(ΣΠΥΡΟΣ ΜΑΝΟΥΣΕΛΗΣ, Ελευθεροτυπία, 18/7/2010)
Αν, όπως λέγεται συχνά, μια εικόνα ισοδυναμεί με χίλιες λέξεις, τότε η περίπτωση της πληρέστερης εικόνας του ουράνιου θόλου αποτελεί αναμφίβολα τη συμπύκνωση δεκατεσσάρων δισεκατομμυρίων χρόνων κοσμικής ιστορίας. Χάρη στο διαστημικό παρατηρητήριο Πλανκ -που βρίσκεται σε απόσταση 1,5 εκατομμυρίου χιλιομέτρων από τη Γη- διαθέτουμε σήμερα τον πρώτο πλήρη χάρτη του συνόλου της ουράνιας σφαίρας, με άλλα λόγια μια πλήρη εικόνα του ορατού Σύμπαντος.
Πριν από μερικές ημέρες τα πρωτοσέλιδα των μεγαλύτερων εφημερίδων και περιοδικών του κόσμου παρουσίασαν την εντυπωσιακή φωτογραφία ενός πυρακτωμένου αβγού γιγαντιαίων διαστάσεων. Σύμφωνα με τη σχετική λεζάντα που συνόδευε τη φωτογραφία, πρόκειται για την πρώτη πλήρη εικόνα του πρώιμου Σύμπαντος.
Αλήθεια, πώς θα φαινόταν το πρώιμο Σύμπαν σε έναν «εξωτερικό» παρατηρητή; Το ερώτημα αυτό ίσως να ακούγεται ως παραδοξολόγημα: αν, εξ ορισμού, το Σύμπαν περικλείει τα... πάντα, τότε δεν μπορεί να υπάρξει τίποτα εκτός του Σύμπαντος ικανό να το παρατηρεί απρόσκοπτα και αντικειμενικά. Φανταστείτε λοιπόν πώς θα νιώθατε αν κάποιος ισχυριζόταν ότι αυτό το «τίποτα» είναι σε θέση όχι μόνο να παρατηρεί ή να αναλύει τη σύσταση του Σύμπαντος, αλλά και να «φωτογραφίζει» στιγμιότυπα από την προγενέστερη εξέλιξή του.
Οσο παράδοξο ή τρελό κι αν ακούγεται, μια τέτοια μαγική «φωτογραφική» μηχανή του χρόνου υπάρχει πραγματικά! Πρόκειται για το περίφημο διαστημικό τηλεσκόπιο Πλανκ που εδώ και έναν χρόνο βρίσκεται στο Διάστημα για να προσφέρει τη δυνατότητα στους ειδικούς ερευνητές (αστροφυσικούς και κοσμολόγους) να μελετήσουν σε βάθος χρόνου τη δομή και την εξέλιξη του αρχέγονου Σύμπαντος.
Η μηχανή του χρόνου
Το ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Πλανκ εκτοξεύθηκε τον Μάιο του 2009 από την Ευρωπαϊκή Υπηρεσία Διαστήματος (ESA) και μετά από πενήντα ημέρες ταξιδιού βρέθηκε στην προκαθορισμένη θέση του στο Διάστημα. Από εκεί άρχισε να συγκεντρώνει κοσμολογικές πληροφορίες και εικόνες που κανένα ανθρώπινο μάτι ή επίγειο τηλεσκόπιο δεν είχε καταφέρει να δει μέχρι σήμερα.
Όλες οι πληροφορίες που το διαστημικό τηλεσκόπιο Πλανκ είναι ικανό να συλλέγει βασίζονται στο πρωτογενές φως που ταξιδεύει ελεύθερα σε ολόκληρο το Σύμπαν από τη στιγμή που δημιουργήθηκε μέχρι σήμερα. Ειδικότερα, αυτό το τηλεσκόπιο σχεδιάστηκε ώστε να ανιχνεύει και να αναλύει τη λεγόμενη κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου (Cosmic Microwave Background ή ακτινοβολία CMB).
