Ερευνώντας το Big Bang με το Alma ψηλά στην έρημο Ατακάμα

Πηγή: The Independent, 7 Αυγούστου 2006

Ψηλά στις χιλιανές Άνδεις σε ένα πλάτωμα 5.000 μέτρα πάνω από τη θάλασσα,  κτίζεται ένα τηλεσκόπιο που οι επιστήμονες ονομάζουν 'χρονική μηχανή'. Υπόσχεται να προσφέρει κάποιο αμυδρό φως στη στιγμή που δημιουργήθηκε ο Κόσμος, πριν 13,7 δισεκατομμύρια έτη.

Στο απέραντο και ξηρό οροπέδιο Chajnantor (Τσατζναντόρ) ψηλά στις Άνδεις της Χιλής η εμπειρία είναι σκληρή. Εδώ ο αέρας είναι τόσο αραιός που οι εκδρομείς πρέπει να φέρουν οπωσδήποτε μαζί τους μεταλλικά κουτιά με οξυγόνο για να αποφύγουν τα συμπτώματα της εξασθένισης λόγω ύψους.

Το Chajnantor είναι η περιοχή του πιο φιλόδοξου προγράμματος κατασκευής στον κόσμο σε μεγάλο υψόμετρο. Μέχρι το 2012, το οροπέδιο θα φιλοξενεί μια αστρονομική "χρονική μηχανή" ικανό να κοιτάξει μέχρι τα κοσμικά γεγονότα που ακολούθησαν το Big Bang, όταν δημιουργήθηκαν οι πρώτο γαλαξίες.

Στο Chajnantor πρόκειται να κτιστεί ένα τηλεσκόπιο $1 δισ, δολαρίων από 64 μεμονωμένους δίσκους ή κεραίες, η κάθε μία από την οποία θα είναι στο μέγεθος ενός διώροφου σπιτιού.

Αυτή η σειρά των κεραιών θα λειτουργούν έτσι ώστε οι αστρονόμοι να μπορούν να παρατηρούν αντικείμενα στο βαθύ διάστημα μέσω πυκνών νεφών σκόνης. Έτσι οι αστρονόμοι θα συγκεντρώσουν την αρχαία ακτινοβολία από τα πρώτα αστέρια του σύμπαντος και τους γαλαξίες που σχηματίστηκαν πριν από περίπου 13 δισεκατομμύρια χρόνια.

Πρόκειται για το Alma (Atacama Large Millimetre Array), όπως ονομάζεται το δίκτυο των τηλεσκοπικών δορυφορικών κεραιών που θα ανοίξουν ένα νέο παράθυρο στα πρώιμα χρόνια του Σύμπαντος

"Θα είναι σε θέση να δει τα πάντα την εποχή που διαμορφώθηκαν οι πρώτοι γαλαξίες μετά από το Big Bang, βασικά όσο είναι δυνατό να δει", λέει ο John Richer, ένας αστρονόμος του πανεπιστημίου του Καίμπριτζ, που εκπροσωπεί τη Μεγάλη Βρετανία στο κτίσιμο του τηλεσκόπιου.

Το ψυχρό οροπέδιο, όπου χτίζεται η χρονική μηχανή, βρίσκεται μεταξύ μιας σειράς χιονοσκεπών ηφαιστείων. Επιπλέον για τους αστρονόμους, το οροπέδιο Chajnantor είναι 5.100 μέτρα ψηλό, κάπου μεταξύ της θάλασσας και του διαστήματος, ή το μισό του ύψους που κινείται συνήθως ένα τεράστιο αεροπλάνου.

Η έρημος Atacama είναι η ξηρότερη θέση στη Γη και σε αυτό το ύψος ο αέρας δεν μπορεί να κρατήσει κανέναν υδρατμό - η υγρασία είναι περίπου 3 ή 4 τοις εκατό, που σημαίνει ότι είναι τόσο ξηρό όσο σαν να ήταν σε τροχιά. Το νερό είναι μια ουσία που θα μπορούσε να παρεμποδίσει σοβαρά τα εξασθενημένα σήματα της ακτινοβολίας που προέρχονται από το βαθύ διάστημα, γιατί το τηλεσκόπιο σχεδιάζεται να συλλάβει ακριβώς αυτές τις ακτινοβολίες.

