Έχω περάσει χρόνο στο συνέδριο αστροφυσικής στο Μαρσέιγ (Ιούνιος 2001)
Αναζητώ απελπισμένα τη σκοτεινή ύλη.
Οι επιστήμονες είναι πολύ ικανοποιημένοι με τις παρατηρήσεις που έγιναν στην περιοχή των ακτίνων Χ με τα τηλεσκόπια XMM και Chandra. Παρακάτω, μία εικόνα τέχνης του τηλεσκοπίου XMM σε ακτίνες Χ:
Αναφέρομαι εδώ σε ένα παλιό άρθρο, από τον Ιανουάριο του 2001, που δημοσιεύτηκε στην εφημερίδα Ciel et Espace, υπό τη γραφή του Azar Khalatbari. Παραθέτω μερικά αποσπάσματα:
Σελίδα 25:
«Μεταξύ των συστάδων γαλαξιών, η ύλη συγκεντρώνεται για να δημιουργήσει μακρόστενες δομές, σχεδόν σύρματα. Όλο αυτό το κόσμο παραμένει συνδεδεμένος, κάθε ένα στη δική του κλίμακα, με τη βαρυτική δύναμη. Για πολλά χρόνια οι κοσμολόγοι αναρωτήθηκαν πώς εξελίχθηκε η δομή της ύλης για να φτάσει σε αυτά τα σύρματα, και αν αυτές οι δομές που βλέπουμε σήμερα υπήρχαν στο παρελθόν.»
Και εγώ το αναρωτιέμαι, γιατί αυτή η δομή, τουλάχιστον στο επίπεδο των παρατηρήσεων, υπάρχει μόνο στη φαντασία του κ. Khalatbari. Λίγες γραμμές αργότερα, αυτός γράφει:
«Χωρίς παρατηρήσεις για την παιδική ηλικία του Σύμπαντος, οι κοσμολόγοι χρησιμοποίησαν τη μαύρη ύλη τους (...) και τους επεξεργαστές τους για να δημιουργήσουν αριθμητικές προσομοιώσεις. Αποτέλεσμα: αν στα πρώτα χρόνια το σύμπαν είχε μικρά κομμάτια ύλης (στη γλώσσα των αστρονόμων, αν το Σύμπαν είχε διακυμάνσεις πυκνότητας), αυτές οι πρωτογενείς διακυμάνσεις θα είχαν μόνο αυξηθεί με το χρόνο, λόγω της βαρύτητας. Το αποτέλεσμα είναι η σημερινή διάταξη.»
Ποια διάταξη εννοεί αυτός ο καλός άνθρωπος; Το άρθρο παραμένει σιωπηλό γι' αυτό. Τον Ιούνιο του 2001 πήγα σε ένα διεθνές συνέδριο αστροφυσικής και αστρονομίας στο Μαρσέιγ. Το γενικό θέμα ήταν «Πού είναι η ύλη;» (Where is the matter?). Σε τέτοια συνάντηση, αναθέτουν σε ανθρώπους να κάνουν «επισκόπηση» ή «σύνοψη θεμάτων» για διάφορα θέματα. Θυμάμαι ότι ένας Ιταλός, του οποίου ξέχασα το όνομα, είχε αναλάβει να παρουσιάσει τι γνωρίζουμε για τη VLS, τη «πολύ μεγάλη δομή», τη δομή μεγάλης κλίμακας του Σύμπαντος. Πράγματι, τώρα οι άνθρωποι έχουν όλο και πιο δυνατά τηλεσκόπια. Οκτώ μέτρα διαμέτρου είναι σχεδόν πρότυπο σήμερα. Προσθέστε τα πλεονεκτήματα της αδαπτικής οπτικής, της διαστημικής αστρονομίας και όλα τα υπόλοιπα. Με άλλα λόγια, οι παρατηρήσεις γίνονται όλο και ακριβέστερες. Ο Ιταλός μας έδειξε τομές του σύμπαντος, που εκτείνονται μέχρι αποστάσεις δεκάδων εκατομμυρίων ετών φωτός. Μην το πιστεύετε, η μνήμη μου δεν σπαταλάει ακόμα. Είδα πολλές εικόνες που έδειχναν ότι αυτή η κοιλότητα του σύμπαντος, μεγάλης κλίμακας, που ανακαλύφθηκε στις αρχές της δεκαετίας του '70, φαινόταν να επιβεβαιώνεται. Από κάθε πλευρά που κοιτάζαμε, από κάθε γωνία, με κάθε τρόπο που χωρίζαμε το σύμπαν σε στρώσεις, βλέπαμε αυτή την ίδια δομή «σε συνδεδεμένες φυσαλίδες». Στη συνέχεια, ο πρόεδρος παρουσίασε αποτελέσματα από προσομοιώσεις με δικτυωτή δομή:
Παρέμεινα, νομίζω, απλώς απορημένος. Όταν κάποιος άνθρωπος έσκυψε με το μικρόφωνο και ρώτησε αν κάποιος δεν είχε ερώτηση για τον ομιλητή, σήκωσα το χέρι μου. Μου έδωσαν το μικρόφωνο και μπροστά σε αυτή τη συγκέντρωση δύο εκατοντάδων συμμετεχόντων από διάφορες χώρες, ρώτησα αν το γεγονός ότι αυτές οι προσομοιώσεις σε υπολογιστή και οι όμορφες εικόνες του κοσμικού δικτύου που είχαμε δει πριν από μία τέταρτη ώρα δεν φαινόταν να έχουν σαφή σχέση με τις παρατηρήσεις, δεν αποτελούσε πρόβλημα.
