Τα μυστικά του σύμπαντος «περνούν» από τον Σκίνακα
Τρία κορυφαία διεθνή πειράματα, με επίκεντρο το Ινστιτούτο Αστροφυσικής του ΙΤΕ, το Πανεπιστήμιο Κρήτης και το Αστεροσκοπείο στον Σκίνακα του Ψηλορείτη,
Το “Άγιο Δισκοπότηρο” της Κοσμολογίας αναζητούν οι επιστήμονες από την Κρήτη, προσπαθώντας να λύσουν τρία από τα πιο εντυπωσιακά μυστήρια του σύμπαντος. Με σημείο αναφοράς το Αστεροσκοπείο στον Σκίνακα του Ψηλορείτη και το νεοσύστατο Ινστιτούτο Αστροφυσικής του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας, δύο αστροφυσικοί στο Πανεπιστήμιο Κρήτης, ο κ. Κώστας Τάσσης και η κ. Βάσω Παυλίδου, φιλοδοξούν να βρουν απαντήσεις που θα ξεκλειδώσουν το αρχαίο σεντούκι του θησαυρού της γνώσης, από το πρώτο ταξίδι του φωτός που μεταφέρει μαζί του τα μυστικά της γέννησης των πάντων, έως τις τερατώδεις μαύρες τρύπες και τα αινιγματικά πανίσχυρα ενεργητικά σωματίδια που υπάρχουν στο σύμπαν.
Οι ερωτήσεις δίνουν το στίγμα των τριών αυτών διεθνών πειραμάτων, που έχουν ήδη προκαλέσει το ενδιαφέρον της παγκόσμιας επιστημονικής κοινότητας και έχουν τοποθετήσει την Κρήτη στην “καρδιά” της “αρχαιολογίας” του σύμπαντος και της αποκρυπτογράφησης των μυστικών του κόσμου. Δεν είναι τυχαία, άλλωστε, τα ονόματα των δύο από αυτά, του PASIPHAE, που παραπέμπει στην Πασιφάη, την κόρη του Ήλιου και της νύμφης Περσηίδος, αδερφής του Πέρση, του Αιήτη και της Κίρκης και συζύγου του βασιλιά της Κρήτης Μίνωα, και του PHAESTOS, που βεβαίως αναφέρεται σε ένα από τα μεγάλα ανακτορικά κέντρα της μινωικής Κρήτης, τη Φαιστό.
Τα δύο αυτά πειράματα, μαζί με το τρίτο που φέρει το όνομα Robopol (Robotic Polarimeter) συνδέονται μεταξύ τους και έχουν σαν κοινή συνισταμένη το μαγνητικό πεδίο που κρατάει το “κλειδί” για την αποκάλυψη των μυστικών που αναζητούν οι επιστήμονες, ενώ το όργανο που χρησιμοποιήθηκε για το Robopol αξιοποιείται και για το PHAESTOS, αλλά και για τις προπαρασκευαστικές παρατηρήσεις του PASIPHAE.
