philokosmia


Η ΓΕΝΕΣΗ ΚΑΙ Η ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ

Ποιός δημιούργησε το σύμπαν; Πώς δημιουργήθηκε το σύμπαν; Υπάρχει αρχή και τέλος του σύμπαντος; Είναι το σύμπαν πεπερασμένο ή άπειρο; Υπάρχει κάποιος σκοπός που έγιναν όλα αυτά; Τέτοια και άλλα παρόμοια ερωτήματα τέθηκαν στο νου και τα χείλη του ανθρώπου δια μέσου των αιώνων και αποτελούσαν και συνεχίζουν ν’ αποτελούν και σήμερα ένα από τα πλέον βασικά στοιχεία της αγωνίας και της φαντασίας κάθε ανθρώπου. Ο τρόπος με τον οποίο προσπάθησαν ν’ απαντήσουν, αλλά και οι συγκεκριμένες απαντήσεις που έδωσαν στο διάβα των αιώνων, αντανακλά σε μεγάλο βαθμό τον πολιτισμό, τις θρησκευτικές αντιλήψεις και την κοινωνική ζωή των ανθρώπων σε κάθε γωνιά της Γης. Σήμερα, κυρίαρχη πηγή γνώσης για το σύμπαν είναι η επιστήμη, και συγκεκριμένα ο κλάδος της φυσικής, της γνωστής σε όλους μας με το όνομα αστροφυσική.

Κατά τους αστροφυσικούς, όλα άρχισαν πριν από περίπου 15 δισεκατομμύρια χρόνια. Τότε, όλο το σύμπαν εικάζεται ότι ήταν συγκεντρωμένο σ’ ένα σημείο, με μέγεθος όσο ένα πορτοκάλι, ίσως όσο ένα κεράσι, ίσως και μικρότερο ακόμα, όσο η μύτη μιας βελόνας. Το σημείο αυτό είχε μάζα με άπειρη πυκνότητα και άπειρη θερμοκρασία. Για λόγους που ακόμα η αστροφυσική δε γνωρίζει, έγινε μια τρομακτική έκρηξη, η λεγόμενη Μεγάλη Έκρηξη (γνωστή επίσης ως Big Bang). Από αυτήν τη Μεγάλη Έκρηξη δημιουργήθηκε το σημερινό σύμπαν. Υπάρχει η επιστημονική άποψη ότι, πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη, τίποτα δεν έγινε και τίποτα δεν υπήρχε, γιατί ο χρόνος και ο χώρος δεν είχαν ακόμα δημιουργηθεί. Δημιουργήθηκαν ευθύς ως έγινε η Μεγάλη Έκρηξη.

Αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, το σύμπαν αρχίζει να διαστέλλεται με τρομακτική ταχύτητα, και από απειροελάχιστες μικρές διαστάσεις που είχε στην αρχή, αρχίζει να παίρνει τεράστιες διαστάσεις. Έχει υπολογισθεί ότι μόλις ένα δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη έχουμε ήδη ένα νεαρό σύμπαν που παρουσιάζει την εξής εικόνα. Από ένα χώρο όσο ένα πορτοκάλι που ήταν πριν από τη Μεγάλη Έκρηξη, τώρα καταλαμβάνει ένα χώρο με ακτίνα μερικά έτη φωτός, η θερμοκρασία του από άπειρη έχει πέσει στους 10 δισεκατομμύρια βαθμούς Κελσίου, η φωτεινή ακτινοβολία μετατρέπεται (από ενέργεια) σε ύλη, ενώ τα βασικά συστατικά του σύμπαντος (ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρόνια) έχουν ήδη πλημμυρίσει το νεαρό σύμπαν.

Καθώς τα δευτερόλεπτα κυλούν, το σύμπαν επεκτείνεται, η θερμοκρασία πέφτει στα επίπεδα της θερμοκρασίας που έχουν οι πυρήνες των σημερινών αστέρων (αρκετά εκατομμύρια βαθμούς Κελσίου).

Μετά από περίπου 1 εκατομμύρια χρόνια, το σύμπαν είναι πάνω-κάτω το ένα χιλιοστό του σημερινού σύμπαντος, η δε θερμοκρασία του έχει πέσει στους 3.000 βαθμούς Κελσίου. Τότε εμφανίζονται τα πρώτα άτομα, όπως του υδρογόνου και του ηλίου. 

Χρειάστηκε να περάσουν γύρω στα 5 δισεκατομμύρια χρόνια από τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης για ν’ αρχίσουν να σχηματίζονται στο σύμπαν οι πρώτοι γαλαξίες. Οι γαλαξίες σχηματίζονται από πυκνά νέφη αερίων ή νεφελωμάτων, τα οποία δημιουργούν τους αστέρες και τους πλανήτες του γαλαξία. Μετά τα πρώτα 5 δισεκατομμύρια χρόνια, χρειάστηκαν άλλα 5 δισεκατομμύρια χρόνια για να διαμορφωθεί το Ηλιακό μας σύστημα στη μορφή που είναι σήμερα. Αλλά από τότε που διαμορφώθηκε το Ηλιακό μας σύστημα, δηλ. 10 δισεκατομμύρια χρόνια από τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης, έχουν περάσει άλλα πέντε δισεκατομμύρια χρόνια.

