ΤΙ ΜΑΘΑΜΕ ΑΠΟ ΤΟ ΤΗΛΕΣΚΟΠΙΟ JAMES WEBB ΚΑΙ ΠΩΣ ΘΑ ΤΟ ΧΡΗΣΙΜΟΠΟΙΗΣΕΙ Η ΕΛΛΑΔΑ

Θα ήθελα να δεις ξανά τη φωτογραφία που υπάρχει από πάνω. Δεν είναι εκπληκτική; Σαν να την έφτιαξε κάποιος σε υπολογιστή; Την ‘τράβηξε’ το James Webb, δηλαδή το πιο ισχυρό και ακριβό διαστημικό τηλεσκόπιο που έχει δημιουργηθεί ποτέ.

Το ποσό των 10.000.000.000 δολαρίων κρίθηκε ως λογικό, για το μηχάνημα που έχει ως στόχο να αποκαλύψει

α) τις πρώτες στιγμές της δημιουργίας των μεγάλων δομών στο Σύμπαν,

β) εάν είμαστε μόνοι σε αυτό και

γ) πώς η γέννηση νέων άστρων, αλλά και η παρουσία μελανών οπών επηρεάζουν την εξέλιξη του.

Από τις πρώτες φωτογραφίες που ‘έστειλε’ το James Webb “φάνηκε πως μπορεί να ‘συλλάβει’ αόρατες περιοχές της γέννησης αστέρων -κάτι που ήταν αδύνατο για τους ‘προγόνους’ του που φωτογράφιζαν το οπτικό φως, αυτό που μας δίνει τα γνωστά χρώματα της ίριδας. Αυτό συμβαίνει διότι τα άστρα γεννιούνται σε περιοχές. όπου η πυκνότητα της σκόνης και του αερίου είναι υψηλή” λέει στο Magazine ο Βασίλης Χαρμανδάρης, διευθυντής Ινστιτούτου Αστροφυσικής του Ιδρύματος Τεχνολογίας & Έρευνας, καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης, Πρόεδρος της Ελληνικής Αστρονομικής Εταιρίας και αντιπρόεδρος στο ORP (OPTICON-RadioNet PILOT), δηλαδή το μεγαλύτερο επίγειο συνεργατικό δίκτυο της Ευρώπης για την αστρονομία.

“Η επίδραση της σκόνης στο φως είναι ανάλογη με τα σύννεφα που υπάρχουν μερικές φορές στην ατμόσφαιρα της Γης, κατά τη δύση του ήλιου και τα οποία κάνουν τον Ήλιο να φαίνεται κόκκινος -μια που μόνο το κόκκινο φως μπορεί να τα διαπεράσει. Αντίστοιχα, επειδή το James Webb παρατηρεί το υπέρυθρο φως, το οποίο ενώ δε μπορούμε να το δούμε με τα μάτια μας, αυτό διαπερνά το πέπλο της σκόνης που βρίσκεται γύρω από τα νέα άστρα και έτσι μας αποκαλύπτει τις ιδιότητές τους“. Και γιατί όμως νας μας νοιάζει αυτό; “Διότι όλα ξεκίνησαν από τα αστέρια“.

Όπως αναφέρει η NASA “οι δυνατότητες των καμερών που διαθέτει το James Webb του επιτρέπουν να κοιτάζει μέσα από την κοσμική σκόνη, ρίχνοντας νέο φως στον τρόπο σχηματισμού των αστεριών. Έως τώρα αντικείμενα στις πρώτες, γρήγορες φάσεις σχηματισμού άστρων ήταν δύσκολο να ‘συλληφθούν’. Αυτό αλλάζει τώρα, με την εξαιρετική ευαισθησία, την χωρική ανάλυση και την ικανότητα απεικόνισης του Webb να μπορούν να καταγράψουν αυτά τα -έως τώρα- άπιαστα γεγονότα”.

Ζητήσαμε τη βοήθεια του ειδικού, για να καταλάβουμε τι βλέπουν, όσοι ξέρουν, στα ούτως ή άλλως εντυπωσιακά click του James Webb. Ο κύριος Χαρμανδάρης είχε την ευγενή καλοσύνη να συμβάλει σε όσα ακολουθούν.

Το James Webb σε κέρδισε από το πρώτο πλάνο

Αν κρίνω από το ενδιαφέρον που έδειξες, το δημιούργημα της διεθνούς συνεργασίας μεταξύ της National Aeronautics and Space Administration (ΝΑSA), της European Space Agency (ESA) και της Canadian Space Agency (CSA) σε κέρδισε από το πρώτο ντοκουμέντο.