Μειωμένο οξυγόνο

Το μειονέκτημα για τους εργαζομένους εκεί είναι ότι ο αέρας εδώ πολύ αραιός. Η ατμοσφαιρική πίεση στο οροπέδιο Chajnantor είναι λιγότερο από το μισό μιας ατμόσφαιρας, κάτι που σημαίνει ότι περιέχει 50 τοις εκατό λιγότερα μόρια οξυγόνου από όσο το ανθρώπινο σώμα έχει σχεδιαστεί να παίρνει. Αν και είναι δυνατό να εργαστεί κάποιος για περιορισμένες χρονικές περιόδους στα 5.000 μέτρα, δεν είναι ένα ύψος στο οποίο μπορούν οι άνθρωποι να ζήσουν μόνιμα.

Ο Massimo Tarenghi, διευθυντής του Alma, λέει ότι μέχρι τα 4.000 μέτρα, οι άνθρωποι συμπεριφέρονται αρκετά κανονικά αλλά κάτι συμβαίνει μεταξύ 4.000 και 5.000 μέτρων. Τότε είναι που οι άνθρωποι κάνουν πράγματα που δεν θα έκαναν κανονικά, και συχνά δεν ξέρουν γιατί τα κάνουν.

Η υγεία των επιστημόνων και εργατών στο οροπέδιο Chajnantor θα παρακολουθείται στενά από ειδικούς και ένα ασθενοφόρο είναι διαθέσιμο όλες τις ώρες, σε περίπτωση ανάγκης. Οι εργαζόμενοι δεν διανυκτερεύουν σε τόσο μεγάλο υψόμετρο, αλλά αν χρειαστεί υπάρχουν ειδικές κρεβατοκάμαρες που μπορούν να εμπλουτιστούν με οξυγόνο, οι οποίες είναι ανά πάσα στιγμή έτοιμες. Οι οδηγοί που έχουν την ευθύνη των οχημάτων με 28 ρόδες το καθένα, τα οποία τελικά θα μεταφέρουν το καθένα μία κεραία 120 τόνων στο οροπέδιο, επίσης θα εργάζονται σε καμπίνες που είναι εμπλουτισμένες με οξυγόνο.

Στην περιοχή των Ίνκας

H τοποθεσία βρίσκεται πάνω σε εμπορικούς δρόμους που ακολουθούσαν οι Ίνκας, και οι αρχαιολόγοι έχουν βρει εκεί αποδείξεις ανθρώπινης δραστηριότητας που χρονολογούνται σε πολλές εκατοντάδες χρόνια πιο πριν, όταν τα βουνά και ηφαίστεια των πανύψηλων Άνδεων θεωρούνταν ιερά.

Ενώ οι Ίνκας πήγαιναν στην κορυφή των βουνών τους για να έρθουν σε επικοινωνία με τους θεούς τους, σήμερα οι επιστήμονες σκαρφαλώνουν εκεί για να αποκτήσουν μία καλύτερη κατανόηση της θέσης που κατέχει ο άνθρωπος στο ευρύτερο σύμπαν.

Μάλιστα, οι επιστήμονες κατανοούν τις τοπικές ευαισθησίες που υπάρχουν όσον αφορά στην κατασκευή ενός τηλεσκοπίου στην άλλοτε ιερή γη, κι έτσι κάθε φορά που αρχίζουν οι εργασίες κατασκευής σε μία τοποθεσία, ένας τοπικός φύλαρχος προσκαλείται εκεί για να πραγματοποιήσει μία ειδική τελετή εγκαινίων.

Το Alma

Κάθε μία από τις 64 κεραίες του Alma, διαμέτρου 12 μέτρων, θα τοποθετηθεί σε μια σειρά που θα καλύψει μια απόσταση 14 χιλιομέτρων στο πλατύτερο σημείο στο οροπέδιο Chajnantor.

