Αστρονομία

Στην αρχή, το Σύμπαν ήταν απλώς κενό, γεμάτο ενέργεια, δίχως μορφή. Και έτσι παρέμεινε για πολλά εκατομμύρια χρόνια ―το για πόσο ακριβώς, συνεχίζει να αποτελεί ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της κοσμολογίας― μέχρις ότου δημιουργήθηκαν τα πρώτα άστρα από τη συμπύκνωση αερίων ύλης και φωτίστηκαν μπλε χάρη στις πυρηνικές αντιδράσεις στο εσωτερικό τους.

Τα τηλεσκόπια μοιάζουν με μηχανές του χρόνου: όσο βαθύτερα μέσα στο Διάστημα στοχεύουν τόσο πιο πίσω στο παρελθόν κοιτάζουν. Ωστόσο, ούτε ακόμα και τα καλύτερα οπτικά τηλεσκόπια δεν μπορούν να διακρίνουν πώς ήταν το Σύμπαν σε ηλικία μικρότερη από 1 δισεκατομμύριο χρόνια. Και τούτο διότι, πριν από εκείνη την εποχή, αυτοί οι πρώτοι κοσμικοί φάροι του νεογέννητου Σύμπαντος καλύπτονταν από μια αχλύ αέριου ουδέτερου υδρογόνου.

Ωστόσο, το νέο ραδιοτηλεσκόπιο που κατασκευάζεται πάνω στο υψηλό οροπέδιο Ουλαστάι, σε μια απομονωμένη περιοχή της δυτικής Κίνας, ίσως μας δώσει σύντομα εικόνες εκείνης της μορφογενετικής εποχής ―και επιπλέον σε τιμή ευκαιρίας, αφού το εν λόγω όργανο, που καταλαμβάνει μεγάλη έκταση, κατασκευάζεται σχεδόν εξολοκλήρου από εξαρτήματα τα οποία βρίσκει κανείς σε οποιοδήποτε κατάστημα ηλεκτρονικών. Παρότι το κόστος του θα ανέλθει μόλις στα 3 εκατομμύρια δολάρια, το Τηλεσκόπιο Αρχέγονης Δομής (PaST) αποτελεί μία από τις μεγαλύτερες επενδύσεις της Κίνας στην παρατηρησιακή αστρονομία. Το πρόγραμμα εγκαινιάστηκε το 2003 από τους Xiang-Ping Wu, της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών στο Πεκίνο, Jeffrey B. Peterson, του Πανεπιστημίου Carnegie Mellon στο Πίτσμπουργκ, και Ue-Li Pen, του Καναδικού Ινστιτούτου Θεωρητικής Αστροφυσικής στο Τορόντο.

Αν και επισήμως θεωρείται τηλεσκόπιο, το PaSt θα μπορούσε να χαρακτηριστεί ορθότερα ως πείραμα. «Μέσα σε δύο εβδομάδες από την έναρξη λειτουργίας του, τον επόμενο χρόνο, θα μας δώσει αρκετά δεδομένα για να απαντήσουμε τα καίρια ζητήματα που μας απασχολούν» δηλώνει ο Peterson. (Η ανάλυση, ωστόσο, αυτών των δεδομένων μπορεί να διαρκέσει πολλά χρόνια.) Και αυτό διότι το όργανο είναι στην ουσία ένας γιγαντιαίος, απίστευτα ευαίσθητος, τηλεοπτικός δέκτης.

Το PaST θα συνδυάζει τα ραδιοσήματα που θα λαμβάνονται από 10.000 κεραίες υψηλής απολαβής διατεταγμένες κατά στοίχους μήκους ώς και 3 χιλιομέτρων ο καθένας. Τούτες οι λογαριθμικά περιοδικές κεραίες, παρόμοιες με αυτές που πωλούνται κατά εκατομμύρια για τις ταράτσες των σπιτιών μας, κοστίζουν μόλις 20 δολάρια η μία. Οικιακοί διχαστές ομοαξονικών καλωδίων, εγκατεστημένοι έτσι ώστε να λειτουργούν αντίστροφα, συνδυάζουν τα σήματα από πολυάριθμες κεραίες και τα διοχετεύουν σε συνολικά 320 προσωπικούς υπολογιστές Pentium, που χρησιμοποιούν το ελεύθερο λογισμικό Linux. Οι υπολογιστές συνδυάζουν τα δεδομένα παράγοντας την υψηλής ανάλυσης εικόνα ενός τμήματος του ουρανού εύρους 10 μοιρών, το κέντρο του οποίου βρίσκεται κοντά στον Πολικό Αστέρα.

