Ελευθεροτυπία - Είμαστε φτιαγμένοι από την ύλη των άστρων

Από την εποχή των πρώτων τηλεσκοπικών παρατηρήσεων του Γαλιλαίου, πριν από τέσσερις αιώνες, μέχρι σήμερα, η εικόνα του Σύμπαντος έχει αλλάξει ριζικά. Στις μέρες μας, πλην ελάχιστων επιστημονικά αναλφάβητων σκοταδιστών, κανείς δεν αμφιβάλλει ότι η πλανητική μας κατοικία (η Γη) και η κοσμική μας γειτονιά (το ηλιακό μας σύστημα) αποτελούν μόνο ένα απειροελάχιστο τμήμα που βρίσκεται κάπου στην περιφέρεια του ορατού Σύμπαντος.

Η συνειδητοποίηση αυτού του γεγονότος είχε ως γνωστόν δραστικές συνέπειες για τις φυσικές και μεταφυσικές μας προκαταλήψεις: η Γη από καιρό έπαψε να θεωρείται το κέντρο του Κόσμου, η κορωνίδα της δημιουργίας.

Ωστόσο, την κατάρριψη της καθησυχαστικής και ναρκισσιστικής γεωκεντρικής κοσμοεικόνας ακολούθησαν ακόμα πιο ανοίκειες και ανατρεπτικές κοσμοαντιλήψεις. Σύμφωνα με τις πιο πρόσφατες έρευνες της αστροφυσικής, ζούμε σε ένα βίαιο και εκρηκτικά αναπτυσσόμενο Σύμπαν, η δομή και η αρχιτεκτονική του οποίου δεν παραμένουν αμετάβλητες στο χρόνο αλλά διαρκώς εξελίσσονται!

Αυτή η ασυνήθιστη εικόνα ενός ασταθούς και αέναα μεταβαλλόμενου Σύμπαντος μπορεί να μας ξενίζει ή και μας τρομάζει αλλά, όπως θα δούμε, θεωρείται πλέον αναμφισβήτητο γεγονός, αφού επιβεβαιώνεται καθημερινά από όλες τις αστρονομικές παρατηρήσεις πάνω ή έξω από τον πλανήτη μας, μέσω δηλαδή των νέων ισχυρών ραδιοαστρονομικών παρατηρητηρίων και των διαστημικών δορυφόρων.

Η αρχαιολογία του Σύμπαντος

Χάρη στην κατασκευή νέων και ισχυρότατων τηλεσκοπίων, οι σύγχρονοι αστροφυσικοί κατάφεραν τις τελευταίες δεκαετίες να ανασυγκροτήσουν την ιστορία του Σύμπαντος σχεδόν από τις σκοτεινές απαρχές της μέχρι τις μέρες μας.

Από μια άποψη, αυτή η επανασύνθεση του κοσμικού μας παρελθόντος θυμίζει εξονυχιστική αρχαιολογική έρευνα που βασίζεται σε αποσπασματικές και ετερογενείς ενδείξεις σχετικά με την κατανομή στον χώρο, τη χημική σύσταση και κυρίως τη φωτεινότητα των μικρών και μεγάλων διαστημικών δομών. Με αυτήν ακριβώς την έννοια, η εργασία των κοσμολόγων σχετίζεται στενά με αυτή των αρχαιολόγων: η επιστημονική ανασυγκρότηση της εξέλιξης του Κόσμου δεν είναι παρά ένα είδος αρχαιολογίας του Σύμπαντος.

Το πόσο βαθιά φτάνει στον χρόνο αυτή η τεκμηριωμένη, και όχι απλώς θεωρητική, επανασύνθεση της ιστορίας του Σύμπαντος εξαρτάται αποκλειστικά από τα μέσα που διαθέτουν οι κοσμολόγοι. Τα σύγχρονα και πανάκριβα τηλεσκόπια είναι μηχανές του χρόνου που επιτρέπουν στους ειδικούς να επανασυνθέτουν σήμερα την πορεία της εξέλιξης του ορατού Σύμπαντος.

