Αφιέρωμα στον άνθρωπο της θεωρίας των λευκών νάνων και των μαύρων οπών
10 χρόνια από τον θάνατο του Subrahmanyan Chandra

Άρθρο, Απρίλιος 2005

Στη δεκαετία του '30 ο κόσμος της επιστήμης διασπάστηκε από μια διαμάχη που η έκβαση της είχε σαρωτικές συνέπειες για την ανάπτυξη της αστροφυσικής. Ξεκίνησε όταν ένας ινδός σπουδαστής, ο Subrahmanyan Chandrasekhar ή Chandra (Chandra στα Σανσκριτικά σημαίνει φεγγάρι-φωτεινό), αποφάσισε να βρει τι θα συνέβαινε εάν εφαρμοζόταν η ειδική θεωρία της σχετικότητας του Einstein στις διαδικασίες στο εσωτερικό των άστρων. Αυτό το βήμα ήταν σημαντικό επειδή τα σωματίδια μέσα στα αστέρια κινούνται με ταχύτητες κοντά σε αυτήν του φωτός, μια κατάσταση όπου  πρέπει να χρησιμοποιηθεί η θεωρία του Einstein.

Ο 19-ετής τότε Chandra έκανε μερικούς υπολογισμούς. Την εποχή εκείνη οι επιστήμονες υπέθεταν ότι όταν ένα αστέρι έκαιγε και τα τελευταία του καύσιμα, θα μετατρεπόταν σε μια σφαίρα από στάχτη και θα γινόταν ψυχρό - θα γινόταν ένα λευκό νάνο αστέρι. Τα μαθηματικά του Chandra έδειξαν ότι ένας λευκός νάνος πολύ βαρύτερος από τον ήλιο δεν θα μπορούσε να δημιουργηθεί, αλλά θα υποβαλλόταν σε μια αιώνια κατάρρευση προς ένα πολύ μικροσκοπικό σημείο, άπειρης πυκνότητας, έως ότου φτάσει να γίνει μια ρωγμή στον χωρόχρονο, από την οποία τίποτα δεν θα μπορούσε να δραπετεύσει, ακόμη και το φως. Ήταν η πρώτη αδιάψευστη μαθηματική απόδειξη ότι οι μαύρες τρύπες - όπως ονομάστηκαν αργότερα - έπρεπε να υπάρχουν.

Ο Chandra έκανε την ανακάλυψή του ενώ ταξίδευε από την πατρίδα του στο πιο μεγάλο επιστημονικό ίδρυμα της εποχής του, το Κολέγιο της Αγίας Τριάδας στο Κέιμπριτζ. Υπέθεσε ότι η κοινότητα εκεί θα τον καλοδεχόταν, όπως και την ανακάλυψή του, με ανοικτές τις αγκάλες. Είχε μεγαλώσει μέσα σε μια φιλελεύθερη οικογένεια βραχμάνων στο Μαντράς και είχε αναγνωριστεί ως παιδί θαύμα από νεαρή ηλικία. Είχε ολοκληρώσει ήδη τον προπτυχιακό κύκλο του και είχε δημοσιεύσει διάφορα επιστημονικά άρθρα. Κάθε μέρα συνειδητοποιούσε ότι η Ινδία ήταν κάτω από το ζυγό της βρετανικής αυτοκρατορίας και η επιστήμη του φάνηκε ένας τρόπος για να αποδείξει ότι ήταν τουλάχιστον ίσος με τους αποικιοκράτες Άγγλους. Ο θείος του, ο CV Raman, ήταν ο πρώτος Ινδός που κέρδισε το βραβείο Νόμπελ στη φυσική. Και ο Chandra ήλπιζε να κερδίσει κι αυτός άλλο ένα.

Στο Κέιμπριτζ οι ελπίδες του ανατράπηκαν. Οι επιστήμονες εκεί αγνόησαν την ανακάλυψή του. Γρήγορα έπαθε κατάθλιψη εξ' αιτίας και του υγρού κλίματος και του άσχημου καιρού, εντελώς αντίθετο από τον ζεστό της νότιας Ινδίας. Αλλά πιέστηκε και το 1933, ολοκλήρωσε το διδακτορικό του. Κέρδισε, επίσης, μια υποτροφία για να συνεχίσει την εργασία του στο Κέιμπριτζ. Ωθούμενος από αυτές τις επιτυχίες, επέστρεψε στην έρευνά για τη μοίρα των άστρων. Έμεινε δε έκπληκτος όταν ο μεγάλος Sir Arthur Stanley Eddington, ο μεγαλύτερος αστροφυσικός επιστήμονας, πήγαινε συχνά να τον επισκεφτεί για να βλέπει πως πήγαινε η εργασία του.