Κατά τα τελευταία αυτά 5 δισεκατομμύρια χρόνια τίποτα το ιδιαίτερο δεν συνέβη στον Ήλιο και τους πλανήτες, εκτός από τον πλανήτη Γη. Πράγματι, στον πλανήτη Γη, σε μια διαδικασία που ξεκίνησε πριν 5 δισεκατομμύρια χρόνια και συνεχίζει μέχρι σήμερα, συνέβη το μεγάλο θαύμα της δημιουργίας της ζωής. Ο πρώτος μονοκύτταρος οργανισμός δημιουργήθηκε πριν περίπου 3 δισεκατομμύρια χρόνια για να εξελιχθεί σιγά-σιγά και υπομονετικά σε πολύπλοκες και αναρίθμητες μορφές ζωής. Η εξελικτική αυτή διαδικασία έφθασε στο μέχρι τώρα μεγαλύτερο αποκορύφωμά της: Τη δημιουργία του ανθρώπου.

Η σημερινή εικόνα του σύμπαντος συνοψίζεται ως εξής: Έχει διαπιστωθεί ότι όλα τα ουράνια σώματα στο σύμπαν είναι φτιαγμένα από τα ίδια υλικά, γεγονός που επιβεβαιώνει ότι τα πάντα στο σύμπαν προέρχονται από την ίδια αρχή. Η ίδια αυτή αρχή πιστεύεται πως είναι η Μεγάλη Έκρηξη. Το σύμπαν αποτελείται από δισεκατομμύρια γαλαξίες. Υπάρχουν γαλαξίες διαφόρων σχημάτων. Ο δικός μας γαλαξίας έχει σπειροειδές σχήμα, όπως φαίνεται στην εικόνα 1.3, και όπως ήδη αναφέραμε, περιέχει γύρω στα 200 δισεκατομμύρια άστρα. Η θέση της Γης είναι σχετικά κοντά στο κέντρο του γαλαξία μας. Απέχει από το κέντρο του κάπου 30 χιλιάδες έτη φωτός. Ας σημειωθεί ότι ο γαλαξίας μας είναι ένας λεπτός σε πάχος δίσκος με διάμετρο πάνω από 100 χιλιάδες έτη φωτός και πάχος μόλις χίλια έτη φωτός. Το Ηλιακό μας σύστημα περιστρέφεται γύρω από το κέντρο του με ταχύτητα 250 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο. Χρειάζονται δε 200 περίπου εκατομμύρια χρόνια για μια πλήρη περιστροφή του Ηλιακού μας συστήματος γύρω από το κέντρο του γαλαξία, περίοδος που ονομάζεται γαλαξιακό ή κοσμικό έτος. Δηλαδή, την τελευταία φορά που ήμασταν στο ίδιο σημείο του γαλαξία που βρισκόμαστε σήμερα, ήταν η εποχή που άρχισαν να εμφανίζονται πάνω στη Γη οι δεινόσαυροι, γιατί έχει υπολογισθεί ότι οι δεινόσαυροι άρχισαν να εμφανίζονται στη Γη πριν από περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια.

Το κέντρο του γαλαξία μας φαίνεται να είναι μια μαύρη τρύπα (το τι είναι μαύρη τρύπα εξηγούμε στο εδάφιο «το μέλλον του σύμπαντος» που ακολουθεί). Αυτό επιβεβαιώνεται από το γεγονός ότι «καταπίνει» διαρκώς αέρια, σκόνη, αστέρες και ότι άλλο βρίσκεται κοντά του.

Τ’ αστέρια είναι πολύ αραιοκατοικημένα. Όπως ήδη αναφέραμε, το πλησιέστερο αστέρι προς το δικό μας αστέρι, τον Ήλιο μας, είναι το αστέρι με την ονομασία Άλφα του Κενταύρου. Το αστέρι αυτό απέχει από τον Ήλιο μας 4 έτη φωτός. Επομένως, οι γαλαξίες είναι πολύ αραιοκατοικημένες γειτονιές μέσα στο σύμπαν, γι’ αυτό λέμε ότι υπάρχει αστρική μοναχικότητα στους γαλαξίες. Αντίθετα, οι γαλαξίες δεν απέχουν πολύ μεταξύ τους, γι’ αυτό λέμε ότι υπάρχει γαλαξιακή συντροφικότητα στο σύμπαν.

O χώρος μεταξύ των αστεριών σ’ ένα γαλαξία δεν είναι απολύτως κενός. Υπάρχει η λεγόμενη μεσοαστρική ύλη που γεμίζει το γαλαξία, δηλ. που γεμίζει τα τεράστια κενά μεταξύ των ουράνιων σωμάτων του γαλαξία. Αυτή η μεσοαστρική ύλη είναι εξαιρετικά αραιή και αποτελείται από αέριο (κυρίως υδρογόνο) και κοσμική σκόνη. Κατά τον ίδιο τρόπο, ο χώρος μεταξύ των γαλαξιών στο σύμπαν δεν είναι απολύτως κενός, αλλά περιέχει τη λεγόμενη μεσογαλαξιακή ύλη. Η μεσογαλαξιακή ύλη είναι επίσης εξαιρετικά αραιή και έχει περίπου παρόμοια σύνθεση μ’ εκείνη της μεσοαστρικής ύλης.

