Στ. Κατσανέβας : Ανακαλύπτουμε το «σκοτεινό» σύμπαν

της Λίνας Γιάνναρου από την Καθημερινή της Κυριακής

Σε μια εποχή χωρίς βεβαιότητες, με τον πλανήτη υπό σοβαρή δοκιμασία, όπου όλα μοιάζουν «στον αέρα», ο ουρανός προσφέρει θαλπωρή και ελπίδα.Αυτή την αίσθηση τουλάχιστον προκάλεσε σε εκατομμύρια πολίτες σε όλο τον κόσμο –εξοικειωμένων με τα της Κοσμολογίας και μη– η σπουδαία επιστημονική ανακάλυψη που ανακοινώθηκε προ ολίγων ημερών: ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων κατέγραψαν τη μεγαλύτερη σύγκρουση μελανών οπών μέχρι σήμερα, η οποία είχε λάβει χώρα πριν από… 7 δισ. χρόνια. Επιστήμη και τεχνολογία σε απόλυτο συγχρονισμό ήταν εκεί για να «πιάσουν» το «νήμα» που είχε αφήσει το σύμπαν από τότε που είχε τη μισή του ζωή. Πόσο συναρπαστική εποχή να ζεις.
Εδώ, στη μικρή Ελλάδα αισθανθήκαμε δέος αλλά και περηφάνια, καθώς κρίσιμο ρόλο στην ανακάλυψη είχε ο κορυφαίος Ελληνας επιστήμονας Σταύρος Κατσανέβας, καθηγητής στο Paris-Université και διευθυντής του European Gravitational Observatory (EGO) στην Πίζα, του ενός από τα μόλις τρία ερευνητικά κέντρα στον κόσμο και του μοναδικού στην Ευρώπη που διαθέτουν ανιχνευτή βαρυτικών κυμάτων.
«Σιγά σιγά θα αρχίσουμε να βλέπουμε όλο και περισσότερα τέτοια πράγματα, ανοίγουμε ένα παράθυρο σε ένα άγνωστο τοπίο», ήταν το πρώτο σχόλιο του κ. Κατσανέβα που λίγες ώρες αφότου ολοκλήρωσε την παγκόσμια ενημέρωση γύρω από την επιστημονική ανακάλυψη, αψηφώντας την κόπωση μιας μεγάλης μέρας, μίλησε στην «Κ».

Ο Σταύρος Κατσανέβας είναι καθηγητής στο Paris-Université και διευθυντής του European Gravitational Observatory (EGO) στην Πίζα.