Τότε επικράτησε σιωπή για 20-30 δευτερόλεπτα. Μία πλήρης, βαριά, ακατάπαυστη σιωπή. Κοίταξα παντού, άκουσα προσεκτικά: τίποτα. Μετά από αυτά τα μισά λεπτά σιωπής, δεν είχα παρά να καθίσω ξανά. Ήμουν άκαμπτος; Πιθανό. Ίσως η εποχή που τα «θεωρητικά αποτελέσματα» έπρεπε να συμβαδίζουν με τις παρατηρήσεις είναι ήδη παρελθόν.
Όλα αυτά με θυμίζουν τις δυσκολίες του Γαλιλαίου. Όταν είχε στα χέρια του τη γνωστή του τηλεσκόπιο, ανακάλυψε ότι κάποιες αστέρες ήταν στη πραγματικότητα διπλά συστήματα. Επειδή οι σύγχρονοί του ήταν αμφίβολοι, τους προέτρεψε να κοιτάξουν μέσα στο όργανό του, και το έκαναν. Πιστεύετε ότι αυτό άλλαξε κάτι; Όχι καθόλου. Αυτοί οι άνθρωποι του είπαν ότι δεν μπορούσαν να είναι πραγματικά διπλά, απλώς εμφανίζονταν έτσι στο όργανό του, που προήλθε από τη φωτιά του διαβόλου. Φαίνεται ότι συμβαίνει κάτι παρόμοιο σήμερα με την αστρονομία. Ίσως ξέρετε ότι εδώ και τριάντα χρόνια δεν έχουμε ποτέ καταφέρει να εξηγήσουμε αυτή τη δομή κοιλότητας του σύμπαντος. Η «θεωρία των πατατών» του Zel'dovitch είχε μικρή διάρκεια. Στην πραγματικότητα, αμέσως που προσπαθούσαμε να φτιάξουμε «πλάκες» ύλης, η θέρμανση διέλυε αυτές τις δομές πολύ γρήγορα. Αχ, και μεταξύ άλλων, δεν σας είπα με τι είχαν φτιάξει οι θεωρητικοί προσομοιωτές τη δομή των συρμάτων. Με CDM (cold dark matter, ή «ψυχρή σκοτεινή ύλη»). Στην πραγματικότητα, πριν από λίγο δεν σας είπα την ολότητα της ιστορίας. Δεν ξέρω γιατί έκρυψα αυτό το κομμάτι της υπόθεσης. Πράγματι, εκείνη τη στιγμή που ο Ιταλός ήθελε να παρουσιάσει, είχα καθίσει στη δεύτερη σειρά, ακριβώς δίπλα στον προβολέα διαφανειών. Μετά την ερώτησή μου για τη σημαντική απόσταση που φαινόταν να χωρίζει «θεωρία» και «παρατηρήσεις», και μετά την αποκομμένη σιωπή δεκαπέντε δευτερολέπτων, πρόσθεσα:
- Το 1993 είχαμε πάρει αυτή τη δομή κοιλότητας με προσομοίωση, ξεκινώντας από ένα διπλό μοντέλο.
Και τοποθέτησα την επόμενη διαφάνεια στο όργανο.
