ΜΑΤΙΕΣ ΣΤΟ ΣΥΜΠΑΝ
Για την παρατηρησιακή αστρονομία, δυστυχώς η γήινη ατμόσφαιρα παρεμποδίζει το μεγαλύτερο τμήμα της ακτινοβολίας του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος να φτάσει στην επιφάνειά της, αφήνοντας ανοικτά ελάχιστα μόνο «παράθυρα» που επιτρέπουν τις παρατηρήσεις.
Το γνωστότερο «παράθυρο» που μας επιτρέπει να δούμε το Σύμπαν αντιστοιχεί στο ορατό φάσμα των συχνοτήτων, εκείνων δηλαδή των συχνοτήτων που είναι αντιληπτές από την ανθρώπινη όραση. Γι’ αυτό εξάλλου και ιστορικά, τα πρώτα τηλεσκόπια που αναπτύχθηκαν ήταν τα οπτικά, όπως ονομάστηκαν, ακριβώς επειδή είχαν τη δυνατότητα να καταγράφουν την ορατή ακτινοβολία.
Από τη στιγμή λοιπόν που ο Γαλιλαίος έστρεψε για πρώτη φορά το τηλεσκόπιό του προς τον έναστρο ουρανό, μέχρι τα τέλη περίπου της δεκαετίας του ΄30, τα οπτικά τηλεσκόπια διεύρυναν σημαντικά τις αστρονομικές μας γνώσεις.
Με το τέλος όμως του Δευτέρου Παγκοσμίου Πολέμου άρχισαν να κατασκευάζονται διαφορετικά τηλεσκόπια, τα οποία «έβλεπαν» και σε διαφορετικά μήκη κύματος, αρχικά στα ραδιοκύματα και αργότερα στο υπέρυθρο.
Από την πρώτη ανίχνευση ραδιοκυμάτων στις αρχές της δεκαετίας του ΄30 μέχρι την κατασκευή των σύγχρονων γιγάντιων ραδιοτηλεσκοπίων και ραδιοσυμβολομέτρων, ο σχετικά νέος κλάδος της ραδιοαστρονομίας ήταν ο πρώτος που μας έδωσε την ευκαιρία να δούμε το Σύμπαν και σε μήκη κύματος διαφορετικά από το ορατό φως.
Το επόμενο ορόσημο στην εξέλιξη των τηλεσκοπίων πραγματοποιήθηκε στη διάρκεια της δεκαετίας του ‘70, όταν άρχισαν να τίθενται σε τροχιά διαστημικά τηλεσκόπια και αστεροσκοπεία που, παρακάμπτοντας τη γήινη ατμόσφαιρα, μπορούσαν να παρατηρήσουν και τις υψηλότερης ενέργειας ακτινοβολίες, όπως τις υπεριώδεις, τις ακτίνες Χ και τις ακτίνες γ.
Όλα αυτά τα τηλεσκόπια, επίγεια και διαστημικά, συνεχίζουν και σήμερα να χαρτογραφούν με όλο και μεγαλύτερη λεπτομέρεια το αχανές σύμπαν και να συλλέγουν όλο και περισσότερα δεδομένα για τα αναρίθμητα και παράξενα ουράνια σώματα και φαινόμενα που κρύβει, αποκαλύπτοντας στην πορεία το αόρατο σύμπαν σε όλη του την ομορφιά και βιαιότητα.
Αναμφίβολα, το γνωστότερο από τα τροχιακά μας αστεροσκοπεία είναι το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble, που τέθηκε σε τροχιά τον Απρίλιο του 1990 και έχει τη δυνατότητα να «βλέπει» στο ορατό μήκος κύματος, αλλά και σε υπεριώδες.
Η καταγραφή όμως ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας σε υπέρυθρα μήκη κύματος είναι ιδιαίτερα χρήσιμη για τη μελέτη αντικειμένων, τα οποία είναι τόσο ψυχρά και δυσδιάκριτα, ώστε η ανίχνευσή τους με οπτικά τηλεσκόπια να είναι πρακτικά αδύνατη.
Ανάμεσα στα ραδιοκύματα και στο υπέρυθρο υπάρχει ένα ακόμη ηλεκτρομαγνητικό παράθυρο στο σύμπαν, που αντιστοιχεί στα μικροκύματα. Η ανίχνευση της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου*, καθώς και των ανισοτροπιών που τη χαρακτηρίζουν, από το δορυφόρο COBE, συγκαταλέγεται ανάμεσα στα κορυφαία επιστημονικά επιτεύγματα του 20ου αιώνα, που αναγνωρίστηκε με την απονομή του Νόμπελ Φυσικής 2006 στους επικεφαλής ερευνητές John C. Mather και George F. Smoot.
