Παράθυρο στο Σύμπαν

ΠΑΡΑΘΥΡΟ ΣΤΟ ΣΥΜΠΑΝ

Όλοι όσοι ανταποκριθήκαμε στο κάλεσμα του Συλλόγου Φίλων Αστρονομίας Κρήτης το βράδυ της 18ης Ιουνίου 2016, είχαμε την χαρά να παρακολουθήσουμε στο ΚΑΜ Χανίων, τον καθηγητή του Πανεπιστημίου Κρήτης, πρόεδρο του Τμήματος Φυσικής και διευθυντή του Αστεροσκοπείου του Σκίνακα, δρ. Ιωσήφ Παπαδάκη να μας ξεναγεί στον ασύλληπτο κόσμο του διαστήματος και να μας εξηγεί την θεωρία των βαρυτικών πεδίων. Μετά από δύο ώρες που διήρκεσε η ομιλία, αφού χαιρέτησα και ευχαρίστησα τον ομιλητή, έφυγα με το κεφάλι μου γεμάτο κβάζαρ, αστέρες νετρονίων, μελανές οπές και ρυτιδώσεις του χωροχρονικού συνεχούς.

Η αστροφυσική με γοήτευε από τότε που σαν σπουδαστής της Ναυτικής Ακαδημίας ξεναγήθηκα στον κόσμο της Κοσμογραφίας αλλά και στην σπουδή της σφαιρικής τριγωνομετρίας (τριγωνομετρία του ουράνιου θόλου και της επιφάνειας των άστρων) που χρησιμοποιούσαμε οι Καπεταναίοι του τότε, για τις ορθοδρομίες μας αλλά και για τα στίγματά μας.
Περασμένες 10 το βράδυ και αφιονισμένος από το πάθος της αστροφυσικής κατεβάζω τα σχετικά βιβλία από την βιβλιοθήκη. Πάνε τουλάχιστον δέκα χρόνια που έχω να τα ανοίξω. Και βυθίζομαι. Δεν πέρασε πολύ ώρα (έτσι μου φάνηκε) και σήκωσα το κεφάλι μου. Είχε χαράξει η αυγή και παρότι ξημέρωνε Κυριακή, έπρεπε να πάω στην δουλειά. Το ίδιο συνεχίστηκε και τα επόμενα δυό βράδια μόνο που δεν με βρήκε ξανά η αυγή.
Να λοιπόν με λίγα λόγια τι συγκράτησα από την ομιλία του διαπρεπούς καθηγητή και την τρινύχτιο μελέτη που ακολούθησε. Μέχρι σήμερα οι επιστήμονες ερευνούσαν τα κοσμικά δρώμενα παρατηρούντες την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Όμως αντικείμενα που εκπέμπουν από λίγο έως καθόλου φως δεν είναι παρατηρήσιμα. Χρειαζόμαστε λοιπόν ένα άλλο ταχυδρόμο, ένα επιπλέον παράθυρο στο Σύμπαν.
Ο Αλβέρτος Αϊνστάιν με την γενική θεωρία της σχετικότητος μας δίδαξε πως, οι τρείς διαστάσεις του χώρου με τον χρόνο ως τέταρτη, συνιστούν τον χωρόχρονο.

Ας υποθέσουμε ότι ο χωρόχρονος είναι ένα σεντόνι που το κρατάμε τεντωμένο στον αέρα. Αν αφήσουμε πάνω του ένα αντικείμενο, στο σημείο που θα ακουμπήσει λόγω του βάρους του θα δημιουργηθεί κοιλότητα. Το σεντόνι θα υποστεί μια καμπύλωση. Ακριβώς αυτό είναι η καμπύλωση που η βαρύτητα δημιουργεί στο χωροχρονικό συνεχές. Η παρουσία μάζας καμπυλώνει τον χωρόχρονο.
Ρίχνοντας ένα βότσαλο σε ήρεμο νερό παρατηρούμε να δημιουργούνται μικρά κύματα, μια ρυτίδωση που αρχίζει από το σημείο της πτώσης και ταξιδεύει κυκλικά απομακρυνόμενη. Αν ρίξουμε δύο βότσαλα πολύ κοντά, θα δημιουργηθεί ένας μεγαλύτερος κυματισμός, ο οποίος θα διαδοθεί σε ακόμα μεγαλύτερη απόσταση. Με τον ίδιο τρόπο δημιουργούνται τα βαρυτικά κύματα στον χωρόχρονο και με τον ίδιο τρόπο κινούνται και μεταδίδονται. Μόνο που μεταδίδονται στον χώρο και όχι μόνο σε ένα επίπεδο όπως η επιφάνεια του νερού. Τώρα αν το σώμα είναι σφαιρικό όπως οι αστέρες και δημιουργηθεί κίνηση - κύλιση πάνω στο σεντόνι, η καμπύλωση θα ακολουθεί το σώμα στην κίνηση του. Αυτά το 1915. Ήταν μια επαναστατική θεωρία για την εποχή εκείνη που ανέτρεπε την Νευτώνεια φυσική όσον αφορά την βαρύτητα.