Έτσι όλοι μπόρεσαν να δουν αυτή την εικόνα, και επίσης ότι έμοιαζε πολύ με τις εικόνες που είχαμε δει πριν, που αφορούσαν παρατηρήσεις. Αλλά κανένας δεν μίλησε και με βρήκα στη θέση του ανόητου, στο πλάι του προβολέα. Όλοι περίμεναν φανερά να αφαιρέσω αυτή τη διαφάνεια, που δεν ήταν στο πρόγραμμα, και να καθίσω. Το έκανα τελικά. Αποτυχία.
Αυτή η εικόνα δημοσιεύτηκε το 1995 στο Astrophysics and Space Science και ήταν επίσης μέρος της διάλεξής μου σε αυτό το συνέδριο (είχα λάβει μόνο ένα «ποστέρ», που κανείς δεν είδε). Επιπλέον, εμφανίστηκε στο βιβλίο μου «Έχασα το μισό σύμπαν» (Albin Michel 1997 και Hachette 2000, σε εκδόσεις τσέπης).
Προσκαλεσμένος σε αυτό το συνέδριο (το πρώτο συνέδριο που μου επιτράπηκε να συμμετάσχω μετά από 17 χρόνια, επειδή από το 1983 δεν έχω πάρει ούτε ένα λίρα από το CNRS για κονδύλους εργασίας ή κονδύλους συνολικά), αναρωτιόμουν αν θα υπήρχε διάλογος. Η γυναίκα μου μου είπε: «Κάνε αντίγραφα του άρθρου σου και βάλτα στα τραπέζια, πριν από την έναρξη της συνεδρίασης της Τρίτης». Το έκανα. Έκανα 70 αντίγραφα της «μακράς έκδοσης» του άρθρου μου (64 σελίδες) και πριν από την πρώτη συνεδρίαση της Τρίτης, στις 9 το πρωί, τοποθέτησα όλα αυτά τα αντίγραφα στα τραπέζια. Όλα εξαφανίστηκαν. Δεν βρήκα κανένα αντίγραφο στα κάδους απορριμμάτων του συνεδρίου ή παραμένοντας κάτω από ένα τραπέζι. Στο τέλος του εγγράφου υπήρχαν τα στοιχεία μου, το email μου.
Έξι μήνες αργότερα: τίποτα. Πλήρης σιωπή. Ούτε μία μικρή ερώτηση, ούτε η σκιά μιας περιέργειας...
Φαίνεται σαν να είναι νουβέλα επιστημονικής φαντασίας: ένας επιστήμονας γίνεται ακατάληπτος από την αντίληψή του, μπαίνει σε ένα παράλληλο σύμπαν. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια αυτού του συνεδρίου ήμουν πολύ καλά, ευγενικός και όλα. Καλά ενδεδυμένος, αποστημένος. Άνοιξα μόνο τέσσερις ή πέντε ερωτήσεις, όλες στην ίδια αποτυχία. Η ερώτηση για τη δομή μεγάλης κλίμακας είναι μία από αυτές. Αλλά επιστρέφω στο παλιό τεύχος του Ciel et Espace και στο άρθρο του Khalatbari. Με την ανάγνωση αυτών των γραμμών, έχω την αίσθηση ότι βρίσκομαι σε κάποιο όνειρο. Η αστροφυσική έχει πάρει μία σαφώς ονειρική διάσταση εδώ και πολλά χρόνια. Σε αυτό το ίδιο συνέδριο είχα την ευκαιρία να γνωρίσω τον Meillier, που μαζί με τον Fort είχε δημιουργήσει την πρώτη χάρτη «του αόρατου σύμπαντος», αφαιρώντας αυτή τη δομή από την ερμηνεία των επιπτώσεων της βαρυτικής λήψης. Δεν είναι και τόσο δύσκολο να το φανταστεί κανείς. Σκεφτείτε μία προστατευτική υφάνση με λευκά σημεία σε κόκκινο φόντο (ή μαύρο, επειδή πρόκειται για το σύμπαν). Αν βάλετε σταγόνες νερού πάνω σε αυτή τη υφάνση, αυτές θα προκαλέσουν διαμορφώσεις των εικόνων των λευκών σημείων. Αν σας δείξουν μία φωτογραφία αυτής της υφάνσης που πήραν από κάτω, θα μπορούσατε να φανταστείτε ότι, αν δεν αντιλαμβάνεστε άμεσα την παρουσία του νερού, που είναι διαφανές, σε αυτή τη υφάνση, θα μπορούσατε να ανακαλύψετε την παρουσία του, να χαράξετε τη διανομή του, βασιζόμενοι στη διαμόρφωση των εικόνων των λευκών σημείων. Περίπου αυτό κάνουν ο Fort και ο Meillier. Έχουν «χαράξει το αόρατο», το «μη παρατηρήσιμο», βασιζόμενοι στις επιπτώσεις της αδύναμης βαρυτικής λήψης (weak gravitational lensing). Το περιοδικό «The World» είχε δημοσιεύσει μία όμορφη χρωματική αναπαράσταση αυτού του αποτελέσματος το 1999.
