Τεχνολογία

Δημήτρης Ψάλτης: ο αστροφυσικός που αποτελεί την ελπίδα της Ελλάδας για Νόμπελ

Ο αστροφυσικός Διονύσης Σιμόπουλος αναφέρει σε ανάρτησή του ότι ίσως φέτος να είναι η χρονιά κατά την οποία ένας δικός μας άνθρωπος να πάρει βραβείο Νόμπελ. Ποιος είναι ο Δημήτρης Ψάλτης.

Την ερχόμενη Τρίτη η Σουηδική Βασιλική Ακαδημία Επιστημών θα ανακοινώσει τα ονόματα των επιστημόνων που θα λάβουν φέτος το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής του 2020. Και ίσως εφέτος να είναι η χρονιά κατά την οποία ένας ακόμη δικός μας άνθρωπος να είναι αυτός που θα παραλάβει το τρίτο Βραβείο Νόμπελ μετά από τους Γιώργο Σεφέρη (1963) και Οδυσσέα Ελύτη (1979).

Όπως αναφέρει σε ανάρτησή του στο Facebook ο αστροφυσικός Διονύσης Σιμόπουλος, αυτή τη φορά το βραβείο Νόμπελ δεν θα είναι βραβείο λογοτεχνίας αλλά βραβείο Φυσικής. Ο ίδιος αναφέρεται στον καθηγητή αστροφυσικής του Πανεπιστημίου της Αριζόνα Δημήτρη Ψάλτη και την μεγαλύτερη ανακάλυψη του 2019, την φωτογράφηση δηλαδή της «σκιάς» μιας Μαύρης Τρύπας στον πυρήνα του γιγάντιου ελλειπτικού γαλαξία Μ87.

Το πιο σημαντικό επιστημονικό επίτευγμα του 2019

Η πρώτη εικόνα μιας μαύρης τρύπας, που τράβηξε το διεθνές Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων (Event Horizon Telescope-ΕΗΤ), υπήρξε το πιο σημαντικό επιστημονικό επίτευγμα του 2019, σύμφωνα με το κορυφαίο περιοδικό "Science".

Το "Science", που κάθε χρόνο παραδοσιακά απονέμει διεθνώς τον επίζηλο τίτλο της σπουδαιότερης επιστημονικής ανακάλυψης, έγραψε ότι πρόκειται για «πραγματικά εντυπωσιακό κατόρθωμα ομαδικής εργασίας και τεχνολογίας». Όπως επισημαίνει, κάποτε θεωρείτο αδιανόητο να φωτογραφηθεί άμεσα μια μαύρη τρύπα, καθώς μόνο έμμεσα οι επιστήμονες ήσαν σε θέση να εικάσουν την παρουσία της, μέσω των επιδράσεων στο περιβάλλον της.

Άνω των 200 επιστημόνων, μεταξύ των οποίων κομβικό ρόλο έπαιξε ο ελληνικής καταγωγής καθηγητής αστροφυσικής Δημήτρης Ψάλτης του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, ανακοίνωσαν πέρυσι τον Απρίλιο ότι κατάφεραν να φωτογραφήσουν τον φωτεινό ορίζοντα γεγονότων που περιβάλλει τη μαύρη τρύπα. Ασφαλώς όχι την ίδια, αφού -όπως λέει και το όνομά της- είναι μαύρη, επειδή η βαρύτητα της είναι τόσο ισχυρή, που δεν αφήνει ούτε το φως να δραπετεύσει από αυτήν. Έτσι, οι μαύρες τρύπες «κρύβονται» σε κοινή θέα, καμουφλαρισμένες τέλεια πάνω στο υπόβαθρο του σκοτεινού κενού του διαστήματος.

Η τεράστια μαύρη τρύπα που φωτογραφήθηκε, βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία Messier 87 (M87), σε απόσταση σχεδόν 55 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη. Είναι τόσο μεγάλη, που είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από όλο τον γαλαξία μας. Η εμβληματική εικόνα της εξαπλώθηκε γρήγορα σαν ιός (έγινε "viral") στο παγκόσμιο διαδίκτυο, καθώς μαγνήτισε την προσοχή των μέσων ενημέρωσης και τη φαντασία εκατομμυρίων ανθρώπων σε όλη τη Γη. Σήμερα είναι πια μια από τις εικόνες με τις περισσότερες λήψεις στην ιστορία του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών των ΗΠΑ. Οι επιστήμονες του ΕΗΤ σχεδιάζουν νέες φωτογραφίες με ακόμη καλύτερη ανάλυση, έχοντας στο στόχαστρο τους, μεταξύ άλλων, και την κεντρική μαύρη τρύπα του δικού μας γαλαξία εντός του 2020.