Τίποτα στο σύμπαν δεν είναι ακίνητο. Καταρχήν, από τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης και μετά, το σύμπαν συνεχώς διαστέλλεται. Έχει διαπιστωθεί ότι οι γαλαξίες απομακρύνονται ο ένας από τον άλλον με μία ορισμένη ταχύτητα. Μάλιστα, όσο πιο μακρινός είναι ένας γαλαξίας, τόσο πιο γρήγορα απομακρύνεται. Τ’ αστέρια, οι πλανήτες και οι δορυφόροι τους έχουν το σχήμα σφαίρας και στρέφονται ακατάπαυστα γύρω από τον άξονά τους (άλλα αργά, άλλα γρήγορα). Τ’ αστέρια ενός γαλαξία στρέφονται γύρω από το κέντρο του γαλαξία. Άρα, όλα τα ουράνια σώματα γυρίζουν γύρω από τον άξονά τους, οι δορυφόροι γύρω από τους πλανήτες, οι πλανήτες μαζί με τους δορυφόρους τους γύρω από τον Ήλιο, οι Ήλιοι και οι πλανήτες τους γυρίζουν γύρω από το κέντρο του γαλαξία τους, ενώ οι γαλαξίες απομακρύνονται μεταξύ τους με πολύ μεγάλες ταχύτητες.

Ας σημειωθεί ότι και οι κομήτες κινούνται παρόμοια. Π.χ. ο κομήτης του Χάλεη στρέφεται γύρω από τον Ήλιο σε προκαθορισμένη ελλειπτική τροχιά κάθε περίπου 90 χρόνια. Κατά τη διαδρομή του αυτή, πλησιάζει τη Γη κάθε 90 χρόνια και τον βλέπουμε με γυμνό μάτι. Την τελευταία φορά που πέρασε κοντά στη Γη ήταν το 1986. Τότε εστάλη διαστημόπλοιο από τη Γη και τον πλησίασε σε απόσταση περίπου 50 χιλ. και παρατήρησε ότι έχει το σχήμα μιας πατάτας, το μέγεθος ενός λόφου (μήκος 5 χιλ. και πλάτος 2 χιλ.) και ότι αποτελείται κυρίως από πάγους. 

Αν αποδεχθούμε τελικά τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, σημαίνει ότι πριν περίπου 15 δισεκατομμύρια χρόνια, ήμασταν όλοι μαζί, κάπως στριμωγμένοι (μέσα σ’ ένα πορτοκάλι), αλλά σφιχταγκαλιασμένοι: Άνθρωποι, ζώα, φυτά, πέτρες, πλανήτες, αστέρια, γαλαξίες, το σύμπαν ολόκληρο. Τώρα έχουμε αραιώσει, έχουμε σκορπίσει, έχουμε καταλάβει όλο το σύμπαν (είπαμε ν’ αραιώσουμε, να πάρουμε λίγο «αέρα», αλλά όχι να φθάσουμε στο σημείο μερικοί ν’ απέχουμε από άλλους δισεκατομμύρια έτη φωτός).

ΤΟ ΜΕΛΛΟΝ ΤΟΥ ΣΥΜΠΑΝΤΟΣ

Όπως ήδη τονίσαμε, επειδή οι αποστάσεις στο σύμπαν είναι τεράστιες, χρησιμοποιούμε τη μονάδα «έτος φωτός» ως μονάδα απόστασης. Έτσι, όταν π.χ. λέμε ότι το κοντινότερο αστέρι σ’ εμάς, μετά τον Ήλιο, είναι ο Άλφα του Κενταύρου και ότι απέχει από εμάς 4 έτη φωτός σημαίνει ότι αυτό που παρατηρούμε σήμερα κοιτάζοντας αυτό το αστέρι είναι αυτό που συνέβη πριν από 4 χρόνια. Κατά τον ίδιο τρόπο, όταν παρατηρούμε ένα γαλαξία που βρίσκεται 10 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας, βλέπουμε πώς ήταν ο γαλαξίας αυτός πριν από 10 εκατομμύρια χρόνια. Το τι συμβαίνει σήμερα στον γαλαξία αυτόν, θα το μάθουμε μετά από 10 εκατομμύρια χρόνια, γιατί τότε θα φθάσει η σημερινή εικόνα, δηλ. το φως, του συγκεκριμένου γαλαξία στη Γη.