Αλλά ήδη εκείνη την εποχή υπήρχαν κάποια «σκοτεινά σημεία» (για λεπτομέρειες, βλέπε τη διάλεξή μου στο συνέδριο του Ιουνίου 2001), και ο όρος είναι πολύ καλώς επιλεγμένος. Πράγματι, αυτή η μέθοδος χαρτογράφησης τους έβαλε σε ένα ή δύο σημεία συγκεντρώσεις ύλης που φτάνουν τουλάχιστον στη μάζα χίλιων γαλαξιών, δηλαδή στη μάζα των μεγαλύτερων γνωστών συστάδων γαλαξιών (Coma, η Παρθένος). Ωστόσο, σε αυτά τα σημεία: τίποτα στο ορατό, ούτε στο υπέρυθρο, ούτε στο υπεριώδες, ούτε ακόμη και στην περιοχή των ακτίνων Χ. Ο Meillier μας το επιβεβαίωσε σε αυτό το συνέδριο του Ιουνίου 2001. Ακόμη και πριν από λίγους μήνες είχε βρει ένα τρίτο «σκοτεινό σύστημα» αυτού του είδους. Επειδή μόλις πριν είχε υπερβάλει για την αξιοπιστία της μεθόδου χαρτογράφησής του, τον ρώτησα πώς εξηγεί την παρουσία αυτών των «τριών σκοτεινών συστημάτων», τόσο σημαντικών. Ξέρετε τι απάντησε;
- Αυτά τα σκοτεινά συστήματα; Θα σας πω τι νομίζω: Προσωπικά, δεν τα πιστεύω!
Δεν μπόρεσα να μάθω περισσότερα. Με αυτόν τον τρόπο, βάζει υπό αμφισβήτηση τα δικά του έργα, αλλά φαινόταν να μην επηρεάζει καθόλου την αίθουσα. Εκεί άρχισα να περνώ χρόνο. Κατά τη διάρκεια αυτού του συνεδρίου, ένιωσα πραγματικά ανήσυχος, το αποδέχομαι. Δυσκολεύομαι να ενσωματωθώ σε μία ατμόσφαιρα όπου φαίνεται να λείπει κάθε διάλογος ή κάθε λογική. Οι ρόλοι είναι διαμορφωμένοι. Οι «κορυφαίοι» παρουσιάζουν τα αποτελέσματά τους. Υπάρχουν ερωτήσεις που δεν πρέπει να κάνουμε. Αισθάνεται μία ολόκληρη συνεργασία. Τα παιχνίδια είναι διαμορφωμένα, οι ρόλοι καθορισμένοι σε μία φαρσή όπου οι εμπόδιοι της αναζήτησης δεν έχουν τόπο.