Η Θεωρία της Σχετικότητας και ο ρόλος του Έλληνα αστροφυσικού

Η καταπληκτική αυτή φωτογράφηση αποτύπωσε τα όρια του “ορίζοντα γεγονότων” μιας Μαύρης Τρύπας, ενός αντικειμένου από το οποίο τίποτα δεν μπορεί να δραπετεύσει, ούτε κι αυτό ακόμη το φως. Ό,τι ήταν κάποτε άστρα, πλανήτες και νεφελώματα, βρίσκονται τώρα συμπιεσμένα σ’ έναν απεριόριστα μικροσκοπικό και υπέρπυκνο χώρο στο εσωτερικό του οποίου οι νόμοι της φυσικής καταρρέουν. Και παρ’ όλο που η Θεωρία της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν είχε προβλέψει την ύπαρξή τους από τις αρχές του 20ου αιώνα, εν τούτοις μόλις πρόσφατα μας δόθηκε η ευκαιρία να ανακαλύψουμε μερικές από τις απαντήσεις στα ερωτηματικά που έχουμε γι’ αυτές. Γιατί ελάχιστα αντικείμενα στο Σύμπαν μπορούν να προκαλέσουν το δέος που προκαλεί μια μαύρη τρύπα, εξηγεί στην ανάρτησή του ο κ. Σιμόπουλος και προσθέτει:

"Η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν υπονοεί ότι στο Σύμπαν θα μπορούσε να υπάρξει και κάποιο αντικείμενο με υλικά τόσο πολύ συμπιεσμένα, ώστε η δύναμη της βαρύτητας του να παραμορφώσει το χωρόχρονο γύρω του σε αφάνταστο βαθμό και μέχρις ότου αυτό τούτο το αντικείμενο, "ανοίγοντας" μια "τρύπα" στη δομή του σύμπαντος, "χαθεί" για πάντα απ’ αυτό. Οτιδήποτε δηλαδή και αν "πέσει" μέσα σε μια μαύρη τρύπα "χάνεται" από το σύμπαν, γιατί η βαρύτητά της είναι τόσο μεγάλη ώστε ούτε και αυτό ακόμη το φως να μην μπορεί να διαφύγει από την ελκτική της δύναμη. Μια "μαύρη τρύπα" λοιπόν είναι ένα "άστρο" που έχει καταρρεύσει σ’ ένα απειροελάχιστα μικροσκοπικό μέγεθος, αφήνοντας πίσω του την ένταση μόνο της βαρύτητάς του. Μ’ αυτή λοιπόν την έννοια μπορούμε να μιλάμε για "μαύρες τρύπες" στο διάστημα. Γι’ αυτό άλλωστε δεν είναι καθόλου παράξενο που μια μαύρη τρύπα αντιμετωπίζεται σήμερα ως ένα πραγματικά αδιανόητο ουράνιο αντικείμενο, όπου οι νόμοι της φυσικής έχουν "σηκώσει τα χέρια ψηλά", αδυνατώντας να προβλέψουν το τι συμβαίνει στο εσωτερικό του.

Η φωτογράφηση όμως του “ορίζοντα γεγονότων” μας Μαύρης Τρύπας μας οδηγεί να δώσουμε απαντήσεις και σε ερωτήματα όπως είναι, για παράδειγμα, για το τι θα συνέβαινε εάν ταξιδεύαμε κοντά σε μια μαύρη τρύπα! Η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας μας περιγράφει μια πραγματικά ενδιαφέρουσα εμπειρία αφού αν πλησιάζαμε μια μαύρη τρύπα μ’ ένα διαστημόπλοιο, η ισχυρότατη δύναμη της βαρύτητάς της θα το υποχρέωνε να τεντωθεί σαν λάστιχο, και κάθε άτομο του και όλων όσων θα βρίσκονταν στο εσωτερικό του, θα παραμορφώνονταν τρομαχτικά. Αν στέλναμε κάποιο φανάρι, θα παρατηρούσαμε ότι το φως του ελαττώνεται όλο και πιο πολύ καθώς αυτό πλησίαζε τον ορίζοντα γεγονότων της μαύρης τρύπας. Τα φωτεινά δηλαδή κύματα χάνουν τόση πολλή ενέργεια στην προσπάθειά τους να σκαρφαλώσουν μακριά από την βαρύτητα της τρύπας ώστε έχουμε σαν αποτέλεσμα το αδυνάτισμα της φωτεινής τους έντασης. Το φως από ένα φανάρι που θα έφτανε ακριβώς στην επιφάνεια του ορίζοντα, δεν μπορεί να φτάσει ποτέ μέχρι τα μάτια μας. Αν πάλι στέλναμε ένα ρολόι, τότε θα παρατηρούσαμε ότι καθώς αυτό πλησίαζε την μαύρη τρύπα ο χρόνος θα έτρεχε όλο και πιο αργά.