Αλλά και αντίστροφα. Ας υποθέσουμε ότι υπάρχει ζωή σε κάποιους πλανήτες στο γαλαξία μας αλλά και σε άλλους γαλαξίες, όπου οι κάτοικοι αυτών των πλανητών έχουν τόσο δυνατά τηλεσκόπια που μπορούν να παρακολουθήσουν με λεπτομέρεια τη Γη μας. Τότε, αν παρατηρούν τη Γη μας αυτή τη περίοδο που γράφεται αυτό το βιβλίο, θα συμβαίνει το εξής: Αν ο ένας απ’ αυτούς τους πλανήτες απέχει από τη Γη 4 δισεκατομμύρια έτη φωτός, τότε θα βλέπει έναν νεκρό πλανήτη (όπως ήταν τότε η Γη). Αν απέχει 3 δισεκατομμύρια έτη φωτός, θα βλέπει μονοκύτταρους οργανισμούς. Αν απέχει 800 εκατομμύρια έτη φωτός, θα βλέπει πολυκύτταρους οργανισμούς. Αν απέχει 100 εκατομμύρια έτη φωτός, θα βλέπει φυτά, δένδρα, ζώα και κυρίως πολλά και τεράστια ζώα, που εμείς τα λέμε δεινόσαυρους. Αν απέχει 500 χιλιάδες έτη φωτός θα βλέπει και ανθρώπους. Αν απέχει 5 χιλιάδες έτη φωτός θα βλέπει τους Αιγυπτίους να χτίζουν πυραμίδες. Αν απέχει 3.200 έτη φωτός θα βλέπει τον Τρωικό πόλεμο. Αν απέχει 2.350 έτη φωτός θα βλέπει τον Πλάτωνα και τον Αριστοτέλη να διδάσκουν στην Ακαδημία του Πλάτωνα. Αν απέχει 2002 έτη φωτός θα βλέπει τη γέννηση του Χριστού. Αν απέχει 57 έτη φωτός θα βλέπει τις ατομικές βόμβες να πέφτουν στη Χιροσίμα και στο Ναγκασάκι. Αν απέχει 33 έτη φωτός θα βλέπει τον άνθρωπο να προσεδαφίζεται στη Σελήνη.

Από τα πιο πάνω βγαίνει το συμπέρασμα ότι αυτά που παρατηρούμε σήμερα στο σύμπαν είναι πράγματα που έχουν συμβεί πολύ παλιά. Αυτό σημαίνει ότι σήμερα που παρατηρούμε τα βάθη του σύμπαντος, δεν βλέπουμε τίποτε άλλο παρά το μακρινό παρελθόν του. Με αυτές τις πληροφορίες από το μακρύ παρελθόν οι αστροφυσικοί προσπαθούν να λειτουργήσουν, τόσο ως αρχαιολόγοι, όσο και ως μελλοντολόγοι.

Πράγματι, ως αξιοθαύμαστοι αρχαιολόγοι, ανασυνθέτουν το παρελθόν του σύμπαντος με τέτοια ευστοχία, αφού μπόρεσαν και έφθασαν στα έσχατα της δημιουργίας: Στην αρχή της αρχής, στη Μεγάλη Έκρηξη, εκεί όπου όλα ξεκίνησαν και που στη συνέχεια δημιουργήθηκε το σύμπαν, όπως το βλέπουμε σήμερα.

Αλλά και ως αξιοθαύμαστοι μελλοντολόγοι μας δίνουν σημαντικές πληροφορίες για το μέλλον του σύμπαντος. Ένα πρώτο βασικό ερώτημα για το μέλλον του σύμπαντος είναι το εξής: Το σύμπαν θα συνεχίζει να διαστέλλεται και μέχρι πότε; Όταν και εφόσον σταματήσει να διαστέλλεται τι θα συμβεί; Μήπως αρχίσει να συστέλλεται και συστελλόμενο ακολουθήσει μια αντίστροφη πορεία και σιγά-σιγά (τρόπος του λέγειν) φθάσει στο σημείο απ’ όπου ξεκίνησε, οπότε θα έχουμε τη Μεγάλη Σύνθλιψη; Η απάντηση στο ερώτημα αυτό είναι προφανώς πρωταρχικής σημασίας για το μέλλον του σύμπαντος και η επικρατέστερη άποψη που μας έρχεται σήμερα από την αστροφυσική είναι ότι το σύμπαν θα συνεχίζει να διαστέλλεται επ’ άπειρον.

Ένα επόμενο βασικό ερώτημα είναι αναφορικά με το μέλλον του Ηλιακού μας συστήματος. Είναι φανερό ότι κυρίαρχο ρόλο στο Ηλιακό μας σύστημα παίζει ο Ήλιος, γιατί χάρις σ’ αυτόν υπάρχει ζωή στον πλανήτη μας. Αν ο Ήλιος σταματήσει να μας στέλνει τα δύο πολύτιμα αγαθά του, το φως και τη θερμότητα, τότε η θερμοκρασία στη Γη θα φθάσει τους 200 βαθμούς Κελσίου κάτω από το μηδέν, οπότε όλα θα παγώσουν, όλα θα σβήσουν και ο πλανήτης Γη θα σιωπήσει για πάντα. Τί πρόκειται λοιπόν να συμβεί στο μέλλον με τον Ήλιο;

Δυστυχώς, τα νέα δεν είναι καλά. Θα έρθει η στιγμή που ο Ήλιος μας θα σβήσει. Το μόνο παρήγορο είναι ότι αυτή η στιγμή θ’ αργήσει να έρθει. Και μάλιστα θ’ αργήσει πολύ να έρθει, αφού εκτιμάται ότι το τέλος του Ήλιου μας θα έρθει σε πέντε δισεκατομμύρια χρόνια από σήμερα.