«Γιατί είναι τόσο σημαντική λοιπόν η ανακάλυψη ενός τόσο βίαιου γεγονότος;» τον ρωτήσαμε. Ο κορυφαίος φυσικός δεν μπορεί παρά να πιάσει την ιστορία από την αρχή. «Εχουμε ζήσει τρεις εποχές στον τρόπο που βλέπαμε τον ουρανό. Την αρχαϊκή εποχή που προβάλλαμε τα γήινα στον ουρανό, τα ζώδια κ.λπ., την εποχή που ξεκινάει με τον Θαλή και φτάνει έως τις αρχές του 20ού αιώνα, αυτή της γεωμετροποίησης του σύμπαντος, και τέλος την εποχή από τα μέσα του 20ού αιώνα, όταν χάρη στην εξέλιξη των οργάνων μας, επεκτείνουμε τους τρόπους αντίληψης του σύμπαντος πέρα από το οπτικό σήμα. Αρχίζουμε να ανιχνεύουμε νέους “κοσμικούς αγγελιοφόρους”, τα ραδιοκύματα, τις ακτίνες Χ και γ, τις κοσμικές ακτίνες, τα νετρίνα, τα βαρυτικά κύματα. Ανακαλύπτουμε έτσι τα “σκοτεινά” και βίαια μέρη του σύμπαντος. Το σύμπαν σταματά να είναι μονάχα μια εικόνα, ένα σύνολο γεωμετρικών σημείων. Βλέπουμε εκρήξεις σουπερνόβα, κοσμικούς πίδακες, σύντομες λάμψεις μεγάλης ενέργειας, ανιχνεύουμε έμμεσα την ύπαρξη μελανών οπών με μάζα εκατομμυρίων ήλιων στο κέντρο των γαλαξιών, παλλόμενους αστέρες νετρονίων… Δυναμικά φαινόμενα όπου η φυσική του απειροστού των πυρήνων και των σωματιδίων παίζει κυρίαρχο ρόλο. Ξαφνικά ο ουρανός γίνεται ένα τοπίο παράξενο, ένα μέρος όπου συμβαίνουν πράγματα. Τα βίαια γεγονότα δεν είναι εξαιρέσεις, παίζουν ρόλο στη δόμηση του σύμπαντος».
Φυσικά, ακόμα και ένα βίαιο φαινόμενο όπως αυτό (οι δύο μαύρες τρύπες που συγκρούστηκαν είχαν μάζες περίπου 65 και 85 φορές μεγαλύτερες από αυτή του Ηλιου, ενώ από την ένωσή τους προέκυψε μαύρη τρύπα μάζας όσο 142 ήλιοι) είναι εξαιρετικά δύσκολο να ανιχνευτεί. Οπως λέει ο κ. Κατσανέβας, τα βαρυτικά κύματα που προέκυψαν είναι αλλαγές του χώρου, δηλαδή αλλαγές στις αποστάσεις ανάμεσα στα όργανα ανίχνευσης της τάξης του ενός χιλιοστού της διαμέτρου ενός πρωτονίου. «Ομως χάρη στις βαρυτικές αντένες μπορούμε να τις μετράμε και να μας δίνουν νέα εικόνα του σύμπαντος».
Σήμερα λειτουργούν μόλις τρεις βαρυτικές αντένες, οι δύο στις ΗΠΑ και η τρίτη στην Πίζα (ο ανιχνευτής βαρυτικών κυμάτων Virgo), ενώ αναμένεται σύντομα να τεθεί σε λειτουργία μια ακόμα στην Ιαπωνία.
Η πρώτη φορά που η ανθρωπότητα ανίχνευσε βαρυτικά κύματα ήταν στις 14 Σεπτεμβρίου του 2015, τα οποία προήλθαν από τη σύντηξη δύο μελανών οπών (η ανακάλυψη οδήγησε στο Νομπέλ Φυσικής το ’17). Οι επιστήμονες της Virgo συμμετείχαν και σε εκείνη την προσπάθεια, αλλά ακόμη η ευαισθησία του ανιχνευτή Virgo δεν ήταν στο επίπεδο των Αμερικανών. Οταν αργότερα μπήκε και η Virgo στο δίκτυο, το 2017, είχαμε μια πολύ μεγάλη ανακάλυψη, τη σύγκρουση δύο αστέρων νετρονίων. «Δεν είδαμε μόνο βαρυτικά κύματα, αλλά και ηλεκτρομαγνητικά, φως, ραδιοκύματα, ακτίνες γ. Περίπου 70 τηλεσκόπια και δορυφόροι ανά τον κόσμο κατέγραψαν το γεγονός. Μέσω αυτών των ανιχνεύσεων παρατηρούσαμε λεπτό προς λεπτό ένα γεγονός που είχε γίνει εκατομμύρια χρόνια πριν».
Οπως λέει ο καθηγητής, με την εξελιγμένη ευαισθησία των ανιχνευτών οι επιστήμονες έχουν φτάσει να «βλέπουν» ένα τέτοιο γεγονός την εβδομάδα, ενώ σε λίγα χρόνια θα φτάσουν να παρατηρούν ένα την ώρα και αργότερα ένα το λεπτό. Το παλαιότερο γεγονός που έχει καταγραφεί με βαρυτικά κύματα παραμένει η σύγκρουση μαύρων τρυπών που ανακαλύφθηκε πρόσφατα. «Ολα αυτά μαζί σκιαγραφούν όχι μια γεωμετρική μελέτη αλλά ένα νέο τοπίο, έναν πιο πολύπλοκο και πιο όμορφο έναστρο ουρανό».
Οχι, οι ειδικοί δεν έχουν σταματήσει να «βλέπουν» την ομορφιά στο σκοτάδι. «Τα σήματα που αναλύουμε είναι συχνότητά τους 10-20 Hz έως 20.000 Hz, είναι ακουστικοί παλμοί. Για πρώτη φορά “ακούμε” το σύμπαν, δεν το βλέπουμε μόνο. Εάν δηλαδή μπορούσαμε να συνδέσουμε τον ανιχνευτή με ένα μεγάφωνο θα ακούγαμε τη “μουσική” του. Το σύμπαν δεν είναι η απέραντη σιωπή όπως έχει περιγραφεί», λέει ο κ. Κατσανέβας.
Νομίζουμε ότι είμαστε το αντίστοιχο της επανάστασης του Γαλιλαίου «Ξαφνικά ο ουρανός γίνεται ένα τοπίο παράξενο, ένα μέρος όπου συμβαίνουν πράγματα», λέει στην «Κ» ο Σταύρος Κατσανέβας. Φωτ. SHUTTERSTOCK

