Η δρ Ελένη Βαρδουλάκη μιλάει για τις φωτογραφίες που έστειλε το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb.
Εδώ και λίγες ηµέρες οι οθόνες µας πληµµυρίζουν από τις φωτογραφίες που έστειλε στη Γη το διαστηµικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST), οι οποίες, όπως θεωρούν οι αστροφυσικοί, ανοίγουν νέο κεφάλαιο στην εξερεύνηση του σύµπαντος. Γιατί όµως είναι τόσο σηµαντικές οι φωτογραφίες αυτές και τι σηµαίνουν για την επιστήµη της αστροφυσικής;
Η δρ Ελένη Βαρδουλάκη, αστροφυσικός και επικοινωνιολόγος της επιστήµης, διδάκτωρ του Πανεπιστηµίου της Οξφόρδης και ερευνήτρια (COSMOS, EMU, MeerKAT, LOFAR), εξηγεί τι βλέπουµε στη φωτογραφία του σµήνους γαλαξιών SMACS 0723 και µιλάει για τα ιδιαίτερα χαρακτηριστικά και τις δυνατότητες του τηλεσκοπίου το οποίο αποτελεί εγχείρηµα της NASA σε συνεργασία µε τον Ευρωπαϊκό Οργανισµό ∆ιαστήµατος (ESA) και τον Καναδικό Οργανισµό ∆ιαστήµατος (CSA). «Είναι το µεγαλύτερο τηλεσκόπιο που έχουµε στείλει στο διάστηµα. Κατασκευάζεται τα τελευταία είκοσι χρόνια και έχει κοστίσει δέκα δισεκατοµµύρια δολάρια. Το πλάνο που υπήρχε εξαρχής ήταν να φτιαχτεί µε τέτοιο τρόπο ώστε να µπορεί να παρατηρήσει αντικείµενα στο σύµπαν τα οποία πριν δεν είχαµε τη δυνατότητα να παρατηρήσουµε. Με το JWST βλέπουµε τα πράγµατα µε µεγαλύτερη ευκρίνεια και από πολύ πιο µακριά – όταν το σύµπαν ήταν νέο. Αυτό που θέλουµε να καταλάβουµε µέσω της παρατήρησης είναι πώς δηµιουργείται το σύµπαν, πώς γεννιέται, πώς µεγαλώνει και πώς θα καταλήξει – όπως θα παρακολουθούσαµε τη ζωή ενός ανθρώπου από τη γέννηση έως τον θάνατό του».
Το βαθύ παρελθόν του σύµπαντος
Η δρ Ελένη Βαρδουλάκη διευκρινίζει πως ό,τι βλέπουν οι αστροφυσικοί αφορά το παρελθόν του σύµπαντος, ακόµη και το φως από τον Ηλιο, το οποίο χρειάζεται οκτώ λεπτά για να φτάσει στη Γη. «Οσο πιο µακριά είναι ένα αντικείµενο τόσο πιο πολύ χρόνο χρειάζεται για να έρθει σ’ εµάς. Επειδή το σύµπαν διαστέλλεται, αυτό το φως µετατοπίζεται στο υπέρυθρο, δεν το βλέπουµε δηλαδή στο ορατό». Αυτός είναι ο λόγος που οι επιστήµονες χρειάζονται τηλεσκόπια µε τα οποία να παρατηρούν το φάσµα του υπέρυθρου. «Παλαιότερα είχαµε στείλει και άλλα στο υπέρυθρο – το IRAS το 1983, το Spitzer το 2003 και το Herschel το 2009. Αυτά µας έδωσαν τεράστιο όγκο πληροφορίας που ακόµη χρησιµοποιούµε. Ωστόσο το JWST έχει τροµερή ευκρίνεια και µπορεί να πάρει µια φωτογραφία σε πολύ λιγότερο χρόνο σε σχέση µε τα παλαιότερης τεχνολογίας τηλεσκόπια. Την πρώτη φωτογραφία από το σµήνος γαλαξιών την έβγαλε σε δέκα ώρες, ενώ ένα παλαιάς τεχνολογίας τηλεσκόπιο θα χρειαζόταν εβδοµάδες».
Αυτές τις µέρες διαβάζουµε και ακούµε ειδικούς να συγκρίνουν το τηλεσκόπιο James Webb µε το Hubble. Ποιες είναι οι διαφορές; Οπως εξηγεί η αστροφυσικός, το Hubble, το οποίο εκτοξεύτηκε στο διάστηµα το 1990, είναι ένα τηλεσκόπιο που κινείται στο φάσµα του οπτικού και λίγο στου υπέρυθρου. «Το κάτοπτρο του JWST είναι δυόµισι φορές µεγαλύτερο από εκείνο του Hubble και έχει διάφορα όργανα που παρατηρούν στο υπέρυθρο. Η σύγκριση µε το Hubble δεν είναι ακριβής γιατί ένα οπτικό τηλεσκόπιο δίνει άλλη πληροφορία από αυτή που δίνει το υπέρυθρο. Το JWST βλέπει σε µήκος κύµατος 0,8-30 µικρόµετρα, ενώ το µάτι µας µπορεί να δει από 0,4-0,7 µικρόµετρα. Πρόκειται δηλαδή για ζώνη που δεν θα µπορούσαµε να δούµε µε γυµνά µάτια».