Ο Eddington ήταν τότε στην αιχμή της φήμης του ως επιστήμονας, φιλόσοφος και εκλαϊκευτής της επιστήμης. Είχε κάνει γνωστό στον αγγλόφωνο κόσμο την γενική θεωρία της σχετικότητας του Einstein και το 1919 συμμετείχε σε μια τολμηρή αποστολή στην τοποθεσία Principe, στη δυτική ακτή της Αφρικής, για να μετρήσει την εκτροπή της ακτίνας ενός άστρου από τον ήλιο. Ήταν η πρώτη επαλήθευση αυτής της εξαιρετικά γόνιμης θεωρίας, η οποία επεξέτεινε την ειδική σχετικότητα για να περιλάβει και την βαρύτητα, τη δύναμη που σχηματίζει το σύμπαν. Ο Eddington έκανε τότε διάσημο τον Einstein και το όνομά του έμεινε ανεξίτηλο στον κόσμο, σαν το πρόσωπο του 20ού αιώνα. Ο Eddington, επίσης, είχε καθιερώσει το πεδίο της αστροφυσικής, ουσιαστικά αβοήθητος.

Μέχρι το 1930 ο Eddington μπλέχτηκε στη διατύπωση μιας σημαντικά φιλόδοξης θεωρίας που θα συνδύαζε την κβαντική θεωρία (που ισχύει στον μικρόκοσμο) και τη γενική σχετικότητα (που περιγράφει το σύμπαν). Επρόκειτο να κάνει μια θεωρία των Πάντων. Ο Eddington την θεώρησε ως το αποκορύφωμα της εργασίας της ζωής του - την "θεμελιώδη θεωρία" του.

Ο Chandra ήταν συνεπαρμένος με την προσοχή που του έδειξε ο Eddington και ιδιαίτερα με την πρότασή του ότι πρέπει να αναγγείλει τα αποτελέσματά του σε μια συνεδρίαση της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Λονδίνο. Προετοίμασε λοιπόν την εργασία του, αλλά μια ημέρα πριν από τη συνεδρίαση, ο Chandra έμαθε ότι Eddington επρόκειτο να δώσει διάλεξη, σχετικά με το ίδιο ακριβώς θέμα. Ήταν μπερδεμένος, αλλά δεν σκέφτηκε παραπάνω για αυτό.

Στις 11 Ιανουαρίου του 1935, οι σπουδαιότεροι επιστήμονες πάνω στην αστροφυσική ήταν στην Εταιρεία. Ο Chandra παρέδωσε την εργασία του, που παρουσίαζε μια γραφική παράσταση όπου φαινόταν πολύ καθαρά ότι ένα αστέρι πάνω από μια ορισμένη μάζα θα συμπιεζόταν αναπόφευκτα σε ένα χώρο σχεδόν μηδέν. Παρουσιάστηκε λοιπόν, υποθέτοντας ότι ο Eddington θα υποστήριζε τα συμπεράσματά του. Αλλά έμεινε άναυδος όταν ο Eddington, ένα υπερφίαλο άτομο, χρησιμοποίησε την μεγάλη ρητορική του ικανότητα για να κατεδαφίσει τη θεωρία του νεαρού Chandra. Ήθελε λοιπόν ο Eddington να καταστρέψει τον Chandra;

Η θεωρία του Chandra ήταν μόνο ένα μαθηματικό παιχνίδι, υποστήριξε ο Eddington, χωρίς καμιά βάση στην πραγματικότητα. Πώς θα μπορούσε ένα αντικείμενο τόσο τεράστιο όσο ένα αστέρι ενδεχομένως να εξαφανιστεί; Τα επιχειρήματα του Eddington ήταν αβάσιμα και ιδιαίτερα αμφίβολα, αλλά το βάρος της φήμης του ήταν τέτοιο που κανένας δεν τόλμησε να διαφωνήσει μαζί του. Στον Chandra δεν δόθηκε καμιά ευκαιρία να απαντήσει.

Η διαμάχη αυτή συνεχίστηκε για χρόνια σε άρθρα και επιστημονικές συλλογές. Όταν οι δύο τους διασταύρωσαν τα ξίφη τους το καλοκαίρι του 1935, στο Παρίσι, πάλι τα συμπεράσματα του Chandra δεν ταίριαζαν με του Eddington. Τέσσερα χρόνια αργότερα, πάλι στο Παρίσι, είχαν την τελική τους αναμέτρηση. Ο Eddington ισχυρίστηκε ότι δεν υπάρχει καμία πειραματική επιβεβαίωση που θα μπορούσε να συνηγορήσει μεταξύ της θεωρίας του Chandra και μιας που άρεσε στον Eddington, στην οποία οι λευκοί νάνοι ποτέ δεν κατέρρεαν εντελώς. Αλλά αμέσως μετά σηκώθηκε ο διάσημος αστρονόμος Gerard Kuiper, ένας ειδικός στους λευκούς νάνους, και επισήμανε ότι είχε παρουσιάσει αποδεικτικά στοιχεία που υποστήριζαν ακριβώς τη θεωρία του Chandra.

