EECHOO KAI CHRONOS APARCHEES


Ακούγοντας την «ηχώ» της Μεγάλης Έκρηξης

31-12-2013_ηχώ μεγάλης έκρηξης1

Υποθέστε ότι θέλετε να διερευνήσετε την απαρχή του χρόνου, τις πρωταρχικές στιγμές της συμπαντικής εξέλιξης, με άλλα λόγια να «ακούσετε» την ίδια την «ηχώ» της Μεγάλης Έκρηξης. Λαμβάνοντας υπόψη ότι όσο πιο μακριά βλέπουμε με τα τηλεσκόπιά μας τόσο πιο πίσω στο χρόνο «διεισδύουμε», θα μπορούσε κάποιος να ισχυριστεί ότι εάν διαθέταμε το μεγαλύτερο, το τελειότερο και το πιο σύγχρονο τηλεσκόπιο, που θα μπορούσε ποτέ να κατασκευαστεί, αυτό θα ήταν αρκετό, προκειμένου να «ταξιδέψουμε» πιο κοντά από ποτέ στην Μεγάλη Έκρηξη. Ας υποθέσουμε, λοιπόν, ότι διαθέτουμε ένα τέτοιο πανίσχυρο τηλεσκόπιο. Πόσο πίσω στο χρόνο θα μπορούσαμε άραγε να δούμε μ’ αυτό (στην εικόνα διακρίνονται 4 ραδιοτηλεσκόπια της συστοιχίας ραδιοτηλεσκοπίων ALMA, φωτογρ. ESO/José Francisco Salado);

Προτού απαντήσουμε σ’ αυτό το ερώτημα θα δούμε πρώτα γιατί η παρατήρηση με ένα τηλεσκόπιο ισοδυναμεί από κάποιες απόψεις με ένα ταξίδι στο χρόνο. Η ταχύτητα του ορατού φωτός και των άλλων μορφών της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας δεν είναι άπειρη, αλλά πεπερασμένη, και ισούται με 300.000km/s. Αυτό σημαίνει ότι το φως που εκπέμπει κάθε ουράνιο σώμα δεν φτάνει στα τηλεσκόπιά μας ακαριαία, αλλά μετά από κάποιο χρονικό διάστημα, το οποίο εξαρτάται από την απόσταση που μας χωρίζει. Το φως του Ήλιου, για παράδειγμα, χρειάζεται περίπου 8 λεπτά για να φτάσει στην Γη, γεγονός που σημαίνει ότι παρατηρούμε τον Ήλιο, όχι όπως είναι κάθε δεδομένη χρονική στιγμή που εκπέμπει το φως του, αλλά όπως ήταν 8 λεπτά νωρίτερα. Ο γαλαξίας της Ανδρομέδας είναι ο πλησιέστερος σε μας γιγάντιος σπειροειδής γαλαξίας και βρίσκεται σε απόσταση 21.000.000.000.000.000.000 km. Αντιλαμβανόμαστε, δηλαδή, ότι από ένα σημείο και έπειτα οι αστρονομικές αποστάσεις γίνονται τόσο μεγάλες που, όχι μόνο γίνεται όλο και πιο δύσχρηστο να τις καταγράφουμε, αλλά και πιο δύσκολο να συνειδητοποιήσουμε το μέγεθός τους. Γι’ αυτό και οι αστρονόμοι χρησιμοποιούν μια άλλη μονάδα μέτρησης αποστάσεων, η οποία ισούται με την απόσταση που διανύει το φως σε ένα χρόνο, ταξιδεύοντας με την ταχύτητα των 300.000 km/s. Η απόσταση αυτή ισούται με σχεδόν 10 τρισεκατομμύρια km και σε αυτή τη νέα μονάδα μέτρησης, ο γαλαξίας της Ανδρομέδας απέχει από τη Γη περίπου 2,1 εκατομμύρια έτη φωτός. Αυτό σημαίνει ότι το φως του, που μόλις τώρα ανιχνεύουμε, εκπέμφθηκε πριν από 2,1 εκατομμύρια χρόνια.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, σε συνεργασία με τα δίδυμα τηλεσκόπια Keck στην Χαβάη, παρόλο που υπολείπονται κατά πολύ από το να είναι τα ισχυρότερα και τελειότερα τηλεσκόπια του κόσμου, ανακάλυψαν πρόσφατα τον πιο απομακρυσμένο γαλαξία που έχει βρεθεί μέχρι σήμερα. Έναν γαλαξία, το φως του οποίου χρειάστηκε περισσότερα από 13 δισεκατομμύρια χρόνια, προκειμένου να φτάσει σε μας, γεγονός που επιτρέπει στους επιστήμονες να διερευνήσουν την εποχή όπου το Σύμπαν ήταν ηλικίας μόλις 700 εκατομμυρίων ετών.