Δραπέτες από μαύρες τρύπες
Το Robopol, το οποίο ξεκίνησε το 2013, είναι το μόνο από τα τρία προγράμματα που έχουν ολοκληρωθεί και έχει παράξει εντυπωσιακά αποτελέσματα. Μετράει ήδη 27 δημοσιεύσεις σε έγκριτα διεθνή επιστημονικά περιοδικά και πάνω από 400 αναφορές σε άλλες ερευνητικές δουλειές. Όπως μας εξήγησε η συντονίστρια του πειράματος, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Κρήτης και το Ινστιτούτο Αστροφυσικής του ΙΤΕ κ. Βάσω Παυλίδου, ο βασικός στόχος του είναι η μελέτη των πιδάκων αερίου που εκτοξεύονται από υπερμαζικές μαύρες τρύπες στα κέντρα των γαλαξιών. Πώς όμως είναι δυνατόν να μπορεί κάτι να διαφύγει από το θανατηφόρο σφιχταγκάλιασμα μιας μαύρης τρύπας, από το οποίο ούτε καν το φως δεν μπορεί να γλιτώσει, ενώ ακόμα και ο ίδιος ο χρόνος χάνει την παντοδυναμία του;
Στην απορία μας αυτή η κ. Παυλίδου μάς απάντησε με μια “ξενάγηση” σε αυτά τα αινιγματικά αντικείμενα, που μόλις πρόσφατα βρέθηκαν στο επίκεντρο του παγκόσμιου ενδιαφέροντος χάρη στην πρώτη φωτογράφηση μαύρης τρύπας που έγινε ποτέ. Αυτό που γνωρίζουμε είναι ότι στο σύμπαν υπάρχουν μαύρες τρύπες απομεινάρια γιγαντιαίων αστέρων, που πέθαναν και νικημένα από τη βαρύτητα κατέρρευσαν, με αποτέλεσμα το υλικό τους να συμπιεστεί περισσότερο ακόμα και από εκείνο ενός αστέρα νετρονίων. Αυτές οι μαύρες τρύπες είναι σχετικά μικρές και ταπεινές, με μάζα μερικές φορές μόνον μεγαλύτερη από αυτήν του Ήλιου. Κάποιες άλλες όμως, ειδικά εκείνες που βρίσκονται στο κέντρο των γαλαξιών, μπορεί να έχουν μέγεθος δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερο από τη μάζα του Ήλιου.
Αν στη γειτονιά της μαύρης τρύπας υπάρχει διαθέσιμο αέριο, αυτό καταβροχθίζεται από τη μαύρη τρύπα. Ένα μέρος του όμως καταφέρνει να γλιτώσει και εκτοξεύεται σε μεγάλες αποστάσεις σαν πίδακας, με ταχύτητα που ξεπερνάει εκείνη του φωτός. Και εκεί βρίσκεται η “καρδιά” του γρίφου. Ποιος είναι εκείνος ο παράγοντας που καθορίζει τη μορφή αυτών των πιδάκων και τη συμπεριφορά τους; Το αέριο αυτό που αποτελεί τον πρώτο “λίθο” στην οικοδόμηση των αστεριών συνεχίζει τη διαδρομή του στον χώρο και τον χρόνο ακόμα και μετά τον θάνατο των αστέρων, ως ανακυκλώσιμο υλικό που θα συμβάλλει στην οικοδόμηση νέων αστεριών. Πρόκειται για αέριο που είτε έχει ξεμείνει από τη Μεγάλη Έκρηξη, το Big Bang, και το οποίο “καταναλώνεται” από τον γαλαξία σε μια αργή διαδικασία, είτε αποτελεί προϊόν “κανιβαλισμού”, όπου ο ένας γαλαξίας “τρώει” το αέριο που κλέβει από έναν άλλο.
Οι επιστήμονες προσπαθούν να λύσουν το μυστήριο κοιτώντας το μαγνητικό πεδίο, το οποίο φαίνεται ότι μπορεί να δώσει την απάντηση. Τα πάντα περιστρέφονται γύρω από τον εαυτό τους, άρα και οι μαύρες τρύπες ακολουθώντας το μοτίβο του συστήματος από το οποίο προήλθαν. Φαίνεται όμως ότι ορισμένες από τις μαύρες τρύπες “φρενάρουν” λόγω της δράσης του μαγνητικού πεδίου. Και αυτό το “φρενάρισμα” θα μπορούσε να είναι ο τρόπος με τον οποίο το αέριο ξεφεύγει από τη θανάσιμη παγίδα της μαύρης τρύπας και αντί να καταβροχθιστεί από εκείνη, εκτινάσσεται με τη μορφή πίδακα. Η δε ενέργεια που παράγεται είναι ικανή να φωτίσει τον πίδακα και άρα εκείνος να γίνει ορατός.
Και εδώ βρίσκεται μια από τις πιο εντυπωσιακές στιγμές της πρόσφατης επιστημονικής ανακάλυψης, της πρώτης φωτογράφησης μαύρης τρύπας, καθώς αποτυπώθηκε η “κεντρική μηχανή” ενός από τους πιο εντυπωσιακούς από αυτούς τους πίδακες που βρίσκεται πιο κοντά στον “ορίζοντα γεγονότων”, το “σύνορο” πέρα από το οποίο τίποτα δεν μπορεί να ξεφύγει από τη μαύρη τρύπα.