Όλα τ’ αστέρια που υπάρχουν στο σύμπαν έχουν ημερομηνία θανάτου. Διαφέρουν ως προς τη διάρκεια ζωής και ως προς τον τρόπο θανάτου τους. Τ’ άστρα διακρίνονται, ανάλογα με το μέγεθός τους, σε μεγάλα, μεσαία και μικρά. Όσο πιο μεγάλο είναι το άστρο, τόσο, κατά κανόνα ζει και περισσότερα χρόνια. Το δικό μας το αστέρι, ο Ήλιος μας, είναι ένα άστρο μεσαίου μεγέθους.

Γιατί πεθαίνει ένα αστέρι; Διότι τελειώνουν τα «καύσιμά» του. Όπως ήδη αναφέραμε σε προηγούμενο εδάφιο, τα «καύσιμα» των αστεριών είναι οι τεράστιες ποσότητες υδρογόνου που βρίσκονται στ’ άστρα. Θυμίζουμε ότι ο δικός μας ο Ήλιος, για να μας φωτίζει και να μας ζεσταίνει, «καίει» από τη μάζα του γύρω στα 4 εκατομμύρια τόνους ανά δευτερόλεπτο. Επομένως, είναι εύλογο να περιμένει κανείς ότι τα «καύσιμα» κάποια στιγμή θα τελειώσουν και το αστέρι θα πεθάνει. 

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι που πεθαίνουν τ’ άστρα. Τ’ άστρα μεσαίου και μεγάλου μεγέθους, καθώς πλησιάζει το τέλος τους, παρουσιάζουν την εξής συμπεριφορά. Όπως ήδη αναφέραμε, στον πυρήνα του άστρου, άτομα υδρογόνου μεταστοιχειώνονται σε άτομα ηλίου, με αποτέλεσμα να παράγονται τεράστιες ποσότητες ενέργειας. Ο ρυθμός της μεταστοιχείωσης αυξάνει υπερβολικά καθώς το άστρο φθάνει προς το τέλος του με αποτέλεσμα, στο προστάδιο αυτό του θανάτου, η θερμοκρασία του άστρου ν’ αυξάνει κατά εκατό φορές, σε σύγκριση με τη σημερινή. Ταυτόχρονα, το αστέρι μεγαλώνει τρομακτικά σε μέγεθος, σαν να φουσκώνει όπως ένα μπαλόνι, οπότε γίνεται ένας ερυθρός γίγαντας. Οι διαστάσεις του ερυθρού γίγαντα είναι τεράστιες, αφού στην περίπτωση του δικού μας Ήλιου θα μεγαλώσει τόσο πολύ που θα καλύψει και θα κάψει κυριολεκτικά το μέρος του πλανητικού μας συστήματος που είναι κοντά στον Ήλιο. Για παράδειγμα, η θερμοκρασία στη Γη θ’ ανέβει κοντά στους 400 βαθμούς Κελσίου, οπότε τα πάντα θα καούν, οι λίμνες και οι ωκεανοί θα εξατμισθούν. Έτσι ο Ήλιος μας, στα βαθιά του γεράματα, θα καταστρέψει ό,τι συντηρούσε σ’ όλη του τη ζωή, τη ζωή πάνω στον πλανήτη Γη.

Η στιγμή του θανάτου συνίσταται σε μια άνευ προηγουμένου κατακλυσμική έκρηξη, που ονομάζεται υπερκαινοφανής (supernova) και έχει τη λάμψη και τη λαμπρότητα που έχουν ένα δισεκατομμύριο άστρα μαζί. Κομμάτια του άστρου εξακοντίζονται με μεγάλες ταχύτητες στα πέρατα του σύμπαντος. Το μέρος του άστρου που δεν εξακοντίζεται είναι ο πυρήνας του (σαν να λέμε τα κόκαλά του), που σιγά-σιγά θα συμπυκνωθεί και θα καταλήξει να είναι ένα νεκρό ουράνιο σώμα. Υπάρχουν δύο εκδοχές. Το ουράνιο αυτό σώμα να είναι ένας λευκός νάνος ή ένας αστέρας νετρονίων.

Ο λευκός νάνος είναι ένα λαμπερό ουράνιο σώμα, που έχει περίπου το μέγεθος της Γης αλλά με πολύ μεγαλύτερη πυκνότητα. Συγκεκριμένα, ένα μικρό κομμάτι από έναν λευκό νάνο που έχει μέγεθος μιας ασπιρίνης θα ζύγιζε μερικές δεκάδες τόνους.

