Πριν λίγες μέρες, δημοσιεύτηκε η πρώτη «φωτογραφία» της «σκιάς» που ρίχνει μια μαύρη τρύπα στο φωτεινό υπόβαθρο των αερίων που στροβιλίζονται γύρω της. Η Κέιτι Μπάουμαν είναι η επιστήμονας που έφτιαξε τον αλγόριθμο ο οποίος μας επέτρεψε να έχουμε τη συγκεκριμένη εικόνα. Μπορέσαμε, δηλαδή, να δούμε όσα συμβαίνουν γύρω από τον ορίζοντα γεγονότων μιας μαύρης τρύπας η οποία βρίσκεται 55 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, στον γαλαξία Μ87 (Messier 87). Γνωρίζουμε ότι είναι αδύνατον να δούμε τι συμβαίνει στο εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας, καθώς δεν μπορεί να δραπετεύσει από μέσα τίποτα, ούτε καν το φως.
Η Κοσμολογία είναι από τους πιο γοητευτικούς επιστημονικούς κλάδους του 20ού αιώνα και προκαλεί δέος στη μεγάλη πλειονότητα του κόσμου. Έννοιες όπως μαύρες τρύπες, κβάζαρ, πάλσαρ, ραδιοτηλεσκόπια, ταχύτητα φωτός έγιναν γνωστές στα πλατιά στρώματα μέσα από το ανεκτίμητο έργο του Στίβεν Χόκινγκ. Ο Χόκινγκ, εκτός από εξαιρετικός φυσικός, ήταν και ένας χαρισματικός «σταρ» της επιστήμης. Το βιβλίο του το «Χρονικό του Χρόνου» (1988) αποτελεί το πιο διάσημο έργο εκλαϊκευμένης επιστήμης και έχει διαβαστεί από εκατομμύρια ανθρώπους. Είναι αλήθεια ότι, έως το πρώτο μισό του 20ού αιώνα η Κοσμολογία αποτελούσε ένα δυσνόητο αντικείμενο για τους αστρονόμους, οι οποίοι δεν έδειχναν ιδιαίτερο ενδιαφέρον γι’ αυτή. Το πρόβλημα ήταν ότι οι θεωρίες της Κοσμολογίας δεν βασίζονταν σε μεγάλο πλήθος αστρονομικών τεκμηρίων, επομένως δεν έμοιαζαν ιδιαίτερα χρήσιμες στην κατανόηση των γνωστών αστρονομικών φαινομένων.
Έως τη δεκαετία του 1960, τα πράγματα δεν ήταν αρκετά πλούσια στο πεδίο της Κοσμολογίας. Επί της ουσίας, αυτά που γνωρίζαμε ως αστρονομικά δεδομένα ήταν ότι ο νυχτερινός ουρανός ήταν σκοτεινός και οι γαλαξίες απομακρύνονται. Τι αλλάζει μετά το 1960; Πληθαίνουν τα αστρονομικά φαινόμενα που ζητούν εξήγηση. Έχουν προκύψει κάποιες νέες τεχνολογίες και πρακτικές, όπως τα ραδιοτηλεσκόπια και η Ραδιοαστρονομία, που παρέχουν νέες πληροφορίες και απαιτούν θεωρητική πλαισίωση. Για παράδειγμα, στα τέλη της δεκαετίας του 1950 αρκετοί αστρονόμοι ανέφεραν την ύπαρξη κάποιων ασυνήθιστων αστεροειδών σωμάτων, τα οποία είχαν ιδιόμορφες ιδιότητες. Πιο συγκεκριμένα, το 1963, ο Ολλανδός αστρονόμος Μάρτεν Σμιντ παρατήρησε, μέσα από τη μελέτη φασμάτων, ότι αυτά τα σώματα εξέπεμπαν τεράστιες ποσότητες ενέργειας και βρίσκονταν σε πολύ μεγάλες αποστάσεις. Αυτές οι πηγές ονομάστηκαν κβάζαρ ή, αλλιώς, πηγές ημιαστέρων. Στα τέλη της δεκαετίας του 1960 παρατηρήθηκαν και κάποια άλλα αντικείμενα. Η Τζόσελιν Μπελ (βλ. φωτογραφία), κατά τη διάρκεια της εργασίας της στο Αστεροσκοπείο Ραδιοαστρονομίας στο Κέιμπριτζ, παρατήρησε μια σειρά από τακτικά, αλλά διαλειπόμενα σήματα που προέρχονταν από μια άγνωστη πηγή. Μαζί με τον επιβλέποντα της διδακτορικής της διατριβής, τον Άντονι Χιούις, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι τα σήματα προέρχονταν από ένα άγνωστο είδος αστρικού σώματος, το οποίο πήρε την ονομασία πάλσαρ. Το 1968 ο Τόμας Γκολντ διατύπωσε την υπόθεση ότι τα πάλσαρ είναι αστέρες νετρονίων που περιστρέφονται με πολύ μεγάλη ταχύτητα. Τελικά, ο Χιούις και ο επικεφαλής του αστεροσκοπείου Μάρτιν Ράιλ βραβεύτηκαν με Νόμπελ Φυσικής, παρ’ όλο που η ανακάλυψη ανήκε στην Μπελ. Η περίπτωση αυτή έχει καταγραφεί ως μία από τις μεγαλύτερες αδικίες στην Ιστορία των Επιστημών και έχει επισημανθεί ο σεξιστικός τρόπος αντιμετώπισης της Μπελ από την επιστημονική κοινότητα. Παρ’ όλα αυτά, η Μπελ υπηρέτησε ως πρόεδρος της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας, ενώ ήταν και η πρώτη γυναίκα που ήταν πρόεδρος τόσο του Ινστιτούτου Φυσικής όσο και της Βασιλικής Εταιρείας του Εδιμβούργου.