Το μυστήριο της... “Φαιστού”
Το δεύτερο από τα διεθνή πειράματα που χρησιμοποιεί τον εξοπλισμό που αξιοποιήθηκε στο Robopol είναι το PHAESTOS, δηλαδή “Φαιστός”, με επικεφαλής επίσης την κ. Βάσω Παυλίδου. Ο στόχος του είναι η αναζήτηση της προέλευσης των μυστηριωδών “ενεργητικών σωματιδίων” μιας ασύλληπτης πηγής ενέργειας, την οποία αποτελούν πρωτόνια από πυρήνες αζώτου, άνθρακα και άλλων υλικών με τη μορφή και την πηγή των οποίων να είναι αρκετά αινιγματική.
Για να αντιληφθούμε τη δύναμη που κρύβουν αυτά τα μικροσκοπικά σωματίδια, είναι χαρακτηριστική η παρομοίωση που χρησιμοποίησε η κ. Παυλίδου. Η ενέργεια που κουβαλάει ένα μόνο από αυτά τα πρωτόνια είναι αντίστοιχη με εκείνη που παράγει ένα μπαλάκι του τένις την ώρα που πετάγεται από τον αθλητή. Πρόκειται για πολύ περίεργα σωματίδια, για τα οποία οι επιστήμονες δε γνωρίζουν ποιο σύστημα τα δημιούργησε, από πού έρχονται και πού πηγαίνουν. Ή γιατί έχουν τόσο υψηλή ενέργεια και τι θα μπορούσαν να μας “πουν” για την ιστορία και τη δύναμή τους; Μην ανησυχείτε πάντως. Αν και κυκλοφορούν... ελεύθερα στο σύμπαν, ακόμα και στην αστρική “γειτονιά” μας, δεν είναι επικίνδυνα καθώς ανιχνεύεται ένα τέτοιο σωματίδιο ανά τετραγωνικό χιλιόμετρο κάθε... αιώνα!
Καθώς για τη μελέτη τους θα απαιτούνταν τεράστιες εγκαταστάσεις και ενέργεια ακόμα μεγαλύτερη από αυτή που χρησιμοποιεί το CERN, απαιτείται μια προσέγγιση διά της... πλαγίας! “Κλειδί” και σε αυτή την περίπτωση αποτελεί το μαγνητικό πεδίο. Σε αντίθεση με τα φωτόνια, που κινούνται σε ευθεία, τα φορτισμένα σωματίδια που αποκαλούμε πρωτόνια, όταν περνούν με αυτές τις εντυπωσιακές ταχύτητες μέσα από μαγνητικά πεδία, δέχονται τις μαγνητικές δυνάμεις και αλλάζει η κατεύθυνσή τους. Δηλαδή μπορεί να τα βλέπουμε να έρχονται για παράδειγμα από τη Μεγάλη Άρκτο, όμως στην πραγματικότητα κατευθύνονται από αλλού και εκτρέπονται με τη δράση του μαγνητισμού. Έτσι, όπως μας εξήγησε η κ. Παυλίδου, το διεθνές πείραμα PHAESTOS, το οποίο η ίδια συντονίζει, εστιάζει στη μελέτη του μαγνητικού πεδίου του γαλαξία μας και την ανακατασκευή της πορείας αυτών των σωματιδίων, ώστε να διαπιστωθεί από πού προέρχονται. Φιλοδοξία των επιστημόνων είναι να γίνουν παρατηρήσεις και από το Αστεροσκοπείο του ΙΤΕ και του Πανεπιστημίου Κρήτης στον Σκίνακα του Ψηλορείτη, για τους σκοπούς του πειράματος.
Η “Πασιφάη” στις απαρχές του χώρου και του χρόνου
Σαν αρχαιολόγοι του σύμπαντος, οι επιστήμονες προσπαθούν να “διαβάσουν” την ιστορία του “ανασκάπτοντας” τα απομεινάρια της Μεγάλης Έκρηξης, του Big Bang, χαρτογραφώντας το μαγνητικό πεδίο του γαλαξία και αναζητώντας το αποτύπωμα των πρώτων στιγμών του σύμπαντος. Επικεφαλής αυτής της προσπάθειας με το όνομα PASIPHAE είναι ο αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο Κρήτης και το Ινστιτούτο Αστροφυσικής του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας κ. Κώστας Τάσσης.