Ο αστέρας νετρονίων είναι μία ακόμα πιο ενδιαφέρουσα περίπτωση. Σε σύγκριση με το λευκό νάνο, είναι εξαιρετικά πιο μικρός σε διαστάσεις (έχει διάμετρο γύρω στα 30 με 40 χιλιόμετρα, όσο δηλαδή ο νομός Αττικής) και έχει εξαιρετικά πιο μεγάλη πυκνότητα ύλης. Είναι 100 εκατομμύρια φορές πιο πυκνό από τον λευκό νάνο.

Σε κάποιες περιπτώσεις, όταν το αστέρι είναι της κατηγορίας των πολύ μεγάλων άστρων, τότε υπάρχει πιθανότητα να καταρρεύσει (να συρρικνωθεί) όχι σε αστέρα νετρονίων, αλλά σε κάτι πολύ-πολύ μικρότερο, με πυκνότητα μάζας εξαιρετικά μεγάλης, τόσο μεγάλης που τείνει στο άπειρο. Στην περίπτωση αυτή λέμε ότι το αστέρι έγινε μια Μαύρη Τρύπα. Για παράδειγμα, ένα κομμάτι ύλης από τη Γη μας θα ζύγιζε σε μια μαύρη τρύπα 100 δισεκατομμύρια φορές περισσότερο. Αν η Γη μας μετατρέπετο σε μια μαύρη τρύπα, θα είχε το μέγεθος ενός κερασιού. Επομένως, η μαύρη τρύπα είναι ένα πάρα πολύ μικρό σε μέγεθος, σκοτεινό ουράνιο σώμα, αλλά με τεράστια συμπυκνωμένη μάζα.

Αναφέρουμε εδώ ότι η δύναμη της βαρύτητας είναι μια δύναμη έλξης που υπάρχει μεταξύ δύο σωμάτων (δύο μαζών) και που είναι ανάλογη του γινομένου των μαζών και αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης μεταξύ των δύο σωμάτων. Αυτό πρακτικά σημαίνει ότι όσο πιο κοντά είναι δυο σώματα τόσο και πιο μεγάλη είναι η δύναμη της έλξης, όπως επίσης, όσο πιο μεγάλη μάζα έχουν τόσο και πιο μεγάλη είναι η δύναμη της έλξης. Αυτό σημαίνει ότι η μαύρη τρύπα, επειδή έχει εξαιρετικά μεγάλη μάζα, όποιο αντικείμενο την πλησιάζει και έχει σχετικά μικρότερο βάρος το έλκει με μεγάλη δύναμη και το παγιδεύει. Πράγματι, αυτό συμβαίνει. Και είναι τόσο μεγάλη η δύναμη έλξης της, που παγιδεύει ακόμα και το φως. Που σημαίνει ότι καθώς πέφτει επάνω της ή περνάει δίπλα της φως, κυριολεκτικά το καταπίνει. Έτσι δεν δίνεται η ευκαιρία στο φως ν’ αντανακλασθεί για να μπορούμε να δούμε τη μαύρη τρύπα. Γι’ αυτό ποτέ δεν μπορέσαμε να δούμε ένα τέτοιο αστέρι και είναι αυτός ο λόγος που ονομάζεται και μαύρη οπή ή τρύπα.

Την παρουσία των μαύρων οπών τη διαπιστώνουμε από τη βαρυτική τους έλξη, αλλά και από κάποιες άλλες επιπλέον ιδιότητες που κατέχουν. Το κέντρο του γαλαξία μας, αλλά και το κέντρο άλλων γαλαξιών είναι μια μαύρη τρύπα. Αυτή η μαύρη τρύπα έχει τεράστια βαρυτική έλξη, τόση όσο δισεκατομμύρια αστέρια μαζί.

Τα πολύ μεγάλα αστέρια, όταν πεθάνουν, μετατρέπονται σε αστέρες νετρονίων και μερικά από αυτά (ίσως ελάχιστα), σε μαύρες τρύπες. Τα αστέρια μετρίου μεγέθους (όπως ο Ήλιος μας) μετατρέπονται σε λευκούς νάνους. Τα αστέρια μικρού μεγέθους (κατά πολύ μικρότερα από τον Ήλιο μας) έχουν ένα ήσυχο θάνατο. Σιγά-σιγά σβήνουν και μετατρέπονται σε λευκούς νάνους, χωρίς να παρουσιάζουν συμπεριφορά υπερκαινοφανούς, δηλ. να διογκώνονται και να εκρήγνυνται.