Φυσικά, τα πάντα είναι σχετικά. Αν δηλαδή με κάποιο τρόπο αφήναμε το διαστημόπλοιο και πλησιάζαμε την μαύρη τρύπα, δεν θα αισθανόμασταν καμιά αλλαγή στον χρόνο. Γιατί το ρολόι που θα είχαμε μαζί μας θα έδειχνε ότι για μας ο χρόνος τρέχει κανονικά. Αντίθετα αν μπορούσαμε να διακρίνουμε τους δείχτες του ρολογιού που αφήσαμε στο διαστημόπλοιό μας, θα τους βλέπαμε να τρέχουν με τεράστιες ταχύτητες. Από τα πρόθυρα της μαύρης τρύπας ο χρόνος στο διαστημόπλοιο, καθώς και σε οποιοδήποτε άλλο σημείο του σύμπαντος, θα έτρεχε με απίστευτη ταχύτητα. Αυτή η "παραμόρφωση" του χρόνου μας λεει ότι, αν με κάποιον τρόπο μπορούσαμε να ξεφύγουμε από την ελκτική δύναμη της μαύρης τρύπας και επιστρέφαμε και πάλι στο διαστημόπλοιό μας, θα βρισκόμασταν στο μέλλον. Συμβαίνει δηλαδή και στον χρόνο το ίδιο που συμβαίνει και στον χώρο, γιατί η παρουσία της μαύρης τρύπας δημιουργεί όχι μόνο χώρο-παραμόρφωση αλλά και χρόνο-παραμόρφωση. Κι όταν τελικά το ρολόι θα φτάσει στον ορίζοντα γεγονότων, ο χρόνος γι’ αυτό θα σταματήσει τελείως. Μ’ αυτή την έννοια δηλαδή ο μαύρες τρύπες μπορεί να θεωρηθούν και σαν ένα είδος "μηχανών του χρόνου"! Μηχανές του χρόνου όμως που μπορούν να μας μεταφέρουν μόνο προς το μέλλον.

Ίσως πάλι οι μαύρες τρύπες να μην λειτουργούν απλά και μόνο σαν χρόνο-μηχανές, ούτε όμως και σαν τρύπες, αλλά να είναι ένα είδος χωροχρονικής σήραγγας που θα μας μετέφερε σε κάποιο άλλο σημείο του δικού μας ή κάποιου άλλου σύμπαντος. Μερικοί αστροφυσικοί υποστηρίζουν ότι οι εξισώσεις του Αϊνστάιν δεν αποκλείουν κάτι τέτοιο. Αντιμετωπίζουμε έτσι ένα από τα βασικά ερωτήματα που αφορούν την τύχη των υλικών που εισχωρούν στην μαύρη τρύπα: που πηγαίνουν, δηλαδή τα υλικά αυτά; Αφού η βαρυτική δύναμη της μαύρης τρύπας εμποδίζει σε οποιαδήποτε πληροφορία να διαφύγει απ’ αυτήν, δεν υπάρχει τρόπος να γνωρίζουμε τον μελλοντικό τους πραγματικό δρόμο. Το γεγονός όμως αυτό δεν εμποδίζει τους θεωρητικούς φυσικούς από του να κάνουν τις δικές τους μαθηματικές υποθέσεις.