Η πληροφορία που μας έρχεται από τις απαρχές του χώρου και του χρόνου, από τη στιγμή δηλαδή που το σύμπαν ψυχράθηκε μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και άρχισε να διαδίδεται το φως, είναι αυτή η “ακτινοβολία υποβάθρου” η οποία περιέχει εκείνο το αρχέγονο φως που ξεκίνησε να ταξιδεύει στο σύμπαν λίγο μετά το Big Bang, την πρώτη σπίθα που άναψε και οδήγησε στη δημιουργία του πληθωριστικού σύμπαντος, το οποίο έκτοτε διαστέλλεται. Όπως μας εξήγησε ο κ. Τάσσης, υπάρχουν θεωρητικές προβλέψεις για το σύμπαν, όπως αυτή του πληθωρισμού και της ταχείας διαστολής, που μπορούν να ελεγχθούν με παρατηρήσεις τις οποίες επιχειρούν πολλές ερευνητικές ομάδες από ολόκληρο τον κόσμο κοιτώντας ένα συγκεκριμένο μοτίβο πόλωσης από εκείνη την τελευταία ακτινοβολία. Ανεπιβεβαίωτη μένει μια πρόβλεψη, ότι ένα μοτίβο πόλωσης του φωτός μάς έρχεται από εκείνη την “απολιθωμένη ακτινοβολία” από το σύμπαν τη στιγμή του πληθωρισμού. Και αν αυτό επιβεβαιωθεί με το “Πασιφάη”, τότε ανοίγει ο δρόμος για να “δούμε” πίσω από την κουρτίνα του χρόνου την πρώτη στιγμή του σύμπαντος.
Υπάρχουν όμως δυο προβλήματα: Αφενός τέτοιες συνθήκες δεν μπορούν να εξεταστούν πειραματικά στο εργαστήριο και οι αστρονόμοι μπορούν να βασιστούν μόνο στις παρατηρήσεις. Για τον λόγο αυτό λαμβάνουν χώρα πολλά αντίστοιχα πειράματα, τα περισσότερα από τα οποία στην Ανταρκτική και το νότιο ημισφαίριο, όπου οι συνθήκες είναι πιο ιδανικές λόγω του ψυχρού κλίματος, με απουσία υγρασίας. Αφετέρου ο γαλαξίας, μέσα στον οποίο βρισκόμαστε οι ίδιοι ως παρατηρητές, έχει μαγνητικό πεδίο το οποίο λειτουργεί σαν πέπλο, το οποίο παρεμβάλλεται στην ακτινοβολία. Αυτό το εμπόδιο προσπαθεί να ξεπεράσει η πειραματική προσπάθεια του “Πασιφάη”, επιχειρώντας να χαρτογραφήσει τον γαλαξία μας και να “καθαρίσει” αυτό το πέπλο των παρεμβολών από το μαγνητικό πεδίο, ώστε να γίνει πιο διακριτό το “αποτύπωμα” των πρώτων στιγμών του σύμπαντος.
Για τους σκοπούς του εξαιρετικά σημαντικού αυτού πειράματος κατασκευάζονται δύο όργανα, τα οποία θα ξεκινήσουν τον επόμενο χρόνο τη χαρτογράφηση από το Αστεροσκοπείο στον Σκίνακα του Ψηλορείτη και από ένα αντίστοιχο στη Νότια Αφρική. Πρόκειται για μια διεθνή ερευνητική προσπάθεια, που θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ως η αναζήτηση του “Αγίου Δισκοπότηρου” της Κοσμολογίας, λόγω ακριβώς της σημασίας της με επίκεντρο την Κρήτη, με μια επιπλέον ιδιαιτερότητα, όπως σημείωσε ο κ. Τάσσης, ότι «δημιουργούμε την τεχνολογία που απαιτείται γι’ αυτόν τον σκοπό».