Με τα σύγχρονα ραδιοτηλεσκόπια, οι αστροφυσικοί έχουν καταφέρει να ανατρέξουν πίσω στο χρόνο μέχρι 400.000 χιλιάδες χρόνια μετά την αρχική εκρηκτική διαστολή του χώρου, που υπολογίζουν ότι ξεκίνησε πριν από περίπου 14 δισεκατομμύρια χρόνια και η οποία δημιούργησε ό,τι υπάρχει σήμερα στο Διάστημα. Γιατί μπορούν να παρατηρούν το Σύμπαν μόνο μέχρι πριν από 400 χιλιάδες χρόνια και όχι πρωτύτερα;

Σήμερα δεν έχουμε φωτογραφίες του Σύμπαντος πριν από αυτή τη χρονολογία επειδή μέχρι εκείνη την ηλικία το σύνολο της ύλης είχε τη μορφή πυκνότατων ιονισμένων αερίων και συνεπώς ήταν αδιαπέραστη στη φωτεινή ακτινοβολία. Και επειδή το φως, που φτάνει ώς εμάς από τα βάθη του χρόνου, είναι ο μοναδικός πληροφοριοδότης που διαθέτουμε, τα σημερινά εργαλεία ανάλυσης του αρχέγονου φωτός -π.χ. τα πιο ισχυρά τηλεσκόπια- μας επιτρέπουν να φτάσουμε μέχρι εκείνη την εποχή.

Μόνο μετά τα πρώτα 400 χιλιάδες χρόνια συνεχούς διαστολής τους χώρου η θερμοκρασία του Σύμπαντος έπεσε στους 3 χιλιάδες βαθμούς από τα εκατομμύρια βαθμούς που ήταν αρχικά, έτσι ώστε τα νέφη αερίων να γίνουν ηλεκτρικά ουδέτερα και διαπερατά από το φως. Αυτή η πρωτογενής «απολιθωμένη ακτινοβολία» φτάνει σήμερα ώς εμάς και μας επιτρέπει να έχουμε μια σχετικά σαφή εικόνα του πρώιμου σκοτεινού Κόσμου.

Πράγματι, οι ειδικοί μπορούν, αναλύοντας την πυκνότητα και τη θερμοκρασία του σημερινού Σύμπαντος, να υπολογίσουν τη σύσταση και τη γεωμετρία που είχε ο Κόσμος λίγα κλάσματα του δευτερολέπτου μετά την αρχική εκρηκτική διαστολή του παντός.

Ισως θα έχετε παρατηρήσει ότι αποφεύγουμε συστηματικά να μιλήσουμε για κάποια γενεσιουργό «Μεγάλη έκρηξη». Ο λόγος είναι ότι η σημερινή αστροφυσική δεν γνωρίζει τίποτα για την απαρχή του Σύμπαντος. Κυρίως όμως δεν επιθυμούμε να εμπλακούμε στις μεταφυσικές υποδηλώσεις που συνεπάγεται αυτή η αδιαφανής έννοια. Για παράδειγμα, υπαινίσσεται σαφώς την ύπαρξη μιας «αρχικής στιγμής» δημιουργίας και ενδεχομένως ενός Δημιουργού.

Το μόνο που μπορούμε να γνωρίζουμε σήμερα με σχετική βεβαιότητα είναι ότι αρχικά το Σύμπαν ήταν μια υπέρθερμη σούπα από στοιχειώδη σωματίδια που κολυμπούσαν μέσα σε έναν ωκεανό ακτινοβολίας υψηλότατης ενέργειας. Μετά τα πρώτα λεπτά απίστευτης σύγχυσης, άρχισαν να σχηματίζονται πρωτόνια και νετρόνια από την ένωση τριών ακόμη πιο στοιχειωδών σωματιδίων, που οι φυσικοί τα αποκαλούν «κουάρκ». Ετσι ξεκίνησαν οι πρώτες πυρηνικές αντιδράσεις, που σύντομα θα γεμίσουν το Σύμπαν με βαρύ υδρογόνο, ήλιο και δευτέριο.