Θάνατοι αστεριών έχουν παρατηρηθεί από αρχαιοτάτων χρόνων, χωρίς βέβαια να γνώριζαν τότε οι άνθρωποι τι ακριβώς συνέβαινε. Σήμερα που γνωρίζουμε για το θάνατο των αστεριών, είμαστε τυχεροί γιατί έχουμε τα τεχνικά μέσα να τα παρατηρήσουμε με μεγαλύτερη λεπτομέρεια. Ήμασταν πρόσφατα μάρτυρες θανάτου ενός αστέρα. Πρόκειται για μια έκρηξη υπερκαινοφανούς που έγινε στο Μεγάλο Μαγγελανικό Νεφέλωμα. Το γεγονός έφθασε στη Γη το 1987 και η λαμπρότητά του διήρκησε για μερικούς μήνες. Επειδή το νεφέλωμα του Μαγγελάνου απέχει από τη Γη 160 χιλιάδες έτη φωτός, ο θάνατος του αστεριού αυτού, προφανώς έγινε πριν 160 χιλιάδες χρόνια (δηλ. την περίοδο που οι άνθρωποι ζούσαν στις σπηλιές). Το εν λόγω αστέρι, πριν καταρρεύσει, ήταν γύρω στις 20 φορές μεγαλύτερο από το δικό μας Ήλιο.

ΥΛΗ ΚΑΙ ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΣΤΟ ΣΥΜΠΑΝ

Τώρα θ’ αφήσουμε τον μεγάκοσμο ή μακρόκοσμο, δηλ. το σύμπαν και τα μεγάλα, τα τεράστια ουράνια σώματα, και θ’ ασχοληθούμε με τον μικρόκοσμο, δηλ. με τη μικροσκοπική δομή της ύλης. Θ’ αναζητήσουμε δηλ. τους δομικούς λίθους της ύλης και επομένως και του σύμπαντος ολόκληρου. Είναι γνωστό ότι το θέμα αυτό απασχόλησε τον άνθρωπο από αρχαιοτάτων χρόνων και είχαν διατυπωθεί κατά καιρούς διάφορες απόψεις. Οι ανακαλύψεις της φυσικής του 19ου αιώνα δικαίωσαν την γνωστή άποψη του Δημόκριτου, ότι το έσχατο συστατικό της ύλης είναι μικροί σβώλοι που δεν είναι δυνατόν να τμηθούν σε άλλους ακόμα μικρότερους σβώλους, γι’ αυτό και τους ονόμασε άτομα.

Όμως, από τις αρχές του εικοστού αιώνα, διαπιστώθηκε ότι η άποψη του Δημόκριτου δεν ήταν απολύτως ακριβής, γιατί το κάθε άτομο αποτελείται από υπο-ατομικά σωματίδια (τα πρωτόνια και τα νετρόνια) συγκεντρωμένα στο κέντρο του ατόμου που ονομάζουμε πυρήνα και ότι γύρω από τον πυρήνα περιστρέφονται πολύ ελαφρά σωματίδια (τα ηλεκτρόνια). Τα πρωτόνια έχουν θετικό ηλεκτρικό φορτίο ενώ τα ηλεκτρόνια έχουν ίσο, αλλά αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Τα ηλεκτρόνια, σε σύγκριση με τον πυρήνα, έχουν πολύ μικρή μάζα. Συγκεκριμένα, περισσότερο από το 99.9% της μάζας ενός ατόμου είναι ο πυρήνας του. Τα ηλεκτρόνια στρέφονται γύρω από τον πυρήνα, όπως περίπου οι πλανήτες γύρω από τον Ήλιο (εικόνα 1.4). Δηλ. το άτομο μοιάζει σαν μια μικρογραφία του Ηλιακού μας συστήματος.

Αλλά και η άποψη αυτή απεδείχθη ατελής, γιατί διαπιστώθηκε ότι στον πυρήνα του ατόμου υπάρχουν πολύ περισσότερα υπο-ατομικά στοιχεία (μερικές εκατοντάδες). Τέλος, και αυτή η άποψη αποδείχθηκε ατελής, για να φθάσουμε μετά από αρκετά ακόμα στάδια στη σημερινή άποψη που είναι η εξής: Τα στοιχειώδη συστατικά της ύλης είναι δύο εξάδες σωματιδίων, συμμετρικές μεταξύ τους, που ονομάζονται κουάρκ και λεπτόνια. Συνδυασμός των έξι κουάρκ και των έξι λεπτονίων φτιάχνουν ό,τι υπάρχει στο σύμπαν. Από τα έξι λεπτόνια, το ένα συμπίπτει να είναι το γνωστό σε όλους μας ηλεκτρόνιο. Ένα άλλο λεπτόνιο είναι γνωστό ως νετρίνο. Το νετρίνο έχει μηδενική ή σχεδόν μηδενική μάζα, χωρίς ηλεκτρικό φορτίο, και κινείται αδιάκοπα στο σύμπαν με την ταχύτητα του φωτός. Η τελευταία αυτή ανακάλυψη για τα κουάρκ και τα λεπτόνια είναι ανάλογης σημασίας με το DNA, γιατί και στις δυο περιπτώσεις φθάνουμε στα έσχατα της σύστασης, στη μεν πρώτη της ύλης, στη δε δεύτερη περίπτωση της ζωής.

Είναι φανερό ότι για να συγκρατείται η ύλη, τόσο στον μακρόκοσμο, όσο και στον μικρόκοσμο, πρέπει να υπάρχουν κάποιες δυνάμεις που να επενεργούν έτσι ώστε το σύμπαν να έχει τη μορφή που έχει. Πράγματι, υπάρχουν τέτοιες δυνάμεις (γνωστές επίσης και με τον όρο αλληλεπιδράσεις) και είναι οι εξής τέσσερις: Η δύναμη της βαρύτητας, η ηλεκτρομαγνητική δύναμη, η ισχυρή δύναμη και η ασθενής δύναμη.