Η ταυτότητα των τριών πειραμάτων
Τα τρία αυτά πειράματα αποτελούν καρπό διεθνούς συνεργασίας με κορυφαία επιστημονικά κέντρα σε ολόκληρο τον κόσμο. Πιο αναλυτικά, για το Robopol συνεργάστηκαν από την Ελλάδα το ΙΤΕ και το Πανεπιστήμιο Κρήτης, από τις ΗΠΑ το γνωστό Πανεπιστήμιο Caltech, από τη Γερμανία το Ινστιτούτο Ραδιοαστρονομίας Max-Planck στη Βόνη, από την Πολωνία το Πανεπιστήμιο Νικόλαος Κοπέρνικος και από την Ινδία το Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics, στο Pune.
Για το πρόγραμμα PASIPHAE συνεργάστηκαν από την Ελλάδα το ΙΤΕ και το Ινστιτούτο Θεωρητικής και Υπολογιστικής Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης, από τις ΗΠΑ το Caltech, από την Ινδία το Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics, στο Pune, από τη Νότιο Αφρική το Νοτιοαφρικανικό Αστρονομικό Παρατηρητήριο και από τη Νορβηγία το Πανεπιστήμιο του Όσλο.
Τέλος, για το PHAESTOS, από την Ελλάδα επίσης το ITE και το Ινστιτούτο Θεωρητικής και Υπολογιστικής Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης, από τις ΗΠΑ το Caltech, το Goddard της NASA και το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις (University of Illinois at Urbana-Champaign, Purdue University), από την Αυστραλία το Εθνικό Αυστραλιανό Πανεπιστήμιο και από την Ινδία το Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics, στο Pune.
Οι Έλληνες ερευνητές
Ο Κώστας Τάσσης και η Βάσω Παυλίδου είναι αστροφυσικοί στο Πανεπιστήμιο Κρήτης και το Ινστιτούτο Αστροφυσικής του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας. Συζητούν μεταξύ τους για θέματα Αστρονομίας και Αστροφυσικής από το 1995. Σπούδασαν Φυσική στο Αριστοτέλειο Πανεπιστήμιο της Θεσσαλονίκης και πήραν διδακτορικό στην Αστρονομία από το Πανεπιστήμιο του Ιλινόις στις Ηνωμένες Πολιτείες. Εργάστηκαν ως μεταδιδακτορικοί υπότροφοι στις ΗΠΑ, στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο και στην Πασαντίνα της Καλιφόρνιας (ο Κώστας στο Εργαστήριο Αεριώθησης της ΝΑSΑ και η Βάσω στο Καλτέκ), και ως επισκέπτες ερευνητές στο Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ για τη Ραδιοαστρονομία στη Βόννη της Γερμανίας.
Από το 2012 βρίσκονται στην Κρήτη, όπου αυτή τη στιγμή υπηρετούν ως αναπληρωτές καθηγητές στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης στο Ηράκλειο. Ο Κώστας είναι επικεφαλής του διεθνούς πειράματος PASIPHAE, που χαρτογραφεί το μαγνητικό πεδίο του γαλαξία μας, αναζητώντας το αποτύπωμα των πρώτων στιγμών του σύμπαντος. Η Βάσω συντονίζει από το 2013 το διεθνές πείραμα Robopol, που μελετά πίδακες αερίου που εκτοξεύονται από υπερ-μαζικές μαύρες τρύπες στα κέντρα των γαλαξιών, και είναι επικεφαλής του διεθνούς πειράματος PHAESTOS, που αναζητά την προέλευση των πιο ενεργητικών σωματιδίων στο σύμπαν.
Ο Κώστας Τάσσης και η Βάσω Παυλίδου, εκτός από το πλούσιο ερευνητικό έργο, διδάσκουν στην πλατφόρμα του Mathesis των Πανεπιστημιακών Εκδόσεων του ΙΤΕ, το μάθημα “Ταξίδι στο Σύμπαν. Σταθμός πρώτος - Το ηλιακό μας σύστημα”, το οποίο εγκαινιάζει τον νέο κύκλο μαθημάτων “Εύρηκα-Εύρηκα”.
Σχόλια
Δημοσίευση σχολίου