Σώματα πολύ μικρότερης μάζας κοντά στο αντικείμενο που καμπύλωσε το σεντόνι που επηρεάζονται από την καμπύλωση αλλά βρίσκονται σε απόσταση από τον ορίζοντα γεγονότων, εξαναγκάζονται να κινούνται σε τροχιά γύρω του. Αν τώρα λάβουμε υπ΄όψιν ότι υπάρχουν και τα βαρυτικά πεδία άλλων ουρανίων σωμάτων, καταλαβαίνουμε ότι προστιθέμενα αλλοιώνουν την απόλυτο κυκλική περιφορά, δημιουργώντας την ελλειπτική.

Ένα μεγάλο άστρο αφού γεράσει και καταναλώσει όλα του τα πυρηνικά καύσιμα χάνει την μάχη με την βαρύτητα και καταστρέφεται με μια τεράστια έκρηξη. Το μεγαλύτερο μέρος του εκτινάσσεται και δημιουργεί νεφέλωμα. Ο πυρήνας του καταρρέει προς τα μέσα (ενδόρρηξη), συμπιέζεται και εάν η μάζα του είναι μέχρι δυόμιση φορές του ήλιου δημιουργείται αστέρας νετρονίων. Αν όμως η μάζα του πυρήνα ξεπερνά το τριπλάσιο αυτής του ήλιου, τότε γίνεται Μαύρη Τρύπα. Το βαρυτικό πεδίο που δημιουργείται είναι τόσο μεγάλο που, τίποτα δεν μπορεί να του ξεφύγει. Ούτε ακόμα και το φώς. Η ταχύτητα διαφυγής υπερβαίνει την ταχύτητα του φωτός, με αποτέλεσμα αυτό να παγιδεύεται και το σημείο αυτό του χώρου να είναι σκοτεινό. Λόγω του βάρους της, η καμπύλωση που δημιουργεί στον χωρόχρονο είναι τόσο βαθειά που μοιάζει με τρύπα, ενώ λόγω του σκότους πήρε το όνομα μαύρη. Όμως κάθε άλλο παρά τρύπα είναι. Το σημείο είναι γεμάτο με υπέρπυκνη ύλη. Την ύπαρξη της την καταλαβαίνουμε από την επίδραση που ασκεί στα σώματα που είναι κοντά της.
Στο κέντρο του δικού μας γαλαξία (milky way) σε απόσταση περίπου 25.000 ετών φωτός από τη Γη έχουν εντοπιστεί τουλάχιστον δύο υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες.

Όσο μεγαλύτερο είναι το βαρυτικό πεδίο τόσο μεγαλύτερο κυματισμό δημιουργεί στον χωρόχρονο. Αυτή η ρυτίδωση κινείται αενάως, απομακρυνόμενη και ταξιδεύει στο σύμπαν.
Η βαρυτική δύναμη όμως είναι υπερβολικά ασθενική και ως εκ τούτου, η ενέργεια που μεταφέρουν τα βαρυτικά κύματα πάρα πολύ μικρή για να είναι ανιχνεύσιμη.
Αυτό που κάνουν τα βαρυτικά κύματα είναι να τεντώνουν τον χώρο κατά μήκος και τον συμπιέζουν κατά πλάτος, στην συνέχεια αντιστρόφως και τανάπαλιν. Αυτός ο παλμός, η ταλάντωση, μεταβάλλει ανεπαίσθητα τις διαστάσεις των αντικειμένων τα οποία συναντούν. Όπως όμως αυξομειώνονται οι διαστάσεις του σώματος, την ίδια αυξομείωση υφίσταται και το μέτρο με το οποίο προσπαθούμε να την μετρήσουμε και αυτό συνιστά άλλη μία δυσκολία στην ανίχνευση και μέτρηση των βαρυτικών πεδίων. Για παράδειγμα αν στον γαλαξία της Ανδρομέδας γίνει έκρηξη ενός υπερκαινοφανούς αστέρα (Super Nova), το βαρυτικό πεδίο που θα δημιουργηθεί, σε ένα δακτύλιο σωματιδίων στην περιοχή μας ακτίνας 1 χλμ. θα προκαλέσει ταλαντώσεις πλάτους μικρότερου του πάχους μιας τρίχας. Τόσο ασθενικά είναι τα βαρυτικά κύματα. Πόσο μάλλον αν το βίαιο γεγονός συνέβη κάποια δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Ανιχνεύσιμα βαρυτικά κύματα δημιουργούν τα διπλά αστρικά συστήματα όπως, λευκοί νάνοι ή αστέρες νετρονίων αλλά κυρίως οι μαύρες τρύπες. Καθώς περιστρέφονται η μία γύρω από την άλλη, όσο πλησιάζουν τόσο αυξάνει η στροφορμή τους και μεγαλώνει το βαρυτικό πεδίο. Η σύγκρουση τους συνιστά ένα ακραία βίαιο γεγονός το οποίο δημιουργεί τεράστια βαρυτικά κύματα. Αυτά τα κύματα ψάχνουν οι επιστήμονες αλλά να μην ξεχνιόμαστε, να θυμόμαστε το πάχος της τρίχας.
Επίσης ισχυρές διαταραχές του πρώιμου σύμπαντος καθώς και δονούμενες μαύρες τρύπες, παράγουν ανιχνεύσιμα βαρυτικά κύματα.