Η πρώτη και η πιο γνωστή σε όλους μας είναι η δύναμη της βαρύτητας. Όπως ήδη αναφέραμε, η βαρύτητα είναι μια δύναμη έλξης μεταξύ δύο μαζών που βρίσκονται σε κάποια απόσταση μεταξύ τους. Η ελκτική αυτή δύναμη είναι ανάλογη του γινομένου των δύο μαζών και αντιστρόφως ανάλογη του τετραγώνου της απόστασης. Η δύναμη της βαρύτητας είναι πάρα πολύ αδύναμη, γι’ αυτό δεν γίνεται αντιληπτή παρά μόνον όταν πρόκειται για τεράστιες μάζες. Έτσι, όταν αφήσουμε από τα χέρια μας ένα μήλο, τότε το μήλο θα πέσει προς τη Γη, γιατί τα δύο σώματα, μήλο και Γη, έλκει το ένα το άλλο σύμφωνα με το νόμο της βαρύτητας. Αλλά επειδή η Γη είναι πολύ πιο μεγάλη από το μήλο, το μήλο θα πέσει πάνω στη Γη και όχι αντίστροφα.

Η δύναμη της βαρύτητας κυριαρχεί στον μακρόκοσμο. Είναι αυτή που κρατάει σ’ αρμονία το Ηλιακό μας σύστημα, όπου τώρα και δισεκατομμύρια χρόνια οι δορυφόροι στρέφονται γύρω από τους πλανήτες και οι πλανήτες μαζί με τους δορυφόρους τους (όπου υπάρχουν) γύρω από τον Ήλιο. Είναι η δύναμη που κρατάει κάθε γαλαξία σ’ αρμονία και όλους τους γαλαξίες μαζί σ’ αυτήν την απίστευτη καθολική αρμονία, το σύμπαν ολόκληρο.

Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη είναι επίσης γνωστή σ’ όλους μας, γιατί είναι αυτή που δημιουργεί τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα των ραδιοφώνων και της τηλεόρασης από τους σταθμούς εκπομπής στους δέκτες μας. Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη εμφανίζεται επίσης και στο υπο-ατομικό επίπεδο, όπου υπάρχουν αρνητικά και θετικά φορτισμένα σωματίδια. Η δύναμη αυτή είναι ελκτική όταν τα σωματίδια έχουν ανόμοια ηλεκτρικά φορτία και απωστική όταν έχουν όμοια ηλεκτρικά φορτία. Κυριαρχεί στο ατομικό επίπεδο, γιατί είναι αυτή που συγκρατεί τα ηλεκτρόνια στις τροχιές τους γύρω από τον πυρήνα.

Η ισχυρή δύναμη αφορά μόνο το υπο-ατομικό επίπεδο και είναι εκείνη που συγκρατεί τα πρωτόνια και τα νετρόνια στον πυρήνα του ατόμου (εικόνα 1.4). Είναι μια εξαιρετικά ισχυρή δύναμη (όπως εξάλλου προδίδει και το όνομά της) και σ’ αυτήν οφείλεται η σταθερότητα της ύλης, γιατί κρατά εξαιρετικά συνεκτικά τα στοιχεία του πυρήνα κάθε ατόμου. Σε σύγκριση με τη δύναμη της βαρύτητας (που είναι η πιο αδύναμη από τις τέσσερις) είναι πιο δυνατή τόσες φορές, όσες ο αριθμός που αρχίζει με τη μονάδα και ακολουθούν σαράντα μηδενικά. Δηλαδή, η ισχυρή δύναμη, είναι ισχυρότερη από τη δύναμη της βαρύτητας κατά 1000…000 φορές, όπου ο αριθμός των μηδενικών είναι σαράντα!

Η ασθενής δύναμη αφορά επίσης το υπο-ατομικό επίπεδο και είναι εκείνη που προκαλεί τη ραδιενεργό διάσπαση των πυρήνων. Όπως δηλώνει τ’ όνομά της, είναι αδύναμη.

Κλείνοντας το εδάφιο αυτό πρέπει να τονίσουμε ότι ο άνθρωπος για πολλούς αιώνες δεν είχε υποψιαστεί ότι μέσα στο άτομο υπάρχουν τόσο ισχυρές δυνάμεις που συγκρατούν την ύλη τόσο σφιχτά. Επίσης, δεν γνώριζε ότι τα άτομα, είτε με τη σχάση, είτε με τη σύντηξη, μπορούν ν’ απελευθερώσουν τεράστια, αμύθητα ποσά ενέργειας. Οι διαπιστώσεις αυτές έγιναν στις αρχές του 20ου αιώνα ως τις μέρες μας, αλλά συνεχίζουν ν’ αφήνουν άφωνη την ανθρωπότητα.

pagan alex.eled.duth.gr

Advertisements

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