Το καλοκαίρι που μας πέρασε ο πλανήτης μας συνταράχτηκε από μία συγκλονιστική δόνηση. Όχι επειδή η δόνηση ήταν ισχυρή – ίσα ίσα, ήταν πιο ανεπαίσθητη και από το περπάτημα ενός μυρμηγκιού πάνω από τρία παπλώματα- αλλά επειδή αποκάλυψε πτυχές ενός μυστηρίου που απασχολούσε τους επιστήμονες εδώ και δεκαετίες: τη δημιουργία μιας μελανής οπής από τη συγχώνευση δύο αστέρων νετρονίων, μία επονομαζόμενη «κιλονόβα». Παράλληλα, ξεσκέπασε τα ίχνη ενός αμύθητου θησαυρού: χιλιάδες τόνοι χρυσού, πλατίνας και άλλων βαρέων και σπάνιων μετάλλων που δημιουργήθηκαν από αυτή την κοσμική σύγκρουση.
Την επόμενη φορά που θα θαυμάζετε ένα πολύτιμο χρυσό κόσμημα, μπορεί να μην είναι απλά για τη λάμψη του, αλλά επειδή κάθε του άτομο δημιουργήθηκε δίπλα σε μια μαύρη τρύπα. Ένας θησαυρός συνυφασμένος με τη μοίρα των άστρων.
Οι αστέρες νετρονίων είναι τα σκοτεινά απομεινάρια αστεριών μεγάλης μάζας -μεγαλύτερης από αυτής του Ήλιου- που δημιουργούνται όταν οι φωτεινοί τους πρόγονοι εξαντλήσουν τα αποθέματα ενέργειάς τους καταρρέοντας κάτω από την ίδια τους τη βαρύτητα. Αυτή η κατάρρευση δημιουργεί το πυκνότερο είδος ύλης που γνωρίζουμε. Μία κουταλιά αστέρα νετρονίων ζυγίζει περίπου ένα εκατομμύριο τόνους!
Πώς λοιπόν καταλήγουν δύο αστέρες νετρονίων να συγχωνευτούν; Κατ’ αρχήν, θα πρέπει να βρίσκονται ήδη κοντά ο ένας στον άλλο, να είναι δηλαδή σε ένα διπλό σύστημα. Και για να συμβεί αυτό, αρκεί οι πρόγονοι τους να έχουν γεννηθεί δίδυμοι. Έτσι, περνούν τις ζωές τους γυρνώντας ο ένας γύρω από τον άλλο και τελικά, πεθαίνουν μαζί, δημιουργώντας ένα διπλό σύστημα αστέρων νετρονίων. Μέχρι τώρα είχαμε μόνο θεωρίες για το πόσο συχνά συμβαίνει κάτι τέτοιο, αλλά και μόνο το γεγονός ότι παρατηρήσαμε αυτή την ένωση, μας έδειξε ότι ένα τέτοιο σύστημα δεν είναι ιδιαίτερα σπάνιο.
Ένα σύστημα αστέρων νετρονίων δεν μπορεί να κρατήσει για πάντα, και αυτό ήταν μάλιστα που μας επέτρεψε να το παρατηρήσουμε. Σύμφωνα με τη θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν όταν δύο τόσο πυκνά αντικείμενα περιστρέφονται το ένα γύρω από το άλλο, δημιουργούν βαρυτικά κύματα στον ίδιο το χωρόχρονο. (Η φύση των βαρυτικών κυμάτων είναι τέτοια, ώστε όταν ένα βαρυτικό κύμα περάσει πάνω από ένα χάρακα, αυτό που κυμαίνεται δεν είναι κάποιο σωματίδιο, αλλά το ίδιο το μήκος του χάρακα).Τα βαρυτικά κύματα σταδιακά αφαιρούν ενέργεια από το σύστημα, ώστε τελικά οι αστέρες νετρονίων να συγχωνευτούν. Η συγχώνευση είναι βίαιη, εκτοξεύει μάζα και ενέργεια στο γύρω χώρο, και τελικά οδηγεί στη δημιουργία μιας μαύρης τρύπας.
