Άνοιξη και Φυσική – Τα νέα του Απριλίου

Τον περασμένο μήνα, λοιπόν, επικράτησαν ακραία αστροφυσικά φαινόμενα: είχαμε την πρώτη φωτογράφηση μαύρης τρύπας, νέες καταγραφές βαρυτικών κυμάτων από συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών και αστέρων νετρονίων, ενώ ακόμα και μία εξέλιξη περί πυρηνικής σύντηξης είχε να κάνει με το εσωτερικό των άστρων.

Στη θάλασσα της βαρύτητας

Ενώ θα έχετε ακούσει για τις φωτογραφίες της μαύρης τρύπας γύρω στις εκατό φορές, και θα ξανάρθω σ’ αυτό το θέμα σε ένα λεπτό, πάω στοίχημα πως δεν έγινε το ίδιο με τα σήματα βαρυτικών κυμάτων από πέντε συγχωνεύσεις ζευγών μαύρων τρυπών και αστέρων νετρονίων, όπως καταγράφηκαν από τα πειράματα LIGO και Virgo με το πού ξανάρχισαν να λειτουργούν μετά από αναβαθμίσεις. Αυτό που προσπαθώ ουσιαστικά να πω είναι ότι ο ρυθμός προόδου στον τομέα της βαρυτικής αστρονομίας είναι ασύλληπτος: η ανίχνευση από τα LIGO/Virgo έντεκα τέτοιων γεγονότων σε διάστημα δύο χρόνων άξιζε το Νόμπελ φυσικής του ‘17, ενώ τώρα έχουμε πέντε καταγραφές μέσα σε ένα μήνα και είναι απλά Σάββατο.

Πριν από έναν αιώνα τα κύματα βαρύτητας δεν είχαν καν συλληφθεί από τη φαντασία μας· πριν τέσσερα χρόνια έσκασαν για πρώτη φορά στην πραγματικότητά μας· και τώρα; Είναι κιόλας μέινστρημ. Δεν είναι κι άσχημα για ένα ζωικό είδος που εκτελεί μέλη του όταν θέλουν να διαλέγουν με ποιον θα κάνουν σεξ – αλλά ας μην ξεφεύγω τώρα.

Αόρατο κι όμως αληθινό

Κάπως έτσι, μάλλον ξέρετε ήδη (από σωρεία καλών άρθρων) ότι το Event Horizon Telescope (Τηλεσκόπιο “Ορίζοντας Γεγονότων”) που φωτογράφισε μία μαύρη τρύπα στο κέντρο του γαλαξία Μ87 συνδύασε τα δεδομένα από οκτώ τηλεσκόπια, μοιρασμένα ανά την υδρόγειο, που κοίταξαν στην ίδια γωνιά του ουρανού επί μία εβδομάδα. Ο συνδυασμός τους ήταν ισοδύναμος με ένα πλασματικό τηλεσκόπιο με τις διαστάσεις της γης, γιατί προφανώς τίποτα λιγότερο δεν είναι αρκετό αν θες να δεις αυτό που δεν υπάρχει (το οποίο μπορεί να μην είναι ο ακριβέστερος ορισμός για τις μαύρες τρύπες, αλλά δείχνει λίγο τι φιλοσοφικός εφιάλτης είναι).

Τι ακριβώς δείχνουν όμως οι περίφημες φωτογραφίες;

Το λαμπερό κομμάτι είναι υλικό που μαζεύεται και περιστρέφεται στα άκρα της τρύπας, με την εικόνα του να παραμορφώνεται μέσω των… βαρυτικών εφέ. Το πιο λαμπερό κάτω μισό στριφογυρίζει προς την κατεύθυνσή μας με ταχύτητες κοντά σε αυτή του φωτός.

Το μεσαίο σκοτεινό τμήμα δεν είναι ούτε η ίδια η τρύπα ούτε ο ορίζοντας γεγονότων της, η διαβόητη περιοχή από όπου δεν ξεφεύγει τίποτα. Πρόκειται για τη σκιά της τρύπας – αποτέλεσμα της έλξης της καθώς λυγίζει την πορεία του φωτός από το ακτινοβόλο υλικό έτσι ώστε να μην έρχεται ποτέ προς εμάς.

Αξιοσημείωτο είναι ότι, με δεδομένο πως το Τηλεσκόπιο μπορεί να δει μόνο “μυωπικά” μέχρι τώρα, αυτή ακριβώς η σκιά ήταν η αναμενόμενη παρατήρηση που θα αποδείκνυε την ύπαρξη της μαύρης τρύπας· επίσης, το αν θα φαινόταν η σκιά εξαρτιόταν από τη γωνία που η τρύπα θα τύχαινε να περιστρέφεται σε σχέση με τη θέση της γης.

Το Τηλεσκόπιο φυσικά και δεν τελείωσε ακόμα. Την ώρα που μιλάμε συνεχίζεται η ανάλυση των δεδομένων, ή μάλλον η εμφάνιση των φωτογραφιών της “δικής μας” μαύρης τρύπας, της Sagittarius A* που βρίσκεται στην καρδιά του Γαλαξία… και σύντομα και στη δικιά μας.

Και ολίγη από πυρηνική

Η σύντηξη, το άγιο δισκοπότηρο της πυρηνικής ενέργειας, το είδος αντίδρασης που θα μπορούσε να προσφέρει αστείρευτη ενέργεια χωρίς ραδιενεργά προβλήματα – η σύντηξη λοιπόν, μόλις έφαγε ένα μικρό σκούντημα προς τα εμπρός. Στο Πανεπιστήμιο της Washington μία ομάδα βρήκε πώς να στριφογυρίζει το πλάσμα έτσι ώστε να παραμένει σταθερό τόσο όσο να εμφανίζεται σύντηξη με αξιοπρεπή διάρκεια.

Το “πλάσμα” δεν ήταν κάποιος υπαινιγμός· γνωστό και σαν η τέταρτη μορφή της ύλης, είναι η κατάσταση όπου τα ηλεκτρόνια δε μένουν δεσμευμένα γύρω από πυρήνες ατόμων παρά κυκλοφορούν ελεύθερα ανάμεσά τους. Στην αρχή του άρθρου λέει πως αυτή η ιστορία έχει να κάνει με το εσωτερικό των άστρων, και πράγματι τα άστρα είναι μεγάλες σφαίρες πλάσματος ενώ όλη η ενέργειά τους είναι αποτέλεσμα σύντηξης στις ακραίες συνθήκες του.

Πίσω στα εργαστήρια και συγκεκριμένα αυτά που ερευνούν το εσωτερικό των άστρων, εδώ και κάποιες δεκαετίες η δημιουργία πλάσματος είναι ρουτίνα – και ακόμα και η παρουσία σύντηξης σε αυτό. Το πρόβλημα είναι πως πρόκειται για τρομερά ασταθές και δύσκολο στο χειρισμό υλικό· η νέα μέθοδος στροβιλισμού του κατάφερε να το διατηρήσει για 16 ολόκληρα εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου, και να δει σύντηξη για μερικά από αυτά.

Το θέμα είναι πως η πρόοδος στην έρευνα της σύντηξης για ενεργειακούς σκοπούς είναι σχεδόν στάσιμη εδώ και πολύ καιρό ενώ ταυτόχρονα έχει την κακή τύχη να προσελκύει συχνά-πυκνά αβάσιμες ειδήσεις και υπερβολές. Έτσι αυτά τα 16 εκατομμυριοστά ίσως αποδειχτεί μια μέρα πως ήταν το αληθινό πρώτο βήμα προς την προσωπική μας συντηκοκίνητη εσπρεσιέρα γραφείου :p