25/03/2016
Βαρυτικά κύματα:
Η ανθρωπότητα ακούει τον ήχο του σύμπαντος
Του Γιώργου Λ.
Η ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων, που ανακοινώθηκε στις 11 Φεβρουαρίου 2016, είναι μια μεγαλειώδης στιγμή στην πορεία της ανθρώπινης διανόησης. Όταν ο Τύχο Μπράχ και ο Γαλιλαίος έκαναν τις παρατηρήσεις τους μέσω τηλεσκοπίων στα τέλη του 16ου αιώνα και στις αρχές του 17ου αιώνα αντίστοιχα, είχε αρχίσει η εποχή της σύγχρονης αστρονομίας. Το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα θα ήταν η κινητήριος δύναμη που θα μας επέτρεπε να κατανοήσουμε τη θέση μας στο σύμπαν. Όχι, δεν ήμασταν στο κέντρο. Τώρα ήρθε η ώρα των βαρυτικών κυμάτων να μας πει πώς είναι ο κόσμος γύρω μας.
Τα βαρυτικά κύματα είναι χωροχρονικές διαταραχές. Τι είναι τούτο; Ο χώρος και ο χρόνος σύμφωνα με τη θεωρία της σχετικότητας δεν είναι κάτι το ασύνδετο. Ο συνδυασμός τους δημιουργεί μια πολλαπλότητα... Αλλά μάλλον αυτό δεν βοηθά. Φανταστείτε λοιπόν ένα πολύ καλά τεντωμένο σεντόνι. Aυτό είναι ένας επίπεδος χωρόχρονος (Minkowski spacetime). Αν η μία ακμή του σεντονιού είναι ο χρόνος και η κάθετη σε αυτή ο χώρος, τότε αν τεντώσετε το σεντόνι στη χρονική διεύθυνση, ο χώρος θα συσταλεί, και το αντίθετο. Η παραπάνω περιγραφή στοχεύει να βοηθήσει στην κατανόηση, όχι να ληφθεί τοις μετρητοίς.
Πώς μπορούν να δημιουργηθούν τα βαρυτικά κύματα; Συνεχίζοντας με το παράδειγμα του σεντονιού, φανταστείτε ότι πετάτε στη μέση του μια πολύ βαριά συμπαγή μπάλα, π.χ. μια μπάλα με μάζα μερικών εκατομμυρίων ηλιακών μαζών (1 ηλιακή μάζα = 2x1030 κιλά). Το σεντόνι προφανώς θα κυρτώσει και έτσι αποκτάμε τον κυρτό χωρόχρονο (curved spacetime). Τώρα φανταστείτε μια μικρότερη συμπαγή μπάλα μόλις μερικών ηλιακών μαζών που σε φάση ρουλέτας κυλά στο κυρτωμένο σεντόνι. Αν κοιτάξετε πολύ προσεκτικά θα δείτε ότι καθώς κυλά η μικρή μπάλα δημιουργεί κυματισμούς πάνω στο σεντόνι οι οποίοι απομακρύνονται απ' αυτή. Αυτοί οι κυματισμοί είναι τα βαρυτικά κύματα που διαδίδονται στο χωροχρονικό υπόβαθρο (σεντόνι). Η απλοϊκή αυτή εικόνα αντιστοιχεί στο τι συμβαίνει όταν στο βαρυτικό πεδίο μιας υπερ-μαζικής (super massive) μαύρης τρύπας παγιδευτεί μια αστρική (stellar) μαύρη τρύπα ή αστέρας νετρονίων. Τέτοια συστήματα δημιουργούνται στο κέντρα των γαλαξιών. Στο κέντρο του Γαλαξία μας λόγου χάρη βρίσκεται μια μαύρη τρύπα τεσσάρων και κάτι εκατομμυρίων ηλιακών μαζών.
Τώρα γιατί όλα αυτά είναι τόσο συγκλονιστικά για το ανθρώπινο γένος; Μπορείτε να φανταστείτε πώς θα αισθάνονταν ένας άνθρωπος χωρίς ακοή, που η μόνη του επαφή με τον κόσμο είναι όσα βλέπει, όταν από εδώ και μπρος μπορεί να ακούσει; Αυτό έγινε λοιπόν με την ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων. Η ανθρωπότητα πλέον δεν βλέπει μόνο το σύμπαν γύρω της, αλλά το ακούει κιόλας. Αλλά δεν ακούει με τον συνηθισμένο τρόπο, καθώς ο ήχος δεν διαδίδεται στο κενό και το διάστημα είναι κενό. Ακούει μέσω των χωροχρονικών διαταραχών. Από την άλλη, είναι γεγονός ότι η συχνότητα των βαρυτικών κυμάτων που ανιχνεύτηκαν στις 14 Σεπτεμβρίου του 2015 είναι στο ακουστικό πεδίο του ανθρώπινου αυτιού, οπότε μπορούμε να τα «ακούσουμε» κατά κάποιον τρόπο.
Με την ανίχνευση αυτή θα εντυπωσιαζόταν μάλλον και ο Einstein, ο οποίος, αν και προέβλεψε την ύπαρξή των βαρυτικών κυμάτων, είχε αμφιβολίες αν είναι κάτι όντως φυσικό και ανιχνεύσιμο. Μερικούς από αυτούς που πίστεψαν στην ύπαρξη των κυμάτων αυτών και έγινε έργο της ζωής τους η προσπάθεια να μπορούμε πλέον να τα ανιχνεύουμε, μπορείτε να τους δείτε στην ανακοίνωση. Στα βουρκωμένα μάτια του Kip Thorne, αυτού του εξαίρετου θεωρητικού φυσικού, αντανακλάται το τι νιώθει κανείς όταν μετά από σχεδόν 50 χρόνια δουλειάς η προσπάθειά του επιστεγάζεται από μια τέτοια επιτυχία. Η επιτυχία αυτή όμως είναι πανανθρώπινη, οι αγκαλιές και η συγκίνηση των επιστημόνων στην ανακοίνωση είναι μια ένδειξη αυτού. Όλοι μαζί πλέον ακούμε τον ήχο του σύμπαντος.
Ιστότοπος για ανταλλαγή απόψεων και έκφραση ιδεών