Οπως λέει, το JWST δίνει εκτός των άλλων τη δυνατότητα να παρατηρήσουµε καθαρά µέσα από τη σκόνη. «Μπορούµε να δούµε την ατµόσφαιρα εξωπλανητών, πλανητών που δεν ανήκουν στο δικό µας ηλιακό σύστηµα αλλά βρίσκονται σε άλλα αστρικά συστήµατα. Αυτός είναι ο λόγος που πιστεύουµε ότι το συγκεκριµένο τηλεσκόπιο θα αλλάξει τα δεδοµένα στην αστροφυσική, διότι ίσως µας αποκαλύψει πράγµατα που δεν έχουµε δει ακόµη».
Η γέννηση ενός άστρου και η ύπαρξη εξωγήινης ζωής
Αυτά τα τόσο εντυπωσιακά χρώµατα που βλέπουµε στις φωτογραφίες των νεφελωµάτων υπάρχουν πραγµατικά στο σύµπαν; Η αστροφυσικός εξηγεί ότι οι φωτογραφίες που είδαµε έχουν ψευδοχρώµα· οι επιστήµονες παρατηρούν ένα χηµικό στοιχείο και του αναθέτουν ένα χρώµα. «Αυτήν τη φορά τα χρωµάτισαν µε τέτοιο τρόπο που να µοιάζει λίγο µε αυτά που είδαµε από το Hubble. Γι’ αυτό πιστέψαµε ότι είδαµε κάτι µε µεγαλύτερη ευκρίνεια απ’ ό,τι στο Hubble. Στην πραγµατικότητα αυτό που βλέπουµε είναι κάτι διαφορετικό. Είναι διαφορετικό εύρος της ηλεκτροµαγνητικής ακτινοβολίας».
Για ποιο λόγο χρειάζεται να στείλουµε τηλεσκόπιο στο διάστηµα; ∆εν γίνεται να έχουµε τέτοιες εικόνες από ένα τηλεσκόπιο που βρίσκεται στη Γη; Η δρ Ελένη Βαρδουλάκη εξηγεί: «Η ατµόσφαιρα της Γης δρα σαν φίλτρο που εµποδίζει να περάσουν κάποια κοµµάτια της ακτινοβολίας. Για να µπορέσουµε να παρατηρήσουµε στο υπέρυθρο και να δούµε µακρινά αντικείµενα και τα χηµικά στοιχεία που δεν βλέπουµε στο οπτικό πρέπει να στείλουµε τηλεσκόπιο στο διάστηµα, εκτός της ατµόσφαιρας. Το JWST πήγε σε συγκεκριµένο σηµείο στην τροχιά της Γης γύρω από τον Ηλιο –υπάρχουν κάποια σηµεία που είναι σταθερά– και θα µείνει εκεί, γιατί είναι βαρυτικά δεµένο. Θα µείνει σε εκείνο το σηµείο –το λανγκρανζιανό σηµείο 2 (L2)– το οποίο βρίσκεται µακριά από τον Ηλιο αρκετά ώστε να είναι προστατευµένα από την ακτινοβολία τα πολύ ευαίσθητα όργανα παρατήρησης». Το JWST στέλνει δεδοµένα µια φορά την ηµέρα σε ένα εύρος τεσσάρων ωρών. Τα δεδοµένα εκπέµπουν στα ραδιοκύµατα (26 GHz) βάσει ενός πρωτοκόλλου της NASA (CCSDS File Delivery Protocol [CFDP]).
Τι ακριβώς βλέπουµε στην εικόνα στην οποία αποτυπώνεται το σµήνος γαλαξιών SMACS 0723; Οπως εξηγεί, κάθε γαλαξίας αποτελείται από δισεκατοµµύρια αστέρια. Σε αυτήν τη φωτογραφία αποτυπώνονται και κάποια αστέρια που βρίσκονται στον δικό µας γαλαξία, καθώς η φωτογραφία έχει ληφθεί µέσα από αυτόν. Πιο πίσω βλέπουµε γαλαξίες. «Το καταπληκτικό µε το JWST είναι ότι µπορούµε να δούµε περιοχές µες στους γαλαξίες στις οποίες δηµιουργούνται τα αστέρια. Γνωρίζαµε από πριν γι’ αυτό το σµήνος γαλαξιών, το οποίο αποτελείται από εκατοντάδες ή χιλιάδες γαλαξίες. Αυτό το σµήνος είναι βαρυτικά δεµένο, δηλαδή ο ένας γαλαξίας βρίσκεται κοντά στον άλλο, και έχουν µεγάλη µάζα. Υπάρχει µια ιδιότητα στη φύση που σχετίζεται µε τη θεωρία της σχετικότητας που λέει ότι όσο πιο µεγάλη µάζα έχει ένα αντικείµενο ή ένα σύνολο αντικειµένων όταν το φως περάσει από κοντά της δεν κινείται σε ευθεία γραµµή, αλλά σε καµπύλη».