Οσο και να προσπαθούμε, δεν παίρνουμε λέξη από τον Σταύρο Κατσανέβα για τη δική του συμμετοχή στη μεγάλη ανακάλυψη, το αυξημένο μερίδιο στην επιτυχία. «Αν υπάρχει ένα μήνυμα σε όλο αυτό είναι ότι πρέπει να είμαστε δίκτυο, δεν μπορείς να δεις τέτοια γεγονότα μόνος σου», λέει ξεκάθαρα ο Ελληνας επιστήμονας. «Οταν λειτουργούσαν μόνο οι δύο ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων (σ.σ. των ΗΠΑ στο Hanford και Livingston), ξέραμε ότι το σήμα ερχόταν από το ένα τεσσαρακοστό όλου του ουρανού. Οταν μπήκαμε κι εμείς στο δίκτυο φτάσαμε να εντοπίζουμε το σήμα στο ένα τετρακοσιοστό, σχεδόν μπορούμε να δούμε από ποιον γαλαξία έρχεται. Χρειαζόμαστε τρεις ανιχνευτές για να δούμε με ακρίβεια το σύμπαν, όπως ο τριγωνισμός στη γεωδαισία. Είναι μια φυσική που δεν εξελίσσεται από ανταγωνισμό, αλλά από την πλήρη συνεργασία. Ολοι σταματήσαμε για ένα μήνα, στις αρχές Απριλίου λόγω της πανδημίας. Εμείς μετά ένα μήνα ξαναμπήκαμε σε λειτουργία βελτίωσης του ανιχνευτή. Μόνοι μας κάτι θα βρούμε αλλά το πιο σημαντικό θα έρθει όταν το δίκτυο είναι πλήρες».

Σύμφωνα με τον κ. Κατσανέβα, η ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων και ιδιαίτερα φαινόμενα όπως το πρόσφατο θα εξιχνιάσει τους τρόπους σχηματισμού των μελανών οπών, και κατ’ επέκταση τη δημιουργία της δομής των γαλαξιών. Ταυτόχρονα, η νέα βαρυτική «χαρτογραφία» του σύμπαντος εξετάζει ένα άλλο μεγάλο μυστήριο της δομής του: τη φύση και τις ιδιότητες της «σκοτεινής» ύλης και ενέργειας. Η σκοτεινή ενέργεια αποτελεί το 70% της μάζας/ενέργειας του σύμπαντος και καθορίζει τον τρόπο που η διαστολή του επιταχύνεται, ενώ τα υπόλοιπα 30% αποτελούνται από 5% συνηθισμένης ύλης και ένα 25% «σκοτεινής» ύλης που συνιστά την «αόρατη» «σκαλωσιά» των γαλαξιών, άγνωστης υφής. Εχει βαρυτικές αλληλεπιδράσεις αλλά δεν εκπέμπει φως. Επίσης, όπως εξηγεί ο ίδιος, οι συντήξεις αυτών των κοσμικών σωμάτων βάζουν σε αποφασιστικό έλεγχο τις θεωρίες μας για την πυρηνική δομή, τις κβαντικές θεωρίες του απειροελάχιστα μικρού και βέβαια τη Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας για τη βαρύτητα. Δεν υπάρχει τομέας της βασικής φυσικής στον οποίο ο καινούργιος τρόπος να μην παίζει έναν συγκεκριμένο ρόλο ανακάλυψης. «Νομίζουμε ότι είμαστε το αντίστοιχο της επανάστασης του Γαλιλαίου όταν κοίταξε με το τηλεσκόπιο τον ουρανό. Βρισκόμαστε σε μια παρόμοια επανάσταση».
Μπορούν να υπάρξουν εφαρμογές ακόμα και στην καθημερινή μας ζωή; «Φυσικά», λέει ο κ. Κατσανέβας. «Να σας πω κάτι χαρακτηριστικό. Στη διάρκεια της πανδημίας τα όργανά μας “έπιασαν” 30% λιγότερο θόρυβο επειδή δεν κυκλοφορούσε ο κόσμος. Η Γη έχει μια αυθόρμητη ταλάντωση, μια σεισμικότητα, αυτή η κίνηση της Γης μειώθηκε κατά 30%. Δεν καταλαβαίνουμε πόσο επηρεάζουμε την “αναπνοή” της Γης…».
Η ίδια τεχνολογία μπορεί να επιτρέψει να υπάρχει προειδοποίηση πριν από ένα σεισμό, έστω μερικών δευτερολέπτων που μπορεί να είναι κρίσιμη για ορισμένες υπηρεσίες. «Με τους γεωφυσικούς είμαστε χέρι με χέρι, υπάρχει μεγάλος ενθουσιασμός να δουλέψουμε μαζί γύρω από όλα αυτά. Εχουμε για παράδειγμα συμφωνία με συναδέλφους από την Πίζα να μετρήσουμε την αύξηση της συχνότητας και του πλάτους των κυμάτων, λόγω κλιματικού φαινομένου, που χτυπούν την παραλία αυξάνοντας τους ρυθμούς διάβρωσής της. Μπορούμε επίσης να μελετήσουμε το περιεχόμενο των σύννεφων σε νερό, το ηλεκτρομαγνητικό περιβάλλον κ.λπ. Μόνο οι άγγελοι δεν επηρεάζουν τα όργανά μας, ό,τι έχει μάζα και κινείται μπορούμε να το μετρήσουμε με καταπληκτική ακρίβεια».

Πηγήhttps://www.kathimerini.gr/opinion/interviews/561075709/st-katsanevas-stin-k-anakalyptoyme-to-skoteino-sympan/