Τρεις είναι οι πιθανότητες που διερευνώνται, με πρώτη και καλύτερη τον απλό "αφανισμό" των υλικών στην ιδιόμορφη καρδιά της μαύρης τρύπας. Οι μαύρες τρύπες θα μπορούσαν επίσης να σχηματίζουν παράξενες κοσμικές σήραγγες (μερικοί τις ονομάζουν "σκουληκότρυπες") που ίσως να οδηγούν σε κάποιο άλλο άγνωστο σύμπαν, με το οποίο δεν υπάρχει καμιά άλλη επικοινωνία ούτε και τρόπος επιστροφής. Η τρίτη πιθανότητα, και ίσως η πιο ενδιαφέρουσα απ’ όλες, προτείνει την συνένωση μιας μαύρης τρύπας με άλλα σημεία του δικού μας σύμπαντος. Σημεία δηλαδή που απέχουν μεταξύ τους όχι μόνο στον χώρο αλλά και στον χρόνο. Πολλοί μάλιστα παρομοιάζουν τις ουράνιες αυτές σκουληκότρυπες με την προσφιλή "εφεύρεση" των συγγραφέων επιστημονικής φαντασίας που έχουν βαφτίσει "υπερδιάστημα", μια έννοια η οποία, παρ’ όλο που δεν υπάρχει στη φύση, επιτρέπει στους ήρωες των διαστημικών μυθιστορημάτων να μετακινούνται από άστρο σε άστρο σχεδόν στιγμιαία. Στο εσωτερικό μιας Μαύρης Τρύπας όμως υπάρχει τόσο μεγάλη βιαιότητα ώστε η δημιουργία μιας σκουληκότρυπας είναι αδύνατη, και πόσο μάλλον για να μπορέσουμε να την διασχίσουμε.

Όλα αυτά δεν είναι παρά η προσωποποίηση της άκρατης καταστροφικής μανίας της Φύσης σε κλίμακα που μας είναι αδιανόητη. Ή μήπως όχι, αφού στην πραγματικότητα δεν πρόκειται παρά για την απλή διεκπεραίωση των φαινομένων ενός ανήσυχου Σύμπαντος. Οπότε, αφού ο χρόνος και ο χώρος είναι έννοιες που δεν έχουν καμιά υπόσταση στο εσωτερικό μιας μαύρης τρύπας, υπάρχει πιθανότητα κάποτε στο μέλλον, και με την κατάλληλη τεχνολογία, να γίνουν οι μαύρες τρύπες το κλειδί των μελλοντικών μας μετακινήσεων στην προσπάθειά μας να εξερευνήσουμε ολάκερο το Σύμπαν. Αρκεί, βέβαια, η μαύρη τρύπα που θα διαλέξουμε για ένα τέτοιο ταξίδι, να είναι αρκετά μεγάλη, μια και οι τελευταίες θεωρητικές έρευνες μας πληροφορούν ότι στο Σύμπαν υπάρχουν μαύρες τρύπες σε όλα τα μεγέθη.

Η γιγάντια πάντως μαύρη τρύπα του M87 έχει 6,5 δισεκατομμύρια φορές την μάζα του Ήλιου μας και διάμετρο που φτάνει τα 100 δισεκατομμύρια χιλιόμετρα, 22 δηλαδή φορές την απόσταση του πλανήτη Ποσειδώνα από τον Ήλιο, όταν σε σύγκριση η μάζα της μαύρης τρύπας του Γαλαξία μας δεν υπερβαίνει την μάζα τεσσάρων εκατομμυρίων άστρων σαν τον Ήλιο. Γι’ αυτό δόθηκε προτεραιότητα στην ανάλυση των δεδομένων από τον Μ87 κι όχι από τον δικό μας. Κάποια στιγμή θα γίνει και η ανάλυση των δεδομένων από την μαύρη τρύπα και του δικού μας Γαλαξία και θα μπορέσουμε τότε να δούμε πως μοιάζει και το «θηρίο» του δικού μας γαλαξιακού κέντρου. Ίσως μάλιστα η φωτογραφία αυτή να δοθεί στην δημοσιότητα πολύ νωρίτερα απ’ ότι υπολογίζουμε. Κι έτσι οι μελέτες που θα γίνουν στα επόμενα μερικά χρόνια με βάση τέτοιου είδους φωτογραφίες ίσως να μας βοηθήσουν να κάνουμε πραγματικότητα το όνειρο του Αϊνστάιν για την ενοποίηση των τεσσάρων θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων. Προς το παρόν, πάντως, το σίγουρο είναι ότι οι μελέτες που έγιναν στη Μαύρη Τρύπα του Μ87 επιβεβαιώνουν την Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν κατά 500 φορές πιο πολύ σε σχέση με άλλα τεστ που έχουν γίνει στο ηλιακό μας σύστημα".

