Ο Σοβιετικός αστροφυσικός Yakov Zel’dovichμ (1914 – 1987) γεννήθηκε στο Μινσκ και αρχικά σπούδασε πυρηνική φυσική στην Αγία Πετρούπολη αλλά οι κοσμολογικές αναζητήσεις του τον οδήγησαν στο να κάνει ακριβέστερους προσδιορισμούς της αφθονίας του ηλίου στα παλαιότερα αστέρια.
Κατά τη διάρκεια του Β! παγκόσμιου πολέμου συνέβαλε στην ανάπτυξη της έρευνας για πολεμικούς σκοπούς. Εργάστηκε αργότερα στο Ινστιτούτο Κοσμικής Έρευνας στο Διαστημικό Ερευνητικό Ινστιτούτο στη Μόσχα.
Στη δεκαετία του ’30, ο Γιακόβ Ζέλντοβιτς συμμετείχε σε ένα ερευνητικό πρόγραμμα που στόχευε στην ανακάλυψη του μηχανισμού της οξείδωσης του αζώτου κατά τη διάρκεια μιας έκρηξης. Μελέτησε, επίσης, τις χημικές αντιδράσεις των εκρήξεων, την επόμενη παραγωγή κυμάτων κλονισμού και τα σχετικά θέματα της δυναμικής αερίων και της διάδοσης της φλόγας.
Η αρχική ερευνητική δουλειά του στο Ινστιτούτο Φυσικής Χημείας επικεντρώθηκε στην προσρόφηση, δηλαδή στη δέσμευση μιας χημικής ουσίας στην επιφάνεια ενός στερεού, και στον μηχανισμό οξείδωσης του αζώτου, ο οποίος είναι σήμερα γνωστός ως Μηχανισμός Ζέλντοβιτς. Στη συνέχεια ασχολήθηκε με την εκρηκτική καύση, τον μηχανισμό των εκρήξεων και τη διάδοση των παραγόμενων ωστικών κυμάτων με τόσο μεγάλη επιτυχία, ώστε η σχετική θεωρία είναι σήμερα γνωστή ως Θεωρία Ζέλντοβιτς – Φον Νόιμαν – Ντόρινγκ.
Ο Zel’dovich συμμετείχε στις αρχικές εργασίες στην τότε Σοβιετική Ένωση για το μηχανισμό της διάσπασης κατά τη διάρκεια της ραδιενεργού διάσπασης του ουράνιου.
Στη δεκαετία του ’50 ανέπτυξε ένα μεγάλο ενδιαφέρον για την κοσμολογία και αστροφυσική. Για παράδειγμα, την εξαϋλωση του κουάρκ και την ανίχνευση του νετρίνο. Το 1964 μαζί με τον Salpeter απέδειξε ότι τα κβάζαρ έχουν μεγάλες μαύρες τρύπες στο κέντρο τους και συγχρόνως είναι και ραδιογαλαξίες.
Επίσης, το 1964 μαζί με τους Hoyle και Taylor έφτιαξε τη θεωρία της πυρηνοσύνθεσης του ηλίου στο Big Bang.
Το 1967 πρότεινε ότι στα αρχικά στάδιά του το Σύμπαν ήταν ομοιόμορφο προς όλες τις κατευθύνσεις, αλλά καθώς διαστέλλεται, αυτή η ισοτροπία έχει μειωθεί.
Το μοντέλο του ονομάστηκε top-down, γιατί η πιο σημαντική του παρατήρηση είναι ότι, αν λίγο μετά το Big Bang σχηματίστηκαν μεγάλες συμπυκνώσεις ύλης, αυτές θα έπαιρναν ταχύτατα το σχήμα ντόνατς, κάτω από την επίδραση της ίδιας της βαρύτητας.
Ανέπτυξε το 1969 το γνωστό φαινόμενο Sunyaev-Zel’dovich που αναφέρεται στην σκέδαση Compton των φωτονίων της Κοσμικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου (CMB) από τα καυτό, ιονισμένο αέριο στα σμήνη των γαλαξιών, που προκαλεί ανισοτροπία στην CMB.