Η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου που ανιχνεύεται από το τηλεσκόπιο Πλανκ σε εννέα διαφορετικά μήκη κύματος (μεταξύ 0,3mm και 1cm) δεν είναι παρά το πιο αρχέγονο απομεινάρι του πρώτου φωτός. Το φως αυτό απελευθερώθηκε μόλις το Σύμπαν άρχισε να ψύχεται και να διαστέλλεται αρκετά ώστε να επιτρέπει στα φωτόνια (τα σωματίδια-φορείς του φωτός) να ταξιδεύουν ελεύθερα. Αυτό συνέβη, όπως υπολογίζουν οι ειδικοί, «μόλις» 380.000 χρόνια μετά τη λεγόμενη «Μεγάλη Εκρηξη».
Μάλιστα, όπως διαπίστωσαν, αυτό το αρχέγονο φως της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου, αν και αρκετά ομοιόμορφο, παρουσίαζε ενδιαφέρουσες μικροθερμοκρασιακές διακυμάνσεις πάνω στις οποίες έχουν αποτυπωθεί πληροφορίες για μια ακόμη πιο αρχέγονη εποχή, την επονομαζόμενη «Εποχή του Πληθωρισμού».
Σύμφωνα με τις πληθωριστικές κοσμολογικές θεωρίες, για ένα απειροελάχιστο χρονικό διάστημα το νεογέννητο Σύμπαν άρχισε να διαστέλλεται ταχύτατα με εκρηκτικό τρόπο, εξαιτίας, όπως υποθέτουν σήμερα, μιας εντελώς άγνωστης μορφής «σκοτεινής ενέργειας» που οδήγησε σε αυτή την πρώτη εκθετικά επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος.
Τέτοιες διακυμάνσεις στη θερμοκρασία της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου καταγράφηκαν για πρώτη φορά από τους δορυφόρους COBE και WMAP της NASA. Γεγονός που υποδεικνύει σαφώς ότι το πρώιμο Σύμπαν, αν και εντυπωσιακά ομοιόμορφο, χαρακτηριζόταν εξ αρχής από τέτοιες μικρές διακυμάνσεις στην πυκνότητα της ύλης-ενέργειας, οι οποίες οδήγησαν, εντέλει, στη διαμόρφωση των γιγάντιων κοσμικών δομών που παρατηρούμε σήμερα (γαλαξίες, σμήνη γαλαξιών κ.ά.)!
Ο κύριος στόχος της αποστολής Πλανκ ήταν να καταγράψει τέτοιες μικροσκοπικές θερμοκρασιακές διακυμάνσεις με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια απ' ό,τι στο παρελθόν και έτσι να επιτύχει την πρώτη πλήρη «χαρτογράφηση» του ουράνιου στερεώματος.
Πράγματι, το τηλεσκόπιο Πλανκ είναι σε θέση να καταγράφει ακόμη και διακυμάνσεις της τάξης του εκατομμυριοστού του βαθμού. Για να έχουμε ένα μέτρο της ευαισθησίας των οργάνων του Πλανκ, θα έλεγε κανείς ότι είναι σαν να μπορεί να μετρά από τη Γη τις διακυμάνσεις της θερμοκρασίας του σώματος ενός κουνελιού που βρίσκεται στο φεγγάρι. Και η πρόσφατη φωτογράφηση του πρώιμου Σύμπαντος έγινε εφικτή χάρη ακριβώς στα υπερευαίσθητα όργανα που διαθέτει (Οργανο Υψηλής Συχνότητας ή HFI, Οργανο Χαμηλής Συχνότητας ή LFI, ειδικά βολόμετρα).
Η υψηλή τεχνολογία στην υπηρεσία της Κοσμολογίας
Σήμερα, ύστερα από δεκαοκτώ χρόνια σχεδιασμού και λεπτομερούς προετοιμασίας των σχετικών προγραμμάτων της ESA, το τηλεσκόπιο Πλανκ φαίνεται να δικαιώνει πλήρως όλες τις ελπίδες -και κυρίως τα χρήματα- που ερευνητές και κράτη έχουν επενδύσει σε αυτό.
