Φαντάσου να κοιτάζεις τον νυχτερινό ουρανό και να βλέπεις ξαφνικά ένα άστρο να εκρήγνυται σε μια λάμψη φωτός πιο έντονη από οτιδήποτε υπάρχει γύρω του. Μια αναλαμπή τόσο ισχυρή, που για λίγο ξεπερνά σε φωτεινότητα έναν ολόκληρο γαλαξία, πριν σβήσει για πάντα.
Αυτή η βίαιη κατάληξη είναι σπάνια: λιγότερο από περίπου το 1% των άστρων είναι αρκετά μεγάλα ώστε να τελειώσουν τη ζωή τους με αυτόν τον τρόπο. Πράγματι, αυτές οι δραματικές εκρήξεις συμβαίνουν μόνο στα λεγόμενα «μεγάλης μάζας άστρα». Πρόκειται για άστρα με μάζα περίπου οκτώ φορές μεγαλύτερη ή και περισσότερο από εκείνη του Ήλιου.
Όμως αυτές οι κοσμικές εκρήξεις, γνωστές ως υπερκαινοφανείς αστέρες ή supernovae, γοητεύουν φυσικά τους αστρονόμους εδώ και αιώνες. Το 1572, για παράδειγμα, ο Δανός αστρονόμος Τύχο Μπράχε παρατήρησε μια έκρηξη supernova τόσο φωτεινή, ώστε μπορούσε να γίνει ορατή με γυμνό μάτι επί δύο χρόνια.
Κι όμως, αυτό που μπορούμε να δούμε με τα μάτια μας, ή ακόμη και με ισχυρά τηλεσκόπια, όταν πεθαίνουν αυτά τα άστρα, είναι μόνο ένα ελάχιστο μέρος της συνολικής ιστορίας. Αυτό συμβαίνει επειδή το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας μιας supernova μεταφέρεται από τα νετρίνα, σχεδόν αόρατα σωματίδια που συχνά αποκαλούνται «σωματίδια-φαντάσματα», επειδή διαπερνούν σχεδόν οτιδήποτε βρεθεί στην πορεία τους.
Οι επιστήμονες βρίσκονται πλέον πολύ κοντά στο να δουν αυτούς τους φαντασματικούς αγγελιοφόρους. Με τη βοήθεια ενός εξαιρετικά ισχυρού τηλεσκοπίου, θαμμένου βαθιά κάτω από τη γη στην Ιαπωνία, οι αστρονόμοι ίσως καταφέρουν να συλλάβουν μια εικόνα από αυτά τα αστρικά «φαντάσματα» — και μαζί τους τα κατάλοιπα εκρήξεων άστρων που πέθαναν ακόμη και πριν από 10 δισεκατομμύρια χρόνια.
Σωματίδια πριν από την ύπαρξη του χρόνου
Και υπάρχει πολύ μεγάλη πιθανότητα οι επιστήμονες να μπορέσουν τελικά να δουν αυτά τα «σωματίδια-φαντάσματα» ακόμη και μέσα στη φετινή χρονιά. Αυτό οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στο γεγονός ότι το ιαπωνικό τηλεσκόπιο Super-Kamiokande αναβαθμίστηκε, κάτι που ενισχύει σημαντικά την ικανότητά του να ανιχνεύει νετρίνα από supernovae.
Για μένα, ως αστροφυσικό σωματιδίων, αυτό θα ήταν πιθανότατα ένα από τα πιο συναρπαστικά επιστημονικά επιτεύγματα της ζωής μου. Πράγματι, θα σήμαινε ότι θα μπορούσαμε να δούμε σωματίδια που δημιουργήθηκαν ακόμη και πριν υπάρξει η ίδια η Γη, καθώς το τηλεσκόπιο είναι πλέον αρκετά ευαίσθητο ώστε να ανιχνεύσει την αμυδρή «λάμψη» όλων των άστρων που εκρήγνυνται στο σύμπαν.
Όλα αυτά είναι εφικτά επειδή τα νετρίνα σχεδόν ποτέ δεν αλληλεπιδρούν με οτιδήποτε. Δεν έχουν ηλεκτρικό φορτίο. Έτσι μπορούν να ταξιδεύουν στο Διάστημα — ακόμη και μέσα από ολόκληρους πλανήτες — χωρίς να απορροφώνται ή να σκεδάζονται, οπότε σχεδόν τίποτα δεν μπορεί να τα σταματήσει.