Στις 17 του φετινού Αυγούστου λοιπόν, ένα τέτοιο σύστημα, το GW170817, ανιχνεύτηκε μέσω βαρυτικών κυμάτων από το συμβολόμετρο LIGO στις Ηνωμένες Πολιτείες. Αυτό και μόνο είναι κάτι το συνταρακτικό, γιατί τα βαρυτικά κύματα για έναν αιώνα σχεδόν αποτελούσαν μια χίμαιρα για τους αστρονόμους. Και αυτό γιατί όταν φτάνουν σε εμάς, ακόμα και από ένα σχετικά κοντινό σύστημα, η παραμόρφωση που προκαλούν είναι τόσο μικρή, που σε μια απόσταση από εδώ έως το κοντινότερο άστρο, τον Ήλιο, το άλφα του Κενταύρου θα είχε το πάχος μιας ανθρώπινης τρίχας.
Αλλά αυτό δεν ήταν το μόνο που συγκλόνισε τον επιστημονικό κόσμο. Οι προηγούμενες ανιχνεύσεις βαρυτικών κυμάτων αφορούσαν συγχώνευση δύο μελανών οπών, η οποία δεν παράγει «συμβατική» ακτινοβολία (η πρώτη ανίχνευσή τους έγινε στις 14 Σεπτεμβρίου του 2015). Αυτή τη φορά όμως, μπορέσαμε να βρούμε και την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία που συνοδεύει το φαινόμενο, και να επιβεβαιώσουμε όλες τις θεωρίες σχετικά με την εξέλιξή του. Στις δύο ημέρες που ακολούθησαν την αρχική ανίχνευση, 70 διαφορετικά τηλεσκόπια, σε διαφορετικά μέρη της Γης, στράφηκαν στην ίδια περιοχή του ουρανού, καλύπτοντας όλο το φάσμα της ακτινοβολίας από τις ακτίνες γάμμα μέχρι τα ραδιοκύματα.
Έτσι, μάθαμε ότι η συγχώνευση διαρκεί μόνο 100 δευτερόλεπτα, κι ότι εκτοξεύει πίδακες ύλης και ακτινοβολίας προς όλες τις κατευθύνσεις. Μέχρι δηλαδή να ζεστάνουμε νερό για ένα τσάι, οι δύο τιτάνες είχαν πέσει ο ένας μέσα στον άλλο, εκτοξεύοντας 30-40 φορές το βάρος του Δία, του βαρύτερου πλανήτη του ηλιακού μας συστήματος, στο μεσοαστρικό χώρο. Η εκτόξευση γίνεται με τόσο βίαιο τρόπο, που σπρώχνει τους πυρήνες των στοιχείων στα όρια της συγχώνευσης, δημιουργώντας νέα στοιχεία. Επιβεβαιώνοντας τις θεωρητικές προβλέψεις με εκπληκτική ακρίβεια, μάθαμε ότι σε αυτή τη σύγκρουση παράγονται τα βαρύτερα στοιχεία του περιοδικού πίνακα, όπως ο χρυσός, η πλατίνα, και το τιτάνιο. Αυτή και μόνο η επιβεβαίωση αξίζει το βάρος της σε χρυσό (συγκεκριμένα, περίπου τη μάζα του φεγγαριού σε χρυσό), αφού μας φέρνει πολύ πιο κοντά στο να καταλάβουμε από πού προέρχονται τα υλικά που σήμερα βρίσκουμε στη Γη.
Έτσι λοιπόν, την επόμενη φορά που θα θαυμάζετε ένα πολύτιμο χρυσό κόσμημα, μπορεί να μην είναι απλά για τη λάμψη του, αλλά επειδή κάθε του άτομο δημιουργήθηκε δίπλα σε μια μαύρη τρύπα. Ένας θησαυρός συνυφασμένος με τη μοίρα των άστρων.
Εικόνες: www.ligo.caltech.edu / giphy.com
Ακολουθήστε την Α,ΜΠΑ; στο Google News
Το σύμπαν δεν σταματάει ποτέ να μας εκπλήσσει..