Ικανό να αναλύει το κοσμικό φως σε εννιά διαφορετικά μήκη κύματος, δηλαδή σε εννιά διαφορετικά «χρώματα» αόρατα από το ανθρώπινο μάτι, το πρόγραμμα Πλανκ όχι μόνο κατάφερε να αναλύσει λεπτομερώς τις διακυμάνσεις της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου αλλά και να χαρτογραφήσει επιμελώς την κατανομή ύλης-ενέργειας μέσα στο ορατό μας Σύμπαν.
Αποτέλεσμα αυτών των πολύχρονων ερευνών είναι και η φωτογραφία του Σύμπαντος κατά τη βρεφική του ηλικία. Ομως τι ακριβώς βλέπουμε σε αυτή; Το βάθος της εικόνας, σε αποχρώσεις του κόκκινου-πορτοκαλί, αντιστοιχεί στα πιο πρώιμα στάδια της εξέλιξης του Σύμπαντος όπως αυτά φωτίζονται και αποκαλύπτονται από το αρχέγονο φως.
Στο εσωτερικό αυτού του πιο αρχαϊκού τμήματος της εικόνας είναι ήδη ορατές κάποιες πτυχώσεις και σχεδόν αδιόρατες ρυτιδώσεις, οι οποίες αντιστοιχούν στα πρώτα στάδια της διαμόρφωσης των γαλαξιών και άλλων ακόμη αδιαμόρφωτων κοσμικών δομών.
Επιπλέον, σε όλο σχεδόν το μήκος στο κέντρο της εικόνας παρατηρούμε μια αρκετά εκτενή νεφελώδη δομή σε χρώμα λευκό-βιολετί. Πρόκειται για τη φωτεινή ακτινοβολία που προέρχεται από το «τοπικό» Σύμπαν και η οποία θαμπώνει τοπικά την πρωτογενή ακτινοβολία υποβάθρου. Μολονότι αυτές οι τοπικές εκπομπές ακτινοβολίας -που προέρχονται από αέρια και περιδινήσεις της «τοπικής» μεσοαστρικής ύλης- αποτελούν ένα είδος «θορύβου» που «αμαυρώνει» και περιπλέκει την καθαρότητα της όλης εικόνας, περιέχουν εντούτοις πολύτιμες πληροφορίες για τους αστροφυσικούς.
Πάντως, το διαστημικό τηλεσκόπιο Πλανκ διαθέτει τα κατάλληλα υπολογιστικά προγράμματα που του επιτρέπουν όχι μόνο να «καθαρίζει» την εικόνα από τέτοιες «παρεμβολές», αλλά και να αναλύει λεπτομερώς τη φύση αυτών των παρεμβολών.
Ποτέ άλλοτε η φύση και η τοπολογία του αρχέγονου κοσμικού φωτός δεν είχαν χαρτογραφηθεί με τόσες λεπτομέρειες· ποτέ μέχρι σήμερα δεν είχαμε τη δυνατότητα να οπτικοποιούμε το παρελθόν του Σύμπαντος που μας φιλοξενεί!
Ο τεχνολογικός-επιστημονικός άθλος της φωτογράφησης του πρώιμου Σύμπαντος δεν προκαλεί μόνο έντονες συγκινήσεις για τα επιτεύγματα της σύγχρονης επιστήμης, αλλά ανοίγει και νέες, ασύλληπτες μέχρι χθες, δυνατότητες στην ανθρώπινη γνώση. Πρώτη φορά στην ανθρώπινη ιστορία φαίνεται απολύτως ρεαλιστική η δυνατότητα μιας αποκλειστικά επιστημονικής -και συνεπώς μη υπερφυσικής ή θεολογικής- εξήγησης της προέλευσης και της εξέλιξης του Σύμπαντος.