Είναι αλήθεια ότι το σύνολο σχεδόν των πληροφοριών που συλλέγουν τα επίγεια και τα διαστημικά μας τηλεσκόπια για το Σύμπαν και τα φυσικά φαινόμενα, διαδίδεται και είναι κωδικοποιημένο με τη μορφή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, όπως είναι το ορατό φως, τα ραδιοκύματα και οι ακτίνες Χ. Η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, όμως, έχει τους περιορισμούς της. Για παράδειγμα, όσο ισχυρό και να είναι ένα τηλεσκόπιο, ποτέ δεν θα καταφέρει να «εισχωρήσει» στο εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας, ούτε και θα καταφέρει ποτέ να παρατηρήσει το βρεφικό Σύμπαν, διότι πολύ απλά το απαγορεύουν οι φυσικοί νόμοι. Πρέπει, δηλαδή, να γίνει σαφές ότι οι περιορισμοί αυτοί δεν αφορούν στις τεχνολογικές δυνατότητες των τηλεσκοπίων που ανιχνεύουν την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, αλλά στην ίδια τη φύση της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, η οποία υπακούει σε συγκεκριμένους φυσικούς νόμους. Χαρακτηριστικό παράδειγμα αποτελεί η μελέτη του «βρεφικού» Σύμπαντος, που αφορά και στο αρχικό μας ερώτημα, δηλαδή το πόσο πίσω στο χρόνο μπορούμε να «δούμε» με τα τηλεσκόπιά μας.

Το Σύμπαν γεννήθηκε πριν από περίπου 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια και έκτοτε διαστέλλεται και ψύχεται συνεχώς (περισσότερες πληροφορίες για την εξέλιξη του Σύμπαντος, από τις πρώτες στιγμές μετά την γέννησή του μέχρι σήμερα, μπορείτε να βρείτε στα 2 πρώτα κεφάλαια του Οδηγού Παράστασης «Στα Μονοπάτια των Άστρων» link). Σύμφωνα, λοιπόν, με την θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, ένα μόλις δευτερόλεπτο μετά την «εμφάνισή» του, το Σύμπαν ήταν μία υπέρθερμη σούπα πρωτονίων, νετρονίων, ηλεκτρονίων, ποζιτρονίων, φωτονίων και νετρίνων, με θερμοκρασία 1010°C. Καθώς, όμως, το Σύμπαν συνέχισε να διαστέλλεται και να ψύχεται, τα νετρόνια άρχισαν να ενώνονται με τα πρωτόνια, σχηματίζοντας πυρήνες δευτερίου (δηλ. πυρήνες ενός εκ των ισοτόπων του υδρογόνου). Στη συνέχεια, και μέσα στα επόμενα μερικά λεπτά, το δευτέριο συντήχθηκε στο μεγαλύτερο μέρος του σε πυρήνες ηλίου, ενώ παράλληλα σχηματίστηκαν και ίχνη λιθίου. Αυτή η περίοδος της αρχέγονης πυρηνοσύνθεσης, όπως ονομάζεται, ολοκληρώθηκε αμέσως μετά τον σχηματισμό λιθίου, αφού η επακόλουθη μείωση της θερμοκρασίας του Σύμπαντος εμπόδισε το σχηματισμό βαρύτερων πυρήνων. Αυτοί θα σχηματιστούν αρκετά αργότερα, στο εσωτερικό των άστρων.

Όμως, ακόμη και μετά το πέρας της πυρηνοσύνθεσης, το Σύμπαν εξακολουθούσε να είναι τόσο θερμό, ώστε η ύλη που εμπεριείχε ήταν πλήρως ιονισμένη, δηλαδή αποτελούνταν από ελεύθερα ηλεκτρόνια και ελαφρείς ατομικούς πυρήνες. Γι’ αυτό και τα φωτόνια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σκεδάζονταν συνεχώς απ’ αυτά τα φορτισμένα σωματίδια και δεν μπορούσαν να διαφύγουν ελεύθερα στο Διάστημα, μεταφέροντας πληροφορίες απ’ αυτή την αρχέγονη εποχή. Με άλλα λόγια, καθόλη την διάρκεια των πρώτων σταδίων της εξέλιξής του, το Σύμπαν ήταν αδιαφανές στην ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Όταν όμως πέρασαν 380.000 χρόνια, η θερμοκρασία του είχε μειωθεί αρκετά, γεγονός που επέτρεψε στα πρωτόνια να ενωθούν με τα ελεύθερα ηλεκτρόνια και να σχηματίσουν ουδέτερο υδρογόνο. Απ’ αυτήν την χρονική στιγμή και μετά, η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία «αποδεσμεύθηκε» από την ύλη και μπορούσε να ταξιδέψει στο Διάστημα ανεμπόδιστα.