Το ενδιαφέρον είναι ότι οι θεωρητικοί κοσμολόγοι είχαν κάνει υποθέσεις για σώματα τα οποία προκύπτουν μετά την κατάρρευση αστέρων συγκεκριμένου μεγέθους υπό την επίδραση της βαρύτητας. Πλέον, οι αστρονομικές παρατηρήσεις έφερναν τους επιστήμονες αντιμέτωπους με μερικές από τις θεωρητικές προβλέψεις των κοσμολόγων. Το 1916, ο Γερμανός μαθηματικός Καρλ Σβάρτσιλντ είχε προτείνει μια λύση των σχετικιστικών εξισώσεων πεδίου του Αϊνστάιν σύμφωνα με την οποία υπάρχουν σημεία όπου η καμπυλότητα του χωρόχρονου γίνεται άπειρη. Τι σημαίνει αυτό; Σε περιοχές όπου καταρρέει ένας αστέρας δημιουργείται ένα σημείο από το οποίο δεν μπορεί να διαφύγει τίποτα, ούτε το φως. Αυτές οι θεωρητικές προβλέψεις έμοιαζαν ως ενδιαφέρουσες μαθηματικές παραδοξότητες, μέχρι που ο Αμερικανός φυσικός Τζον Γουίλερ αναρωτήθηκε για τις φυσικές συνθήκες που θα επέτρεπαν την ύπαρξη ενός πραγματικού τέτοιου φαινομένου. Τους έδωσε, μάλιστα, το όνομα «μαύρη τρύπα» (γνωστό και ως μελανή οπή). Τι είναι, δηλαδή, η μαύρη τρύπα; Είναι ένας αστέρας ο οποίος καταρρέει υπό τη δύναμη της ίδιας του της βαρύτητας και συμπιέζεται σε τόσο μεγάλο βαθμό, που σχηματίζει μια ανωμαλία όπως εκείνη που είχε περιγράψει μαθηματικά ο Σβάρτσιλντ. Οι μαύρες τρύπες έχουν ένα πλήθος από ιδιότητες και οι κοσμολόγοι στράφηκαν προς αυτή την κατεύθυνση, να διερευνήσουν τι είδους ιδιότητες έχουν. Σε αυτή την κατεύθυνση ήταν και η δουλειά του Χόκινγκ, ο οποίος είχε υποθέσει ότι οι μαύρες τρύπες ενδεχομένως να εκπέμπουν ακτινοβολία. Είχε δίκιο. Ο κόσμος που ζούμε, πλέον, έχει τεράστιες διαφορές από τον κόσμο που πιστεύαμε ότι ζούμε στις αρχές του 20ού αιώνα. Η ηλικία και η διάρκεια του σύμπαντος, καθώς και ένα πλήθος σωμάτων που δεν γνωρίζαμε ότι υπάρχουν μετέβαλαν τον τρόπο με τον οποίο αντιλαμβανόμαστε τη φυσική πραγματικότητα.
Από τη δεκαετία του 1930 οι επιστήμονες είχαν αρχίσει να συναινούν ότι το σύμπαν διαστέλλεται. Η διαστολή του σύμπαντος έμοιαζε να είναι συμβατή με τις σχετικιστικές εξισώσεις πεδίου του Αϊνστάιν. Ήταν ένα συμπέρασμα στο οποίο κατέληξε η επιστημονική κοινότητα μετά τις περίφημες παρατηρήσεις του Χαμπλ για τη σχέση ταχύτητας και απόστασης των σπειροειδών νεφελωμάτων. Αν το σύμπαν διαστέλλεται, τότε έμοιαζε εύλογο το συμπέρασμα ότι από κάπου ξεκίνησε η διαστολή. Έπρεπε, δηλαδή, να υπάρχει μια αφετηρία όπου όλη η ύλη του σύμπαντος θα ήταν συγκεντρωμένη. Κάπως έτσι, στις δεκαετίες 1930 και 1940 γεννήθηκε σταδιακά η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης μέσα από τα έργα του Αλεξάντερ Φρίντμαν, του Ζορζ Λεμέτρ, του Γκέοργκι Γκάμοφ και άλλων. Να σημειωθεί, ωστόσο, ότι αρκετοί κοσμολόγοι έφεραν σημαντικές αντιρρήσεις υποστηρίζοντας μια θεωρία σταθερής κατάστασης του σύμπαντος. Σε αυτές τις διαμάχες αρκετοί αστρονόμοι έμεναν αμέτοχοι, καθώς οι κοσμολογικές θεωρίες δεν είχαν μεγάλη σχέση με το καθημερινό έργο της παρατήρησης και καταλογογράφησης.
Δημήτρης Πετάκος