Στις 11 Φεβρουαρίου 2016, ανακοινώθηκε από τα παρατηρητήρια LIGO ότι την 14 Σεπτεμβρίου 2015 έκαναν την πρώτη παρατήρηση των βαρυτικών κυμάτων.
Δύο μαύρες τρύπες σε απόσταση 1,3 δισεκατομμυρίων ετών φωτός από εμάς με μάζα της μίας 29 φορές και της άλλης 36 φορές μεγαλύτερες από τη μάζα του Ήλιου στροβιλίστηκαν η μια γύρω από την άλλη και στο τέλος συγχωνεύθηκαν. Η νέα μαύρη τρύπα είχε μάζα ίση με 62 ηλιακές μάζες. Αλλά επειδή 29+36 = 65 διαπιστώνουμε ότι χάθηκε η μάζα τριών ήλιων. Αυτή η μάζα έγινε ενέργεια και σαν βαρυτικό κύμα διαδόθηκε και ταξιδεύει στο σύμπαν.

Τα παρατηρητήρια LIGO που έκαναν την ανακάλυψη βρίσκονται στις ΗΠΑ, το ένα στο Χάνφορντ της πολιτείας Ουάσινγκτον και το δεύτερο 3.000 χιλιόμετρα μακριά, στο Λίβινγκστον της Λουιζιάνα. Οι ανιχνευτές τους που λέγονται συμβολόμετρα λέιζερ, έχουν δύο βραχίονες μήκους 4 km και είναι τόσο ευαίσθητοι που ανεπαίσθητοι σεισμοί, ο άνεμος, η θερμοκρασία, τα κύματα της θάλασσας, άλλα φαινόμενα, το ίδιο το υλικό κατασκευής τους κλπ επηρεάζουν στις μετρήσεις τους. Αυτοί λοιπόν οι ανιχνευτές κατέγραψαν με διαφορά χρόνου 7 χιλιοστά του δευτερολέπτου ακριβώς όσο η ταχύτητα του φωτός, διαστολή και συστολή του χωροχρόνου της τάξης ενός χιλιοστού του μεγέθους ενός πρωτονίου.
Δευτερόλεπτα πριν την σύγκρουση τους, οι μαύρες τρύπες περιστρέφονταν, η μία γύρω από την άλλη 75 φορές το δευτερόλεπτο και η παραχθείσα από την σύγκρουση ενέργεια ξεπέρασε τις 4 δεκάκις εκατομμύρια βόμβες Χιροσίμα. Μια κοσμική βροντή.
Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα βαρυτικά κύματα που ανιχνεύτηκαν παράγονται κατά τη διάρκεια του τελικού κλάσματος του δευτερολέπτου της συγχώνευσης των δύο μελανών οπών.