Το Alma έχει ως σκοπό να συλλάβει την ακτινοβολία που βρίσκεται στη ζώνη του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος με μήκος λ μερικά χιλιοστά. Αντίθετα από το οπτικό φως, αυτή η ακτινοβολία μπορεί να διαπεράσει την ύλη, όπως τα διαστρικά σύννεφα της σκόνης, τα οποία εμποδίζουν το φως να διαπεράσει στα οπτικά μήκη κύματος.

Η ακτινοβολία, με μήκος κύματος της τάξεως χιλιοστών, μπορεί να διαπεράσει μέσω πυκνής ύλης όσο είναι ένας τηλεφωνικός κατάλογος. Κι αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο το Alma θα είναι σε θέση να δει κατά προσέγγιση δύο φορές περισσότερα αστέρια και γαλαξίες απ' ό,τι το Hubble. Όταν η κατασκευή του Alma τελειώσει το 2012, θα είναι το υψηλότερο επίγειο τηλεσκόπιο και το μεγαλύτερο και ακριβότερο τηλεσκόπιο της τάξεως του χιλιοστού στον πλανήτη.

Το πρόγραμμα είναι αληθινά διεθνές, γιατί περιλαμβάνει 14 χώρες από τέσσερις ηπείρους αλλά οργανώνεται από το Ευρωπαϊκό Νότιο Παρατηρητήριο, μια λέσχη χωρών που περιλαμβάνει και τη Μεγάλη Βρετανία.

Αλλά ο πραγματικός ενθουσιασμός για το Alma προέρχεται από τους αστρονόμους που θα έχουν ένα ακόμα όργανο - που θα τους αφήσει να αναλύσουν τα αντικείμενα που πρέπει να ανακαλύψουν ακόμα.

Ο Δρ Richer είπε ότι, εκτός από το ότι θα μπορούν να δουν μέσα από τα σύννεφα της σκόνης, θα μπορούν να μελετήσουν ψυχρά αντικείμενα, πολλά δηλαδή αστέρια και γαλαξίες που δεν εκπέμπουν το είδος της ακτινοβολίας που φτάνει στα συνηθισμένα οπτικά τηλεσκόπια.

"Κάθε φορά που θα παρατηρούμε ένα νέο κομμάτι του ουρανού με το Alma, τότε ανά τρία λεπτά θα ανιχνεύουμε και νέους γαλαξίες που ποτέ δεν είχαν φανεί πριν", λέει ο Δρ Richer.

Για να δούμε όσο γίνεται πιο μακριά στον ουρανό χρησιμοποιούμε τη μέθοδο της συμβολομετρίας. Με αυτήν δεν έχουμε ένα μόνο ραδιοτηλεσκόπιο αλλά κατασκευάζουμε μια συστοιχία ραδιοτηλεσκοπίων, που μπορούν να συνδυαστούν έτσι ώστε να αυξηθεί η διακριτική ικανότητα των επί μέρους τηλεσκοπίων. Τέτοια για παράδειγμα είναι τα δίδυμα τηλεσκόπια Keck - στην κορυφή Mauna Kea της Χαβάης - τα οποία βρίσκονται σε απόσταση 85 μέτρων το ένα από το άλλο, αλλά από τη συμβολή του φωτός που λαμβάνουν τα δύο κάτοπτρα, διαμέτρου 10 μέτρων έκαστος, προκύπτει ισχύς τηλεσκοπίου ισοδύναμου με φακό 85 μέτρων. Μια άλλη συστοιχία είναι το ευρωπαϊκό VLT (Very Large Telescope) - στο οροπέδιο Atacama της Χιλής, σε υψόμετρο 2.600 μέτρων. Απαρτίζεται από τέσσερις μονάδες, με κάτοπτρα των 8,2 μέτρων έκαστο. Όταν συμβάλλουν το φως που δέχονται, προκύπτει τηλεσκόπιο ισχύος 200 μέτρων. Το μειονέκτημα όμως των συμβολόμετρων είναι ότι μπορούν να εστιάσουν σε μικρές μόνο περιοχές.