Ομως οι υπερβολικά υψηλές θερμοκρασίες που επικρατούσαν τότε, δεν επέτρεπαν ακόμα στους ατομικούς πυρήνες (πρωτόνια και νετρόνια) να αιχμαλωτίσουν τα ελεύθερα ηλεκτρόνια και να σχηματίσουν ουδέτερα άτομα. Αυτό θα συμβεί μετά τα πρώτα 3 χιλιάδες χρόνια, όταν οι θερμοκρασίες θα πέσουν αρκετά λόγω της συνεχιζόμενης διαστολής του παντός.

Κατόπιν όλα έγιναν πιο «εύκολα»: ύστερα από περίπου 4 χιλιάδες χρόνια, τα ουδέτερα άτομα άρχισαν να σχηματίζουν νέφη αερίων, από τα οποία σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια και οι γαλαξίες. Οταν το Σύμπαν είχε φτάσει στο μισό από το σημερινό του μέγεθος άρχισαν να διαμορφώνονται οι πρώτοι πλανήτες και τα ηλιακά συστήματα.

Αυτά, πολύ σχηματικά, είναι όλα όσα γνωρίζουμε σήμερα για τα πρώτα βήματα της κοσμικής εξέλιξης. Αξίζει ωστόσο να απαριθμήσουμε όσα δεν γνωρίζουμε ακόμη: αγνοούμε παντελώς αν η απαρχή της διαστολής του χώρου ταυτίζεται με την «αρχή» του Σύμπαντος. Αγνοούμε επίσης ποια ενέργεια πυροδότησε τη διαστολή αυτή. Δεν έχουμε την παραμικρή ιδέα αν το Σύμπαν είναι πεπερασμένο ή άπειρο στον χώρο και στον χρόνο. Δεν ξέρουμε καν αν πρόκειται για ένα και μοναδικό «Σύμπαν», που περικλείει ό,τι υπάρχει ή αν, αντίθετα, κατοικούμε σε ένα από τα πολλά παράλληλα σύμπαντα.

Δύσκολα, στο άμεσο μέλλον, οι αστροφυσικοί ή οι κοσμολόγοι θα καταφέρουν να απαντήσουν σε αυτά τα ερωτήματα. Οπότε ο καθένας θα συνεχίσει, δυστυχώς, να κατοικεί στο δικό του μεταφυσικό ή υπερφυσικό σύμπαν. Παρά τις εκπληκτικές προόδους της Αστρονομίας, οι περισσότερες κοσμολογικές αντιλήψεις μας εξακολουθούν να μην είναι ούτε αθώες ούτε απαλλαγμένες από τις προκαταλήψεις του παρελθόντος.

Ισως αυτό συμβαίνει επειδή ανέκαθεν πίσω από ή μέσα σε κάθε μεγάλη φυσική θεωρία κρύβεται μια μεταφυσική προκατάληψη. Το πρόβλημα είναι ότι οι περισσότεροι άνθρωποι, και συχνά οι επιστήμονες δεν αποτελούν εξαίρεση, έχουν ανάγκη από βεβαιότητες και όχι από κάποιες αποσπασματικές και αβέβαιες γνώσεις.

Μαύρες τρύπες πριν από τους γαλαξίες

Μόλις πριν από δύο εβδομάδες προστέθηκε ακόμη μία ψηφίδα σε αυτό το περίτεχνο επιστημονικό ψηφιδωτό που αναπαριστά την κοσμική εξέλιξη. Αυτή η πρόσφατη ανακάλυψη αφορά την αστρονομική εκδοχή του αινίγματος της «κότας και του αβγού».

Συγκεκριμένα, το δίλημμα που απασχολούσε τους αστροφυσικούς ήταν: οι γαλαξίες σχηματίσθηκαν πριν από τις μεγάλες μαύρες τρύπες ή το αντίστροφο; Και όσοι νομίζουν ότι πρόκειται για ένα επουσιώδες ζήτημα σφάλλουν.