Στην πραγματικότητα, η λέξη «εικόνα» δεν είναι ο σωστός όρος, διότι το PaST θα καταγράψει χιλιάδες ταυτόχρονα σήματα εντός ενός μεγάλου τμήματος του φάσματος VHF. Οι επιστήμονες επιδίδονται στη συγγραφή λογισμικού για να φιλτράρουν τα σήματα που δεν τους ενδιαφέρουν ―όπως εκείνα τηλεοπτικών σταθμών, μετεωριτών, ακόμα και μαύρων τρυπών σε κέντρα μακρινών γαλαξιών―, ώστε να αποκαλύψουν εκείνη την τρισδιάσταση τομογραφική απεικόνιση του πρώιμου Σύμπαντος που, όπως διαβεβαιώνουν οι θεωρητικοί, βρίσκεται κρυμμένη μέσα στο θόρυβο.

Καθώς τα πρώτα άστρα άρχισαν να λάμπουν, το υπεριώδες τους φως διήγειρε τα ουδέτερα άτομα υδρογόνου που υπήρχαν γύρω τους, εξαναγκάζοντας το αέριο αυτό να εκπέμψει ένα αμυδρό ραδιοσήμα στα 1.420 μεγαχέρτς. Καθώς η αστρική ακτινοβολία ενισχυόταν, επέφερε τελικά την απογύμνωση των ατόμων υδρογόνου από τα ηλεκτρόνιά τους, δηλαδή τον ιονισμό τους.

Ωστόσο, προϊόντος του χρόνου, η διαστολή του Σύμπαντος προκάλεσε την αύξηση του μήκους κύματος αυτών των αρχέγονων ραδιοκυμάτων, και ισοδύναμα τη μείωση της συχνότητάς τους σε βαθμό ανάλογο της ηλικίας τους. Έτσι, οι αστρονόμοι είναι σε θέση να παρατηρήσουν μια συγκεκριμένη στιγμή στο χρόνο και ένα συγκεκριμένο σημείο στο χώρο «συντονίζοντας» το δέκτη τους στην κατάλληλη συχνότητα. «Συμβαίνει ό,τι περίπου και στην αρχαιολογία» εξηγεί ο Abraham Loeb του Κέντρου Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian. «Μπορούμε να ανατάμουμε το Σύμπαν και, καθώς κοιτάμε βαθύτερα, να διακρίνουμε ολοένα και περισσότερα, πανάρχαια στρώματα.»

Οι αστρονόμοι αναμένουν ότι το PaST θα αποκαλύψει μια ομοιόμορφη αχλύ οφειλόμενη στην ακτινοβολία ουδέτερων ατόμων υδρογόνου περίπου 200 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, η οποία θα διακόπτεται όλο και περισσότερο από φυσαλίδες ιονισμένου ―και γι’ αυτό σκοτεινού― υδρογόνου που περιέβαλλε τα πρώτα άστρα. Από διάφορες προσομοιώσεις συνάγεται ότι αυτά τα κελύφη στη συνέχεια συνδέθηκαν μεταξύ τους, όπως οι τρύπες σε ένα κομμάτι ελβετικό τυρί, σχηματίζοντας σήραγγες. Η ομίχλη που οφειλόταν στο ουδέτερο υδρογόνο βαθμιαία διαλύθηκε και εξαφανίστηκε για πάντα κάποια στιγμή μέσα στο πρώτο δισεκατομμύριο χρόνια ζωής του Σύμπαντος, αφήνοντάς μας με το διαφανές Διάστημα που παρατηρούμε σήμερα. Το όλο θέμα προβλέπεται να παραμείνει ομιχλώδες μέχρις ότου το PaST, ή κάποιο άλλο αντίπαλο τηλεσκόπιο, μας προσφέρει εναργέστερα αποτελέσματα. Γεννηθήτω φως, λοιπόν.

Επιστημονικά Νέα - Οκτώβριος, 2005