Ποιος είναι ο Δημήτρης Ψάλτης

Έλληνας της διασποράς, ο Σερραίος στην καταγωγή Δημήτρης Ψάλτης, καθηγητής Αστρονομίας και Φυσικής του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, διαδραμάτισε κομβικό ρόλο στο μεγάλο «Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων», που πήρε την πρώτη εικόνα από μια μαύρη τρύπα.

Ο Δημήτρης Ψάλτης γεννήθηκε στις Σέρρες την 1η Ιουνίου 1970 και από πολύ νεαρή ηλικία γνώριζε τον επαγγελματικό του προορισμό. Όταν ο πατέρας εκείνου και της αδελφής του, δάσκαλος, θέλησε να τον κάνει να αγαπήσει το διάβασμα, του αγόρασε βιβλία σχετικά με τις επιστήμες, τα οποία ο οχτάχρονος Δημήτρης λάτρεψε. Διαβάζοντας για πυραύλους και Φυσική, αποφάσισε πως θα πήγαινε να σπουδάσει στις ΗΠΑ.

Τα περισσότερα γυμνασιακά και λυκειακά του χρόνια τα πέρασε δουλεύοντας ως προγραμματιστής μερικής απασχόλησης σε μια εταιρεία πληροφορικής, αλλά κατά τη διάρκεια του τελευταίου έτους του Λυκείου συνειδητοποίησε ότι δεν ήθελε να δώσει άλλο χρόνο εντοπίζοντας σφάλματα σε κώδικες ηλεκτρονικών υπολογιστών ή διαβάζοντας για αρχαίους Έλληνες. Έτσι αποφάσισε να σπουδάσει Φυσική στο Πανεπιστήμιο Θεσσαλονίκης. Δύο μήνες μετά την αποφοίτησή του από το γυμνάσιο, προσλήφθηκε από μια εταιρεία πληροφορικής για την ανάπτυξη λογισμικού για τη διδασκαλία της Αρχαίας Ελληνικής σε ιδιωτικά και δημόσια σχολεία.

Το φθινόπωρο του 1988, άρχισε να παρακολουθεί μαθήματα στο Τμήμα Φυσικής του Αριστοτελείου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης και σύντομα άρχισε να αναζητά το ερευνητικό του έργο.  Αποφοίτησε τον Ιούλιο του 1992, και ξεκίνησε τις μεταπτυχιακές του σπουδές στο Τμήμα Αστρονομίας του Πανεπιστημίου του Illinois στην Urbana-Champaign. Αφού πέρασε έναν χρόνο προσπαθώντας να επιλύσει προβλήματα που δεν μπορούσαν να επιλυθούν, άρχισε να δουλεύει πάνω στη διδακτορική του διατριβή, κυρίως κάνοντας εντοπισμό σφαλμάτων στον ακτινοβολιακό κωδικό μεταφοράς και δουλεύοντας πάνω σε μία εργασία, που τελικά θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για πυρηνικά όπλα -αν και ήλπιζε πως δε θα γινόταν.

Ένα διοικητικό σφάλμα τον ανάγκασε να απορρίψει μια μεταδιδακτορική υποτροφία της Marie Curie από την Ευρωπαϊκή Ένωση, που θα πραγματοποιούνταν στο Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ, και έμεινε στις Η.Π.Α. Το 1997, μετακόμισε στο Κέντρο Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν για την Αστροφυσική, ως μεταδιδακτορικός συνεργάτης του Smithsonian. Αγαπούσε την ανατολική ακτή τόσο πολύ που, παρόλο που είχε ήδη αποδεχτεί θέση καθηγητή στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, αποφάσισε να παραμείνει για ένα επιπλέον έτος στο Cambridge της Μασαχουσέτης ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στο MIT και για δύο χρόνια ως μακροχρόνιο μέλος στο Ινστιτούτο Προηγμένων Μελετών, στο Princeton του Νιου Τζέρσεϊ.

Τον Ιανουάριο του 2003, ξεκίνησε ως καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, περνώντας το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου του διδάσκοντας μεταπτυχιακούς και προπτυχιακούς φοιτητές. Έγινε Υπεύθυνος του Event Horizon Telescope από τα πρώτα στάδιά του, ενώ με την ερευνητική ομάδα του στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα πρωτοστάτησε στην ανάπτυξη δοκιμών της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας -για πρώτη φορά στην αστροφυσική κλίμακα- που το τηλεσκόπιο ΕΗΤ πραγματοποιεί.