Το δεύτερο βαρυτικό κύμα ανιχνεύτηκε στις 26 Δεκεμβρίου 2015 και ανακοινώθηκε δύο μήνες αργότερα. Προέρχονταν από ένα ζευγάρι μαύρων τρυπών με μάζες 14,2 φορές και 7,5 φορές μεγαλύτερες από τη μάζα του Ήλιου, που συγχωνεύτηκαν πριν από περίπου 1,4 δισεκατομμύρια χρόνια.
Στις τελευταίες περιφορές τους η ταχύτητά τους έφτασε το μισό της ταχύτητας του φωτός. Η απερίγραπτα τεράστια σύγκρουσή τις συγχώνευσε δημιουργώντας μια νέα που είχε μάζα 20,8 φορές τη μάζα του Ήλιου. Το άθροισμα τους είναι 14,2+7,5= 21,7. Μα η νέα μαύρη τρύπα έχει μάζα 20,8 φορές την μάζα του ήλιου. Άρα χάθηκε ένας ήλιος. Η μάζα αυτή μετατράπηκε σε ενέργεια και εξαπλώθηκε με την μορφή βαρυτικών κυμάτων στο σύμπαν. Αυτά ανιχνεύτηκαν. Ήρθαν από το παρελθόν. 1,4 δισεκατομμύρια χρόνια μακριά.

Πολλοί επιστήμονες θεωρούν ότι αυτή η ανακάλυψη είναι το Άγιο Δισκοπότηρο της φυσικής.
Σαν να ανοίγουμε ένα παράθυρο σε μια πλευρά του σπιτιού μας προς την οποία δεν είχαμε κοιτάξει ποτέ. Πάνω σ’ αυτά τα κύματα του βαθέως παρελθόντος ταξιδεύουν όλες οι πληροφορίες που αποτυπώθηκαν σ΄αυτά από την στιγμή της δημιουργίας τους και σε όλο το ταξίδι που διήνυσαν για να φτάσουν σ’ εμάς και να μας προσπεράσουν κατευθυνόμενα προς άλλους κόσμους.
Είμαστε σε μια τρομακτικά καλή στιγμή για την κοσμολογία είχε πεί ο Δ. Νανόπουλος στην ομιλία του στην Ακαδημία Αθηνών.

Πολύ σημαντικό επίσης επίτευγμα είναι η διαπίστωση της θεωρίας που λέει ότι τα βαρυτικά κύματα ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός. Απομένει να επαληθευτεί με επιπλέον μετρήσεις.

Αρχίζουμε να βλέπουμε ένα καινούριο κόσμο. Η ανακάλυψη αυτή λένε ειδήμονες, ίσως φέρει το νόμπελ στους συντελεστές της.

Η φυσική συνεχίζει ξεδιάντροπα να διεμβολίζει την μεταφυσική. Γεγονότα και θεωρίες που μέχρι σήμερα ακουμπούν μόνο τους αιθεροβάμονες όπως τα όνειρα, η τηλεπάθεια, η διαίσθηση ή κάποια άλλα, ίσως έρθουν πιο κοντά στην φυσική, ίσως εισχωρήσουν στο γνωστικό πεδίο της επιστήμης αυτής.
Το πιο σημαντικό όμως δείχνει η πιθανότητα του ταξιδιού στον χρόνο. Δεν χρειάζεται πλέον να ταξιδεύουμε με την μεζούρα της Νευτώνειας φυσικής. Δεν χρειάζεται να αναπτύξουμε μεγαλύτερη ταχύτητα για να πάμε από ένα σημείο σε ένα άλλο. Τώρα με την καμπύλωση του χωροχρονικού συνεχούς, ο προορισμός έρχεται πολύ πολύ πιο κοντά μας.

Σχετικά με την μεγάλη παγίδα που λέγεται μαύρη τρύπα υπάρχουν νεώτερα.
Το καλοκαίρι του 2015, ο Στίβεν Χόκινγκ (St. Hawking) σε μια διάλεξη που έδωσε στο Βασιλικό Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Στοκχόλμης, με τίτλο «Το παράδοξο της πληροφορίας», μας ξάφνιασε. Αναφερόμενος στην απόλυτη φυλακή της μαύρης τρύπας δήλωσε προκλητικά. «Μην απελπίζεστε, υπάρχει πάντα μια έξοδος»!
Μετά από μελέτη μαζί με άλλους ερευνητές κατέληξε στο συμπέρασμα ότι οι πληροφορίες που μπαίνουν στην μαύρη τρύπα δεν χάνονται αλλά αποτυπώνεται σαν ολογράμματα δύο διαστάσεων (2D), τα οποία αποκαλεί «υπερ-μεταφράσεις». Αυτές οι «υπερ-μεταφράσεις» διατηρούνται, με τρόπο άναρχο, πάνω στην επιφάνεια του φαινομενικού ορίζοντα που βρίσκεται γύρω από την είσοδο κάθε μαύρης τρύπας. Επίσης με τον στροβιλισμό και την διεύρυνση της μαύρης τρύπας, οι πληροφορίες μπορεί να καταλήγουν σε ένα άλλο σύμπαν.
Μίλησε κανείς;

ΕΘΑΙΟΣ