(Το κατάλοιπο υπερκαινοφανούς αστέρα N 63A βρίσκεται μέσα σε μια πυκνή περιοχή αερίου και σκόνης στο Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου. NASA, ESA, HEIC και The Hubble Heritage Team (STScI/AURA), CC BY)
Στην πραγματικότητα, δισεκατομμύρια από αυτά τα φαντασματικά σωματίδια περνούν μέσα από το σώμα σου κάθε δευτερόλεπτο — κι εσύ δεν το αντιλαμβάνεσαι καν — και μερικά από αυτά ταξιδεύουν εδώ και πάνω από 10 δισεκατομμύρια χρόνια για να φτάσουν έως εδώ.
Όταν πεθαίνει ένα άστρο
Οι μεγάλες ιδέες γεννούν μεγάλα ερωτήματα, και ένα από αυτά που προσπαθούν να απαντήσουν οι αστροφυσικοί είναι τι απομένει μετά από την έκρηξη ενός τέτοιου άστρου.
Ο πυρήνας που καταρρέει γίνεται άραγε μαύρη τρύπα; Ή σχηματίζει έναν διαφορετικό τύπο άστρου, γνωστό ως αστέρα νετρονίων, ο οποίος στη συνέχεια ψύχεται αργά με την πάροδο του χρόνου; Ένας αστέρας νετρονίων είναι ένα απίστευτα πυκνό αντικείμενο, με διάμετρο μόλις περίπου 20 χιλιόμετρα, δηλαδή περίπου όσο μια μεγάλη πόλη ή όσο το μήκος του Μανχάταν.
Αν οι επιστήμονες καταφέρουν να ανιχνεύσουν το συνδυασμένο σήμα από όλες τις supernovae που έχουν συμβεί ποτέ, θα βρεθούμε πιο κοντά στο να μπορέσουμε να απαντήσουμε σε αυτά τα ερωτήματα. Θα μας επέτρεπε επίσης να μελετήσουμε τον θάνατο των άστρων σε ολόκληρη την ιστορία του σύμπαντος, χρησιμοποιώντας σωματίδια που ταξιδεύουν προς εμάς εδώ και δισεκατομμύρια χρόνια χωρίς να σταματήσουν ποτέ.
Οι supernovae είναι σπάνιες στον γαλαξία μας και συμβαίνουν μόνο μία φορά κάθε λίγες δεκαετίες. Όμως σε ολόκληρο το σύμπαν, ένα άστρο μεγάλης μάζας εκρήγνυται ως supernova περίπου μία φορά κάθε δευτερόλεπτο. Όταν εκρήγνυνται, απελευθερώνουν τεράστια ενέργεια: μόλις περίπου το 1% είναι ορατό φως, ενώ το 99% διαφεύγει με τη μορφή νετρίνων.
Παρότι αυτά τα νετρίνα είναι σχεδόν αόρατα, κουβαλούν την ιστορία κάθε άστρου που εξερράγη ποτέ — και τώρα, για πρώτη φορά, ίσως μπορέσουμε να τα συλλάβουμε.
Έτσι, αν το 2026 φέρει πράγματι την πρώτη καθαρή ανίχνευση, αυτό θα σηματοδοτήσει μια νέα εποχή στην αστρονομία. Για πρώτη φορά, δεν θα παρατηρούμε μόνο τις λαμπρές εκρήξεις κοντινών άστρων, αλλά τη συλλογική ιστορία όλων των άστρων μεγάλης μάζας που έζησαν και πέθαναν ποτέ.
Και όλα ξεκινούν από ένα τηλεσκόπιο θαμμένο βαθιά κάτω από τη γη στην Ιαπωνία, που παρακολουθεί υπομονετικά την αμυδρή, φασματική λάμψη των αρχαιότερων εκρήξεων του σύμπαντος.
* Ο Pablo Martinez Mirave είναι μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Κοπεγχάγης, με αντικείμενο τη Θεωρητική Φυσική Υψηλών Ενεργειών, την Αστροσωματιδιακή και τη Βαρυτική Φυσική. Το άρθρο του αναδημοσιεύεται αυτούσιο στο Liberal, μέσω άδειας Creative Commons, από τον ιστότοπο TheConversation.com.