Αυτή ήταν απλά η αρχή. Βέβαια, θα εκτιμήσεις το James Webb λίγο παραπάνω, αν μάθεις πως πέραν της εξαιρετικής περιπλοκότητας και των ατελείωτων προκλήσεων που υπήρχαν κατά την κατασκευή, τη σύνδεση του Webb με το σύστημα εκτόξευσης (το παραμικρό σκουπιδάκι ήταν ικανό να διαλύσει όλη τη δουλειά) και την ίδια την εκτόξευση, υπήρχε ένα διαρκές άγχος για όλους τους μήνες (επτά) που ταξιδεύει στο διάστημα.

Η μεγαλύτερη αγωνία των καθ’ ύλην αρμοδίων ήταν αν θα ξεδιπλωνόταν σωστά (χωρίς να καταστραφεί) ο τεραστίων διαστάσεων καθρέφτης ”με συλλεκτική επιφάνεια που θα μπορούσε να παρατηρήσει πολύ πιο αμυδρά αντικείμενα από τα προηγούμενα τηλεσκόπια” όπως λέει ο Πρόεδρος της Ελληνικής Αστρονομικής Εταιρείας.

“Επιπλέον, έχει όργανα που, όπως αναφέρθηκε ήδη, του επιτρέπουν να παρατηρεί κυρίως στο υπέρυθρο φως (δηλαδή μήκη κύματος έως και 50 φορές μεγαλύτερα από αυτά που βλέπουμε με τα μάτια μας στο οπτικό), γεγονός που του δίνει τη δυνατότατη να διαπερνά περιοχές όπου υπάρχει πολύ σκόνη -η οποία απορροφά το οπτικό φως. Όπως για παράδειγμα, περιοχές που ‘γεννιούνται’ νέα άστρα ή κέντρα μακρινών γαλαξιών όπου υπάρχουν υπερμαζικές μελανές οπές. Επομένως μπορεί να μας αποκαλύψει, για πρώτη φορά με λεπτομέρεια, τα φυσικά φαινόμενα που συμβαίνουν εκεί”..

Έχει διάμετρο 6.5 μέτρα, το πλάτος ενός γηπέδου τένις, ύψος τριών ορόφων και βάρος 6.200 κιλών. Έως την τελευταία στιγμή, ουδείς ήταν βέβαιος αν θα ‘απλωθεί’ χωρίς απώλειες, όταν φτάσει στον προορισμό του. Ποιος ήταν αυτό; “Τα 1,5 εκατομύρια χιλιόμετρα από τη Γη -σχεδόν 4 φορές πιο μακριά από την απόσταση της Σελήνης-, αντιδιαμετρικά από εκεί που βρίσκεται πάντα ο Ήλιος”.

Το James Webb επιχειρεί να ‘δει’ και να φωτογραφήσει το πώς γεννήθηκε το σύμπαν.

Δηλαδή, πώς σχηματίστηκαν οι γαλαξίες, πώς εξελίχθηκαν, πώς προέκυψαν οι πλανήτες και τελικά πώς προκύψαμε κι εμείς. Πώς θα το κάνει αυτό; ‘Πιάνοντας’ το πώς δημιουργούνται τα πρώτα αστέρια.

Μέχρι τώρα οι επιστήμονες δεν είχαν πολλές πληροφορίες επ’ αυτού. Οι παλαιότεροι γαλαξίες του σύμπαντος απέχουν πάνω από 13 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη. Το James Webb έχει ως προορισμό να ‘δει’ πίσω στο χρόνο, σε αστέρια και γαλαξίες που σχηματίστηκαν πριν 13 δισεκατομμύρια χρόνια.

Αν αυτό που μόλις διάβασες σου φαίνεται δυσνόητο, ιδού μια φωτογραφία που έδωσε η NASA και μπορεί να βοηθήσει.

Η Μεγάλη Έκρηξη που δεν ήταν έκρηξη, η σκόνη που έγινε αστέρια και τελικά ζωή

Για να καταλάβουμε τι μοναδικό προσφέρει το James Webb, θα χρειαστεί να έχουμε μια αδρή εικόνα για το πως σύμφωνα με τους ειδικού επιστήμονες δημιουργήθηκε ο κόσμος.

Όλα ξεκίνησαν με το λεγόμενο Big Bang (Μεγάλη Έκρηξη -η έκρηξη που δεν ήταν ακριβώς έκρηξη, ήταν υπεύθυνη για τη δραματική διαστολή του Σύμπαντος κατά τις πρώτες του στιγμές), το οποίο έγινε πριν 13.8 δισεκατομμύρια χρόνια. Η πιο απλή απάντηση που έχει δώσει η NASA στην ερώτηση ‘τι είναι πραγματικά το Big Bang‘ αναφέρει πως “είναι το πώς εξηγούν οι αστρονόμοι τον τρόπο με τον οποίο ξεκίνησε το σύμπαν.