Τα φωτόνια της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που «απελευθερώθηκαν» ακριβώς τότε, είναι γνωστά ως κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου και αποτελούν το πλέον αρχέγονο φως που είναι δυνατόν να ανιχνεύσουμε στο Σύμπαν. Η ακτινοβολία αυτή έχει ήδη ανιχνευθεί και αποτελεί έναν από τους θεμελιώδεις πυλώνες, πάνω στους οποίους εδράζεται η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης. Η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου, όμως, είναι και κάτι διαφορετικό: ένα τείχος, ένα φράγμα στον χρόνο, πέρα απ’ το οποίο είναι αδύνατο να «δούμε» με τα συμβατικά τηλεσκόπια που ανιχνεύουν την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, ανεξάρτητα του πόσο ισχυρά είναι. Με άλλα λόγια, η απάντηση στο αρχικό μας ερώτημα είναι ότι με τα τηλεσκόπιά μας αυτά μπορούμε να «δούμε» το πολύ μέχρι την εποχή που η ηλικία του Σύμπαντος ήταν περίπου 380.000 έτη.

Τίθεται λοιπόν το ερώτημα: θα ήταν άραγε ποτέ δυνατό να «δούμε» το Σύμπαν με άλλα «μάτια», παρακάμπτοντας το φράγμα της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου, προκειμένου να συλλέξουμε πληροφορίες, οι οποίες προέρχονται από ακόμη πιο αρχέγονες εποχές; Θεωρητικά τουλάχιστον, ναι, υπό την προϋπόθεση όμως ότι οι πληροφορίες αυτές δεν μεταδίδονται με τη μορφή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, η οποία υπόκειται στους περιορισμούς που μόλις προαναφέραμε. Τη δυνατότητα αυτή μας την προσφέρουν τα νετρίνα και τα βαρυτικά κύματα, τα οποία θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την διερεύνηση ακόμη και εποχών, οι οποίες προηγήθηκαν της αποδέσμευσης του φωτός από την ύλη. Τα νετρίνα είναι παράξενα θεμελιώδη σωματίδια με ουδέτερο ηλεκτρικό φορτίο και απειροελάχιστη μάζα, που αλληλεπιδρούν ελάχιστα με την συνηθισμένη ύλη (περισσότερες πληροφορίες για τα τηλεσκόπια νετρίνων στο θέμα Οκτωβρίου 2009).

Τα βαρυτικά κύματα, από την άλλη, μια από τις εντυπωσιακότερες προβλέψεις της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, στην οποία κατέληξε ο ίδιος ο Αϊνστάιν ελάχιστους μόνο μήνες μετά τη δημοσίευση της νέας του θεωρίας για τη βαρύτητα, είναι μικροσκοπικές διαταραχές ή διακυμάνσεις στον ίδιο τον ιστό του χωροχρόνου, οι οποίες διαδίδονται με την ταχύτητα του φωτός (περισσότερες λεπτομέρειες στο θέμα Μαΐου 2012). Ο ίδιος μάλιστα θεωρούσε ότι οι διαταραχές αυτές είναι τόσο μικρές, που δεν θα μπορούσαν ποτέ να ανιχνευθούν. Κι όμως, η πρώτη γενιά επίγειων ανιχνευτών βαρυτικών κυμάτων ήδη λειτουργεί. Είναι αλήθεια ότι παρά το σημαντικό κόστος κατασκευής τους, οι αστρονόμοι δεν περιμένουν εντυπωσιακές ανακαλύψεις, καθώς η ασταμάτητη τεκτονική δραστηριότητα του πλανήτη μας, «πνίγει» μέσα στο σεισμικό της «θόρυβο» τις απειροελάχιστες διαταραχές που θα προκαλούσε η διέλευση ενός βαρυτικού κύματος. Γι’ αυτό και οι αστρονόμοι αναμένουν με ανυπομονησία το επόμενο βήμα, που δεν είναι άλλο από την προσπάθεια να ανιχνευθούν βαρυτικά κύματα στο Διάστημα, κάτι που δεν αναμένεται να υλοποιηθεί νωρίτερα από τα επόμενα 10 χρόνια. Δεν υπάρχει αμφιβολία, όμως, ότι η εποχή της Αστρονομίας των Νετρίνων και της Αστρονομίας των Βαρυτικών Κυμάτων έχει ήδη ανατείλει, γεγονός που θα επιτρέψει μελλοντικά στους αστρονόμους να συλλέξουν πληροφορίες και για εκείνα τα φαινόμενα που η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία αδυνατεί, από τη φύση της, να μας μεταφέρει.

Αλέξης Δεληβοριάς

PAGAN http://www.eugenfound.edu.gr/

About sooteris kyritsis

Job title: (f)PHELLOW OF SOPHIA Profession: RESEARCHER Company: ANTHROOPISMOS Favorite quote: "ITS TIME FOR KOSMOPOLITANS(=HELLINES) TO FLY IN SPACE." Interested in: Activity Partners, Friends Fashion: Classic Humor: Friendly Places lived: EN THE HIGHLANDS OF KOSMOS THROUGH THE DARKNESS OF AMENTHE
This entry was posted in NEWS FROM SYNPAN and tagged , , , . Bookmark the permalink.

Leave a Reply

Please log in using one of these methods to post your comment:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / Change )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / Change )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / Change )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / Change )

Connecting to %s