*Το 1965 βρέθηκε τυχαία ότι βομβαρδιζόμαστε από αρχέγονη ακτινοβολία.
Μικροκυματική Ακτινοβολία Υποβάθρου ονομάζεται το υπόλειμμα της ακτινοβολίας που εξέπεμπε το σύμπαν όταν βρισκόταν σε κατάσταση εξαιρετικά μεγάλων θερμοκρασιών και πιέσεων.
Οι Αμερικανοί ραδιοαστρονόμοι, Arno A. Penzias και Robert W. Wilson το 1965 ανίχνευσαν την αρχέγονη ακτινοβολία, την μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου, που περίσσεψε από τα πρώτα λεπτά της Μεγάλης Έκρηξης.
Ένα άλλο «παράθυρο» στο σύμπαν άνοιξε με την κατασκευή και τη μεταφορά στο διάστημα τηλεσκοπίων που είχαν τη δυνατότητα να ανιχνεύουν την υπεριώδη ακτινοβολία.
Η παρατήρηση σε αυτά τα μήκη κύματος χρησιμεύει μεταξύ άλλων για τη μελέτη γιγάντιων νέων άστρων, για τη συλλογή δεδομένων που αφορούν στη χημική σύνθεση και στη θερμοκρασία της μεσοαστρικής ύλης, καθώς επίσης και για τη μελέτη της εξέλιξης των γαλαξιών.
Τα τροχιακά αστεροσκοπεία ακτίνων Χ, από την άλλη, χρησιμοποιούνται στη μελέτη παράξενων ουράνιων σωμάτων, όπως είναι για παράδειγμα τα πάλσαρ, οι μαύρες τρύπες και οι ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες.
Οι ακτίνες γ, τέλος, δηλαδή η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία με την υψηλότερη ενέργεια, εκπέμπονται στη διάρκεια ορισμένων από τα βιαιότερα φαινόμενα που μπορούμε να παρατηρήσουμε στο Σύμπαν, όπως είναι οι εκλάμψεις ακτίνων γ (Gamma Ray Bursts, GRB). Οι εκλάμψεις αυτές εικάζεται ότι προέρχονται από την απευθείας κατάρρευση ενός άστρου σε μαύρη τρύπα ή από τη συγχώνευση δύο άστρων νετρονίων.
Είναι επίσης εξαιρετικά ενδιαφέρον να παρατηρήσουμε ότι κάθε φορά που άνοιγε για τους αστρονόμους ένα νέο ηλεκτρομαγνητικό παράθυρο στο σύμπαν, πέραν από τη διεύρυνση των γνώσεων που τους προσέφερε για ήδη γνωστά αστρονομικά αντικείμενα και φαινόμενα, συχνά οδηγούσε και στην ανακάλυψη νέων και απροσδόκητων αστρονομικών αντικειμένων και φαινομένων.
Μια διαφορετική “ματιά” στο Σύμπαν
Τίθεται λοιπόν το ερώτημα: θα ήταν άραγε ποτέ δυνατό να δούμε το σύμπαν με άλλα μάτια και να συλλέξουμε πληροφορίες, οι οποίες δεν μεταδίδονται με τη μορφή της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας; Θεωρητικά τουλάχιστον, ναι. Τη δυνατότητα αυτή μας την προσφέρουν τα νετρίνα και τα βαρυτικά κύματα.
Τα νετρίνα είναι παράξενα σωματίδια με ουδέτερο ηλεκτρικό φορτίο και απειροελάχιστη μάζα, ενώ τα βαρυτικά κύματα, μια από τις πλέον εντυπωσιακές 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 διαταραχές ή διακυμάνσεις στον ίδιο τον ιστό του χωροχρόνου, οι οποίες διαδίδονται με την ταχύτητα του φωτός.
Το πρώτο βήμα για την κατασκευή τηλεσκοπίων νετρίνων και ανιχνευτών βαρυτικών κυμάτων έχει πραγματοποιηθεί (με τους ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων, όπως ο γαλλοϊταλικός VIRGO και ο αμερικανικός LIGO)
Η εποχή της Αστρονομίας των Νετρίνων και της Αστρονομίας των Βαρυτικών Κυμάτων έχει ήδη ανατείλει και επιτρέπει στους αστρονόμους να συλλέξουν πληροφορίες για τα βίαια φαινόμενα του σύμπαντος που η ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία αδυνατεί, από τη φύση της, να μας μεταφέρει.