Πρόκειται για την ιδέα που θέλει το σύμπαν να ξεκίνησε από ένα μοναδικό σημείο, στη συνέχεια επεκτάθηκε, αρχικά ασύλληπτα γρήγορα, σε μία περίοδο που εύλογα χαρακτηρίζεται ως «πληθωρισμός» και στη συνέχεια να εξακολουθεί να μεγαλώνει σε όγκο για να φτάσει στη σημερινή του μορφή. Αυτή η διαστολή συνεχίζεται ακόμη και σήμερα και οι αποστάσεις ανάμεσα σε μακρινούς γαλαξίες συνεχώς αυξάνονται.

Σημείωση: ο όρος Big Bang ανήκει στον Άγγλο αστρονόμο, Fred Hoyle. Τον χρησιμοποίησε για πρώτη φορά κατά την παρουσία του σε ραδιοφωνική εκπομπή του BBC το 1950, προκειμένου να χλευάσει την ιδέα που μόλις είχε προκύψει. Η θεωρία που πρότεινε ο ίδιος (Κοσμολογία της Συνεχούς Κατάστασης) αποδείχθηκε εσφαλμένη, αλλά το Big Bang διατηρήθηκε.

Η διαστολή έκανε το σύμπαν πιο ψυχρό τα στοιχειώδη σωματίδια κινούταν πιο αργά και άρχισαν να ενώνονται μεταξύ τους.

• Αρχικά σχηματίστηκαν τα δύο πιο μικρά άτομα, αυτά του υδρογόνου και του ηλίου.
• Στη συνέχεια η βαρύτητα έφερε τα άτομα κοντά το ένα στο άλλο, και σχηματίστηκαν τα πρώτα άστρα και οι πρώτοι γαλαξίες, δομές που περιέχουν δισεκατομμύρια αστέρια (τα πρώτα αστέρια προέκυψαν πριν από 13.7 με 13 δισεκατομμύρια χρόνια και οι πρώτοι γαλαξίες αναπτύχθηκαν πριν 13.000.000.000 χρόνια).
• Στο εσωτερικό των πρώτων αστεριών οι πυρηνικές αντιδράσεις δημιούργησαν τους πυρήνες μεγαλύτερων ατόμων, δημιουργώντας έτσι όλα τα χημικά στοιχεία που ίσως θυμόμαστε από τον περιοδικό πίνακα των στοιχείων του σχολείου μας.
• Στο τέλος της ζωής τους τα άστρα διασκορπίζουν αυτά τα στοιχεία στο διάστημα, πολλές φορές με εκρήξεις, γεγονός που δημιουργεί τις κατάλληλες για να γεννηθεί η επόμενη γενιά άστρων.
• Την ίδια στιγμή, οι κοντινοί γαλαξίες αλληλεπιδρούν ο ένας με τον άλλο δημιουργώντας τις ομάδες και τα σμήνη των γαλαξιών.

Μια που όπως γνωρίζουμε συχνά “τα εργαλεία, κάνουν το μάστορα”, το James Webb, με τις πρωτοποριακές τεχνολογικές του δυνατότητες θα προσφέρει πρωτόγνωρες απεικονίσεις όλων αυτών των φαινομένων.

Ας δούμε μια από τις εικόνες μου μας έστειλε ήδη, αυτή από το γνωστό νεφέλωμα στον αστερισμό της Τρόπιδος ή Carina στα αγγλικά, το οποίο βρίσκεται 8,500 έτη φωτός μακριά μας, και είναι ορατό μόνο από το νότιο ημισφαίριο της Γης.

Στη φωτογραφία έχουμε την εντύπωση ότι βλέπουμε ουρανό, βουνά, αστέρια και λίγο καπνό -ή ομίχλη-, σωστά; Πάμε να δούμε τι πραγματικά απεικονίζεται. Σημειωτέον, η γραμμή κλίμακας επισημαίνει τα έτη φωτός -δηλαδή, την απόσταση που διανύει το φως σε ένα γήινο έτος. Ένα έτος φωτός ισούται με 9.46 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Το οπτικό πεδίο της εικόνας είναι στα περίπου 16 έτη φωτός.