Πράγματι, σχετικά πρόσφατα οι αστρονόμοι είχαν διαπιστώσει ότι υπάρχει μια περίεργη συσχέτιση ανάμεσα στη μάζα των γαλαξιών και στις μεγάλες μαύρες τρύπες που περικλείουν αυτοί οι γαλαξίες. Ανακάλυψαν, λοιπόν, ότι σε κάθε σύστημα γαλαξίας-μαύρη τρύπα η σχέση των αντίστοιχων μαζών τους παραμένει σχετικά σταθερή, και μάλιστα ανεξάρτητα από τις διαστάσεις και την ηλικία που έχουν.

Επιπλέον, ήταν γνωστό ότι οι πιο αρχέγονοι γαλαξίες περιείχαν στο εσωτερικό τους μαύρες τρύπες κολοσσιαίων διαστάσεων. Ποια σχέση υπάρχει ανάμεσα στον σχηματισμό μεγάλων γαλαξιών και στις μαύρες τρύπες που περικλείουν; Σχηματίστηκαν πρώτα οι γαλαξίες (κότες) ή πρώτα οι μαύρες τρύπες (τα αβγά), και κατά πόσο η παρουσία του ενός επηρεάζει τη δομή του άλλου;

Χάρη σε παρατηρήσεις που έγιναν από το ραδιοτηλεσκόπιο Very Large Array των ΗΠΑ και το Plateau de Bure Interferometer στη Γαλλία κατάφεραν να γυρίσουν πίσω στο χρόνο κατά 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια και να επανασυνθέσουν την ιστορία του πρώιμου Σύμπαντος. Ανακάλυψαν έτσι ότι αυτή η σταθερή σχέση ανάμεσα στις μάζες των γαλαξιών και στις μάζες των μαύρων τρυπών που παρατηρείται σήμερα δεν ίσχυε στα αρχικά στάδια της εξέλιξης του Σύμπαντος.

Ολα δείχνουν ότι οι γιγάντιες μαύρες τρύπες σχηματίστηκαν πριν από τους γαλαξίες και, συνεπώς, αυτές επηρεάζουν ή και καθορίζουν τη δυναμική τής ανάπτυξης των γαλαξιών!

Η είδηση αυτή ανακοινώθηκε επίσημα πριν από δύο εβδομάδες από τον αστροφυσικό Chris Carilli, που εργάζεται στο περίφημο Εθνικό Ραδιοαστρονομικό Παρατηρητήριο (NRAQ) των ΗΠΑ. Στην περίπτωση αυτή το δίλημμα για το αβγό ή την κότα βρήκε μια οριστική απάντηση.

Αν, όπως υποστηρίζει ο Σέξπιρ, ο ανθρώπινος νους είναι φτιαγμένος από την ύλη των ονείρων, είναι εξίσου βέβαιο ότι το ανθρώπινο σώμα, όπως και κάθε άλλου ζωντανού οργανισμού, είναι φτιαγμένο από την ύλη των άστρων. Η κοσμική εξέλιξη, συνεπώς, τα μυστικά της οποίας μόλις αρχίζει να αποκαλύπτει η επιστήμη, αποτελεί την αναγκαία συνθήκη κάθε βιολογικής εξέλιξης.

Το γεγονός ότι το 2009 αποτελεί μία χρονιά αφιερωμένη στον Δαρβίνο και τη βιολογική εξέλιξη και παράλληλα στην Αστρονομία και στην κοσμική εξέλιξη (βλ. πλαίσιο) ίσως αποτελέσει μια χρυσή ευκαιρία για να αναλογιστούμε τη βαθύτερη ενότητα που ίσως συνδέει τα πιο πρόσφατα τοπικά φαινόμενα της βιολογικής εξέλιξης με τα ευρύτερα και πολύ αρχαιότερα φαινόμενα της κοσμικής εξέλιξης. *