Στο τέλος της συνεδρίασης, οι Eddington και Chandra είχαν μια σύντομη συνάντηση. "Λυπάμαι εάν σας έβλαψα", του είπε ο Eddington. Ο Chandra τον ρώτησε μόνο εάν είχε αλλάξει την άποψη του. "Όχι", του απάντησε ο Eddington. Και ο Chandra αποχώρησε στεναχωρημένος.

Αν και αντάλλαξαν μερικές εγκάρδιες επιστολές, τα ζητήματα σχετικά με τη μοίρα που έχουν τα αστέρια δεν συζητήθηκαν ποτέ πάλι. Ο Chandra δεν διευκρίνισε ποτέ τους πραγματικούς λόγους για την εχθρότητα του Eddington. Λένε ότι όταν συναντήθηκαν στο Κολέγιο της Αγίας Τριάδας, ο  Chandra του ζήτησε να μάθει εάν φοβόταν ότι θα κατέρρεε η θεωρία του Eddington, αν ήταν σωστή του Chandra. Ο Eddington αναγνώρισε ότι έτσι είναι. Οι πραγματικοί λόγοι όμως μπορεί να ήταν πιο σύνθετοι.

Ο Eddington πέθανε τον Νοέμβριο του 1944 σε έναν οίκο ευγηρίας από καρκίνο του στομάχου, μέσα σε στερήσεις λόγω του πολέμου. Είχε θλιβερό τέλος που δεν ταίριαζε στον μεγάλο επιστήμονα. 

Η διαμάχη με τον Eddington είχε μεγάλη διάρκεια και επίδραση πάνω στον Chandra και την ανακάλυψή του. Για δεκαετίες, κανένας δεν σκοτίστηκε να ακολουθήσει τις επιπτώσεις της πρότασής του. Ο ίδιος ο Chandra, απελπισμένος ότι η εργασία του θα λαμβανόταν ποτέ σοβαρά, στράφηκε σε τελείως διαφορετικούς τομείς. Αποχώρησε,  επίσης, από το Καίμπριτζ, όπου η ζωή και η σταδιοδρομία του είχε αισθανθεί ότι καταστρεφόταν από το ρατσισμό, και πήρε το 1937 μια θέση στο πανεπιστήμιο του Σικάγου, όπου επρόκειτο να παραμείνει μέχρι το υπόλοιπο της ζωής του.

Εκεί εκτέλεσε ζωτικής σημασίας εργασίες, πρώτα για την μεταφορά της ακτινοβολίας (μελέτησε για το πώς η ακτινοβολία κινείται μέσω της ύλης), έπειτα στην υδροδυναμική και στην υδρομαγνητική ευστάθεια (μελέτη για τη ροή). Εν τω μεταξύ, οι επιστήμονες που δούλευαν για να αναπτύξουν τη βόμβα υδρογόνου, άρχισαν να συνειδητοποιούν ότι η λειτουργία μιας τέτοιας βόμβας, στην πραγματικότητα συμβαίνει και σε ένα αστέρι. Η ίδια δύναμη που αναγκάζει μια σουπερνόβα να διασπάται θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί στη Γη για να δημιουργήσει μια τρομερή έκρηξη. Η σημαντική ανακάλυψη ήρθε το 1966 στο Εθνικό Εργαστήριο Livermore στην Καλιφόρνια,  όταν άρχισαν οι επιστήμονες να χρησιμοποιούν τους υπολογιστές για την αστροφυσική και τις βόμβες υδρογόνου. Ο επιστημονικός κόσμος τελικά αναγνώρισε ότι ένα αστέρι θα μπορούσε πραγματικά να καταρρεύσει και να γίνει μια μαύρη τρύπα.

Το 1972, η έντονη πηγή ακτίνων X στον αστερισμό Κύκνος, που ονομάζεται Cygnus Χ-1, 30.000 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά, ήταν η πρώτη μαύρη τρύπα που προσδιορίστηκε. Μέχρι σήμερα έχουν προσδιοριστεί πάρα πολλές. Κατά συνέπεια - 40 χρόνια μετά από την αρχική ανακάλυψή του - ο Chandra βγήκε τελικά νικητής και ο Eddington αποδεδειγμένα χαμένος στην αντιπαράθεση τους. Στον Chandra απονεμήθηκε το βραβείο Νόμπελ το 1983 για την εργασία του πάνω στους λευκούς νάνους.

Home