• Το τοπίο με ‘βουνά’ και ‘κοιλάδες’, με στίγματα και με αστραφτερά αστέρια είναι στην πραγματικότητα η άκρη μιας κοντινής, νεαρής περιοχής σχηματισμού αστέρων (ονομάζεται NGC 3324) στο νεφέλωμα Carina. Τραβηγμένη στο υπέρυθρο φως από το νέο διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, αυτή η εικόνα αποκαλύπτει για πρώτη φορά αόρατες περιοχές γέννησης αστέρων.
• Η σπηλαιώδης περιοχή έχει χαραχθεί από το νεφέλωμα από την έντονη υπεριώδη ακτινοβολία και τους αστρικούς ανέμους, από εξαιρετικά ογκώδη, καυτά, νεαρά αστέρια που βρίσκονται στο κέντρο της φυσαλίδας, πάνω από την περιοχή που φαίνεται σε αυτή την εικόνα.
• Η υπεριώδης ακτινοβολία από τα νεαρά αστέρια ‘σμιλεύει’ τον τοίχο του νεφελώματος, διαβρώνοντας τον αργά.
• Οι ‘κορυφές’ πάνω από τον λαμπερό τοίχο του αερίου, αντιστέκονται σε αυτή την ακτινοβολία.
• Ο ‘καπνός’ που φαίνεται να υψώνεται από τα ουράνια ‘βουνά’ είναι στην πραγματικότητα καυτό, ιονισμένο αέριο και καυτή σκόνη, που ρέει μακριά από το νεφέλωμα λόγω της αδυσώπητης ακτινοβολίας”.

Χάριν της εξαιρετικής ευαισθησίας, της χωρικής ανάλυσης και της ικανότητας του Webb να διαπερνά τη σκόνη, μπορεί να ‘δει’ και να ‘πιάσει’ τις πρώτες, γρήγορες φάσεις σχηματισμού των άστρων -κάτι που ήταν αδύνατο έως τώρα. Έτσι αποκαλύπτει αναδυόμενα αστρικά εκκολαπτήρια και μεμονωμένα αστέρια που είναι κρυμμένα στο ορατό φως.

Λόγω της ευαισθησίας του στο υπέρυθρο φως, το τηλεσκόπιο μπορεί να κοιτάξει μέσα από την κοσμική σκόνη, για να δει αυτά τα αντικείμενα.

Οι πρωτοαστρικοί πίδακες, που αναδύονται καθαρά στην εικόνα, εκτοξεύονται από μερικά από αυτά τα νεαρά αστέρια. Οι νεότερες πηγές εμφανίζονται ως κόκκινες κουκκίδες στη σκοτεινή, σκονισμένη περιοχή του ‘σύννεφου’.

“Τα αντικείμενα στις πιο πρώιμες, γρήγορες φάσεις του σχηματισμού άστρων είναι δύσκολο να συλληφθούν, αλλά η εξαιρετική ευαισθησία, η χωρική ανάλυση και η ικανότητα απεικόνισης του Webb μπορούν να καταγράψουν αυτά τα άπιαστα γεγονότα”.

Θα χρησιμοποιήσει και η Ελλάδα το James Webb

Τα παραπάνω αποτελούν μια μικρή πτυχή των όσων οι αστρονόμοι σε όλον τον πλανήτη μας θα αναλύουν λεπτομερώς και με ιδιαίτερο ενθουσιασμό για τα επόμενα χρόνια, μας διαβεβαιώνει ο κ. Χαρμανδάρης.

“Οι παρατήρηση του Σύμπαντος το υπέρυθρο, με ένα τηλεσκόπιο όπως το James Webb, είναι βέβαιο ότι θα ανοίξει νέους ορίζοντες στην κατανόηση θεμελιωδών προβλημάτων τις σύγχρονης αστροφυσικής. Η ιστορία άλλωστε έχει δείξει ότι κάθε φορά που η τεχνολογία κάνει ένα τόσο σημαντικό άλμα, το Σύμπαν μας αποκαλύπτει μερικά ακόμη από τα μυστικά του.

Βέβαια, ακριβώς λόγω αυτή της προσδοκίας, το να εξασφαλίσει κάποιος επιστήμονας χρόνο παρατήρησης στο νέο τηλεσκόπιο της NASA είναι ιδιαίτερα δύσκολο -λόγω του διεθνούς ανταγωνισμού.

Παρά το γεγονός αυτό ερευνητές του Ινστιτούτου Αστροφυσικής του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) τα έχουν καταφέρει και 6 προτάσεις τους για χρήση του James Webb -οι περισσότερες σε όλη την Ελλάδα-, έχουν εγκριθεί. Οι πρώτες εικόνες των αντικειμένων που επέλεξαν να παρατηρήσουν θα έλθουν στη Γη μέσα στις επόμενες δυο εβδομάδες. Ένα δώρο το οποίο σίγουρα θα κάνει τις καλοκαιρινές τους διακοπές πιο σύντομες”.