Ακτινοβολία μικροκυμάτων υποβάθρου και σμήνη γαλαξιών
Με το τέλος του Β’ Παγκοσμίου Πολέμου ο Ζέλντοβιτς αποφάσισε να αλλάξει ριζικά το πεδίο της ερευνητικής δραστηριότητάς του, και στράφηκε κατ’ αρχήν στην Πυρηνική Φυσική και τα Στοιχειώδη Σωμάτια. Η ερευνητική δουλειά του σε αυτό το πεδίο αναγνωρίστηκε γρήγορα και είχε για αποτέλεσμα να εκλεγεί το 1958 μέλος της Ακαδημίας Επιστημών της Σοβιετικής Ενωσης, που ήταν η ανώτερη ακαδημαϊκή θέση στη χώρα. Από τις αρχές της δεκαετίας του 1960 στράφηκε στη Σχετικιστική Αστροφυσική και στην Κοσμολογία, όπου συνέχισε να εργάζεται ως τον θάνατό του, το 1987. Αυτή ήταν και η κατεύθυνση που τον έκανε ευρύτερα γνωστό στη διεθνή επιστημονική κοινότητα και από την οποία τον γνώρισα και εγώ. Στην Κοσμολογία εργάστηκε στη δομή μεγάλης κλίμακας του Σύμπαντος και στα χαρακτηριστικά της ακτινοβολίας μικροκυμάτων υποβάθρου, δηλαδή της ακτινοβολίας που αποτελεί τον «απόηχο» της Μεγάλης Έκρηξης.
Το «φαινόμενο Σουνιάγεφ – Ζέλντοβιτς» χρησιμοποιείται σήμερα για τον εντοπισμό σμηνών γαλαξιών όπως το εικονιζόμενο NGC2218
Συνδυασμός των δύο αυτών κατευθύνσεων ήταν αυτό που ονομάζουμε σήμερα «φαινόμενο Σουνιάγεφ – Ζέλντοβιτς», κατά το οποίο τα ηλεκτρόνια μεγάλης ενέργειας που περιβάλλουν τα σμήνη γαλαξιών προσδίδουν μέρος της ενέργειάς τους στα φωτόνια της μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου. Το φαινόμενο αυτό χρησιμοποιείται σήμερα για την «αναγνώριση» των σμηνών γαλαξιών με τη βοήθεια παρατηρήσεων από ραδιοτηλεσκόπια, όπως το Κοσμολογικό Τηλεσκόπιο στην έρημο Ατακάμα της Χιλής και το Τηλεσκόπιο του Νότιου Πόλου.
Η «μοίρα» μιας μελανής οπής
Η δουλειά του στη Σχετικιστική Αστροφυσική επικεντρώθηκε κυρίως στις κβαντικές ιδιότητες των μελανών οπών. Συγκεκριμένα αντιλήφθηκε ότι ένας μακρινός παρατηρητής θα αντιλαμβάνεται ότι μια περιστρεφόμενη μελανή οπή εκπέμπει σωματίδια και, άρα, χάνει μάζα-ενέργεια. Το τελικό αποτέλεσμα είναι ότι με την πάροδο του χρόνου η μελανή οπή «φθίνει» και τελικά εξαερώνεται. Το φαινόμενο οφείλεται στον συνδυασμό της αρχής της αβεβαιότητας του Χάιζενμπεργκ, που είναι κβαντικό φαινόμενο, με την ύπαρξη της επιφάνειας της μελανής οπής, που είναι φαινόμενο της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας. Εξαιτίας της αρχής της αβεβαιότητας, σε κάθε περιοχή του χώρου συνεχώς δημιουργούνται και εξαφανίζονται ζεύγη σωματιδίων. Οταν ένα ζεύγος δημιουργηθεί κοντά στην επιφάνεια μιας περιστρεφόμενης μελανής οπής, τότε το ένα από τα μέλη του ζεύγους μπορεί να «πέσει» μέσα στη μελανή οπή, οπότε το ταίρι του απομακρύνεται και φαίνεται σαν να έχει «εκπεμφθεί» από τη μελανή οπή. Κατά τις αρχές της δεκαετίας του 1970 ο Ζέλντοβιτς είχε παρουσιάσει αυτή την ιδέα στον γνωστό άγγλο θεωρητικό φυσικό Στίβεν Χόκινγκ, ο οποίος την επεξεργάστηκε μαθηματικά και τη θεμελίωσε με μια σειρά δημοσιεύσεων στα μέσα της δεκαετίας του 1970. Αξίζει να αναφερθεί ότι, κατά τη συνάντησή του με τον Ζέλντοβιτς, ο Χόκινγκ είχε πει ότι το δημοσιευμένο ερευνητικό έργο του μεγάλου ρώσου επιστήμονα ήταν τόσο πολύπλευρο, ώστε νόμιζε πως το όνομα «Ζέλντοβιτς» ήταν το ψευδώνυμο μιας ολόκληρης ερευνητικής ομάδας!
Πηγές: Wikipedia, Χάρης Βάρβογλης (Βήμα)