Αυτό σηµαίνει ότι στη συγκεκριµένη φωτογραφία µπορούµε να δούµε αντικείµενα που βρίσκονται πίσω από το σµήνος, γιατί το φως τους έρχεται µέσω καµπύλης. «Αν έχετε ένα ποτήρι µπροστά σας και το βάλετε στην ίδια ευθεία µε µια λάµπα, το φως θα έρθει λίγο από τα δεξιά του ποτηριού, λίγο από τα αριστερά λίγο από πάνω και λίγο από κάτω. Εµείς δεν το βλέπουµε αυτό γιατί είναι πολύ µικρό το αποτέλεσµα σε τέτοιες κλίµακες αλλά στο σύµπαν το βλέπουµε. Στην εν λόγω περίπτωση βλέπουµε γαλαξίες πίσω από το σµήνος που έχουν παραµορφωθεί. Αν παρατηρήσετε τις πορτοκαλί γραµµές στη φωτογραφία, θα το διακρίνετε. Είναι ο ίδιος γαλαξίας ο οποίος φαίνεται σε πάρα πολλά σηµεία γύρω από το σµήνος γαλαξιών. Στην ίδια φωτογραφία αποτυπώθηκαν γαλαξίες που υπάρχουν πάρα πολύ µακριά από εµάς. Από την εποχή που το σύµπαν ήταν 600 εκατοµµυρίων ετών – σήµερα είναι 13,7 δισεκατοµµυρίων. Αυτό σηµαίνει ότι το φως από τον γαλαξία έκανε 13,1 δισεκατοµµύρια χρόνια για να φτάσει σ’ εµάς. Είναι το πιο µακρινό αντικείµενο στο υπέρυθρο που έχουµε παρακολουθήσει».
Τι σηµαίνουν οι φωτογραφίες του JWST για τις µελέτες της ύπαρξης µη γήινης ζωής που να προσοµοιάζει µε τη δική µας; «Αναζητούµε ζωή σαν τη δική µας. Ψάχνουµε κάποια στοιχεία σε άλλους πλανήτες, γι’ αυτό θέλουµε να φτάσουµε στον Αρη γιατί είχε στο παρελθόν τις κατάλληλες συνθήκες για ζωή και ίσως µπορέσουµε στο µέλλον να τον µεταµορφώσουµε σε µια Γη. Πλανήτες σαν τη Γη ψάχνουµε να βρούµε και εκτός του ηλιακού µας συστήµατος γιατί αυτό που σκεφτόµαστε είναι ότι δεν είναι δυνατόν να είµαστε µόνοι µας στην απεραντοσύνη του σύµπαντος. Σίγουρα υπάρχει µια άλλη Γη εκεί έξω την οποία ψάχνουµε µε τα τηλεσκόπια όπως το JWST αλλά και µε ραδιοκύµατα. Ακόµη δεν έχουµε βρει κάτι».
Μεταφράζοντας το σύμπαν
Πριν από λίγες μέρες κυκλοφόρησε το βιβλίο «Το σύμπαν στο τσεπάκι σου» (Key Books) στο οποίο η δρ Ελένη Βαρδουλάκη ταξιδεύει τους αναγνώστες με απλό λόγο και χιούμορ στα μυστικά του σύμπαντος, από το Big Bang μέχρι τον εποικισμό του Αρη. Πώς προέκυψε το βιβλίο; «Το 2017 άρχισα να γράφω για το ευρύ κοινό σε online επιστημονικές εφημερίδες άρθρα που αφορούσαν μεγάλες επιστημονικές ανακαλύψεις. Αυτό που ήθελα ήταν να “μεταφράσω” την αστροφυσική, γιατί η ανθρωπότητα πρέπει να επενδύσει στην αστροφυσική και την τεχνολογία που την υποστηρίζει. Οι αστροφυσικοί δεν είμαστε μόνοι μας, αλληλεπιδρούμε με την κοινωνία και φτιάχνουμε κάτι καινούργιο που δεν υπήρχε πιο πριν. Το WI-FI για παράδειγμα δημιουργήθηκε από αστροφυσικούς γιατί ήθελαν να μεταφέρουν δεδομένα ασύρματα. Αυτή και άλλες εφαρμογές επιστρέφουν στην κοινωνία. Μέσα από τα συγκεντρωμένα άρθρα που αποτελούν το υλικό του βιβλίου θέλησα να δώσω στο κοινό να καταλάβει τι είναι αυτό που κάνουμε εμείς οι αστροφυσικοί, γιατί πρέπει να στέλνουμε αυτά τα τηλεσκόπια στο σύμπαν, γιατί ο φορολογούμενος να πληρώνει για να δημιουργηθούν αυτά τα τηλεσκόπια. Και μέσα από όλο αυτό, που οδηγεί στην κατανόηση του μεγαλείου της φύσης, στόχος είναι να καταλάβουμε ότι πρέπει να σεβόμαστε περισσότερο τον κόσμο που μας περιβάλλει».
INF0
Το βιβλίο «Το σύμπαν στο τσεπάκι σου» της Ελένης Βαρδουλάκη κυκλοφορεί από την Key Books