτικών κυμάτων. Αυτή είναι η πληροφορία που προσπαθούμε να εξαγάγουμε.

– Ποιες είναι οι πηγές των βαρυτικών κυμάτων που ελπίζετε να ανιχνεύσετε με το eLISA;
– Τα βαρυτικά κύματα που ελπίζουμε ότι θα εντοπίσουμε προέρχονται από μεγάλα αστροφυσικά γεγονότα του σύμπαντος. Η πιο κλασική πηγή από την οποία περιμένουμε να λάβουμε ένα μεγάλο και καθαρό σήμα είναι η συγχώνευση τεράστιων μαύρων τρυπών στα κέντρα των γαλαξιών. Επίσης, μεγάλα και συμπαγή αντικείμενα που περιστρέφονται γύρω από μια μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός γαλαξία - όπως στην περίπτωση του δικού μας γαλαξία- παράγουν, επίσης, σήματα που ελπίζουμε να είμαστε σε θέση να ανιχνεύσουμε στο μέλλον. Υπάρχουν επιστήμονες που εξετάζουν ακόμα και το ενδεχόμενο να «δούμε» απομεινάρια από την πολύ νεαρή ηλικία του σύμπαντος. Υπάρχει μια ολόκληρη ζούγκλα τέτοιων αστροφυσικών συστημάτων που θα περίμενε κανείς να ανιχνεύσει με ένα τέτοιο διαστημικό παρατηρητήριο.

– Τι θα αλλάξει στην αστρονομία από την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων;
– Θα υπάρξει επανάσταση στην αστρονομία, όμοια με εκείνη που έφερε η εφεύρεση του τηλεσκοπίου. Γνωρίζουμε ότι ένα μόνο πολύ μικρό κομμάτι του σύμπαντος είναι ορατό, όλο το υπόλοιπο βρίσκεται στο σκοτάδι. Ολη αυτή η αόρατη σκοτεινή ύλη, την οποία δεν μπορούμε να δούμε σήμερα, θα μας φανερωθεί με τη βοήθεια των βαρυτικών κυμάτων. Με το φως κοιτάζουμε το σύμπαν, με τα βαρυτικά κύματα θα το ακούμε. Θα αποκτήσουμε δηλαδή μια εντελώς καινούργια αίσθηση στην κατανόηση του σύμπαντος. Οπως μου είπε πρόσφατα ένας συνάδελφός μου, θα είναι σαν να κοιτάς την εικόνα ενός τροπικού δάσους βροχής, και ξαφνικά να ανοίγεις τον ήχο και να ακούς όλα αυτά που συμβαίνουν μέσα σε αυτό.

Ο δρ Μάρτιν Χέγουιτσον είναι ερευνητής στο Ινστιτούτο Max Planck για τη Βαρυτική Φυσική (Ινστιτούτο Αλμπερτ Αϊνστάιν) και στο Πανεπιστήμιο Λάιμπνιτς του Αννόβερου.


Δημοσίευση σχολίου

Άλλα θέματα

Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...