Κατά τη διάρκεια αυτών των πέντε ημερών, είχα μόνο μία συνεχή αλυσίδα αποτυχιών. Παραθέτω ένα άλλο. Σε αυτό το παλιό τεύχος του Ciel et Espace βρήκα και κάτι που ήταν επίσης ένα από τα θέματα αυτού του συνεδρίου: τα αποτελέσματα των μετρήσεων στην περιοχή των ακτίνων Χ. Έτσι, οι συστάδες γαλαξιών επιβεβαιώθηκαν ως ισχυρές πηγές ακτίνων Χ. 8-15 keV. Αυτό αντιστοιχεί σε εκατό έως εκατό εβδομήντα εκατομμύρια βαθμών. Άρα υπάρχει αέριο σε τέτοια θερμοκρασία σε αυτές τις συστάδες. Όλοι γούσταραν με την υπόδειξη ότι πρόκειται για ένα από τα μυστήρια του σύμπαντος. Πάλι είμαι αναστατωμένος:
- Ας κάνουμε τον παρακάτω υπολογισμό:
Για άτομα υδρογόνου, αυτό δίνει μία μέση ταχύτητα 1500 km/s. Τελικά, δεν είναι φυσικό και λογικό; Αυτή η ταχύτητα είναι πολύ κοντά στις ταχύτητες διαφυγής των γαλαξιών. Αν τα άτομα είχαν κινηθεί με μικρότερη ταχύτητα, αυτά τα γαλαξιών θα τα είχαν πιάσει. Πριν από περισσότερα από είκοσι πέντε χρόνια, όταν είχαμε προτείνει την ιδέα ότι μπορεί να υπάρχει τέτοιο ζεστό αέριο μεταξύ των γαλαξιών, είχα κάνει έναν υπολογισμό, όχι πολύ πολύπλοκο, για το μέσο δρόμο ελεύθερης διάδοσης αυτών των ατόμων, λαμβάνοντας υπόψη την εκτίμηση της πυκνότητας. Βρήκαμε ότι αυτό το μέσο είναι πολύ λίγο συγκρουστικό, και γι' αυτό η θερμοκρασία διατηρήθηκε. Διαφορετικά, οι συγκρούσεις μεταξύ ατόμων θα είχαν προκαλέσει την ακτινοβολική ψύξη αυτής της αερίου μάζας και την απορρόφησή της από τους γαλαξίες. Σε αυτό το σημείο, το ενδιαφέρον θέμα είναι η προέλευση μίας τόσο ζεστής μάζας αερίου. Ποιο φαινόμενο μπορεί να την έχει θερμάνει τόσο πολύ; Προτείνω ότι αυτή η ζεστή μάζα αερίου δημιουργήθηκε ταυτόχρονα με τα πρώτα αστέρια. Τελικά, γνωρίζουμε πολύ λίγα για τα φαινόμενα που συνοδεύουν τη γέννηση των αστέρων, κυρίως επειδή αυτές οι γεννήσεις γίνονται στην ιδιαίτερη περιοχή μαζών αερίου που κρύβουν αυτά τα φαινόμενα από τα μάτια μας. Το μόνο που γνωρίζουμε είναι ότι αστέρια τύπου T-Tauri μπορεί να γεννηθούν με πολύ δυναμικές διαδικασίες. Τότε όλοι αναρωτιούνται: «Γιατί τόση δραματικότητα;» Θα σας απαντήσω ότι αστέρες με μικρή επιφανειακή θερμοκρασία, όπως ο Ήλιος, καταφέρνουν να δημιουργήσουν στο περιβάλλον τους μία στρώση πολύ ζεστότερη, σε εκατομμύρια βαθμών.
Έπειτα προσπάθησα να διαγράψω σε μερικές προτάσεις τη διαδικασία θέρμανσης MHD της ηλιακής ατμόσφαιρας. Και πρόσθεσα:
- Προσωπικά, θα κλίνω να πιστέψω ότι η γέννηση των πρώτων αστέρων, που σήμερα είναι γήρατα αστέρια, μπορεί να συνοδεύτηκε από έντονα φαινόμενα θέρμανσης MHD, τέτοια ώστε τα άτομα αυτού του αερίου, μετά την απόκτηση θερμοκρασίας υψηλότερης από την ταχύτητα διαφυγής του γαλαξία στον οποίο ανήκαν, να τον εγκαταλείψουν χωρίς καμία ελπίδα επιστροφής.
Πρόκειται για απλούς υπολογισμούς θεωρίας των αερίων. Αλλά αν είχα μιλήσει στα μαρτιανά, δεν θα είχα επιτύχει διαφορετική αποτυχία από αυτή που υποδέχτηκα τις λέξεις μου. Φανταστείτε τη σκηνή: ένας εξηκοντάρης (ο δικός μου) λέει λόγο. Πλήρης σιωπή στην αίθουσα. Απλώς περιμένουν υπομονετικά να καθίσει αυτός ο ενοχλητής. Ωστόσο, η ιδέα, στην ουσία, είναι ενδιαφέρουσα. Μπορεί να φανταστεί κανείς ότι όταν μία γαλαξία γεννιέται, αυτή η γέννηση μπορεί να συνοδεύεται από πολλά αστέρια και έντονη εκπομπή ενέργειας. Τότε αυτό το σύστημα μοιάζει με ένα «φούρνο». Μία μαζική γαλαξία θα είχε περισσότερες πιθανότητες να θερμάνει το υπόλοιπο αέριο μέχρι να το απομακρύνει, να δημιουργήσει ταχύτητες θερμικής διακίνησης υψηλότερες από τις ταχύτητες διαφυγής. Σκέφτομαι τις μαζικές και φτωχές σε αέριο γαλαξίες, που είναι οι ελλειπτικές. Αντίθετα, οι γαλαξίες μι