Του Βασιλη Xαρμανδαρη*

Πολλοί από εμάς είχαμε την ευκαιρία να περάσουμε ένα μέρος των διακοπών σε κάποια απομακρυσμένη παραλία της χώρας μας. Εκεί, μακριά από τα νυχτερινά φώτα της πόλης κοιτώντας γύρω στα μεσάνυχτα προς τον Βορρά, ίσως κάποιοι να παρατήρησαν μια αχνή λωρίδα στον ουρανό, λίγο πιο φωτεινή από το υπόλοιπο στερέωμα. Τι ακριβώς είναι όμως αυτή η λωρίδα την οποία οι αστρονόμοι αποκαλούν Γαλαξία μας;

Πριν από 2.400 χρόνια οι Ελληνες φιλόσοφοι Αναξαγόρας και Δημόκριτος είχαν υποθέσει ότι η φωτεινή αυτή λωρίδα αποτελείται απλά από πάρα πολλά αστέρια τα οποία βρίσκονται πολύ μακριά από εμάς. Λόγω της απόστασης αυτής δεν μπορούμε να τα διακρίνουμε ένα προς ένα, όπως συμβαίνει και με τα φώτα μιας μακρινής πόλης στο βάθος του ορίζοντα, αλλά βλέπουμε μόνο το αχνό φως τους.

Το 1609, σχεδόν δύο χιλιάδες χρόνια αργότερα, ο Γαλιλαίος χρησιμοποιώντας για πρώτη φορά το τηλεσκόπιο, νέα τεχνολογία της εποχής, διέκρινε τα αστέρια αυτά επιβεβαιώνοντας πειραματικά την παλαιά υπόθεση και καθορίζοντας την απαρχή μιας πιο συστηματικής προσπάθειας αποτύπωσης και κατανόησης του Σύμπαντος που μας περιβάλλει.

Σήμερα γνωρίζουμε ότι ο Γαλαξίας μας αποτελείται από μερικές εκατοντάδες δισεκατομμύρια αστέρια σαν τον Ηλιο μας! Με γυμνό μάτι, και καλή όραση, μπορούμε όμως να δούμε μόλις πέντε χιλιάδες από τα πιο κοντινά και φωτεινά από αυτά. Τα αστέρια του Γαλαξία μας είναι κατανεμημένα στο Διάστημα έτσι ώστε να σχηματίζουν έναν δίσκο που είναι σχεδόν εκατό φορές πιο λεπτός από ότι πλατύς. Ο Ηλιος μας, καθώς και η Γη που περιφέρεται γύρω του, βρίσκεται στο εσωτερικό αυτού του δίσκου, περίπου στα δύο τρίτα της απόστασης από το κέντρο προς την περιφέρειά του. Αυτό έχει σαν αποτέλεσμα όταν κοιτάμε κατά τη διεύθυνση του επιπέδου του δίσκου του Γαλαξία μας να βλέπουμε πολλά κοντινά, αλλά και μακρινά αστέρια, τα οποία σχηματίζουν τη μορφή της φωτεινής αυτής λωρίδας.

Εκτός από αστέρια ο Γαλαξίας μας περιέχει αέριο, κυρίως υδρογόνο, το οποίο είναι η πρώτη ύλη για τον σχηματισμό νέων άστρων και μπορούμε να το παρατηρήσουμε με ραδιοτηλεσκόπια, αλλά και σκόνη η οποία απορροφά μέρος από το φως που μας στέλνουν τα αστέρια. Ολα τα αστέρια, το αέριο, και η σκόνη του Γαλαξία λόγω της αμοιβαίας βαρυτικής τους έλξης περιστρέφονται γύρω από το κοινό κέντρο του δίσκου, και συγκεντρώνονται σε σπείρες. Ο Γαλαξίας μας είναι λοιπόν σπειροειδής.

Ακριβείς μετρήσεις που έγιναν τις τελευταίες δεκαετίες μάς οδηγούν στο συμπέρασμα ότι ο Γαλαξίας περιέχει επίσης και μια μυστηριώδη ύλη άγνωστης μορφής. Η ύλη αυτή, αν και δεν εκπέμπει φως -και για τον λόγο αυτό την αποκαλούμε «σκοτεινή ύλη»- είναι δέκα φορές περισσότερη από όλα τα υπόλοιπα συστατικά του.

Ακόμη και το μέγεθος του Γαλαξία είναι αστρονομικό! Αν ταξιδεύαμε με την ταχύτητα του φωτός σε ένα δευτερόλεπτο θα μπορούσαμε να κάνουμε τον γύρο της Γης επτά φορές ή να φτάσουμε έως τη Σελήνη. Με την ίδια ταχύτητα σε σχεδόν οκτώ λεπτά θα ήμασταν στον Ηλιο και σε τέσσερα χρόνια θα φτάναμε στο πιο κοντινό μας αστέρι. Για να διασχίσουμε όμως τον δίσκο του Γαλαξία μας από τη μία άκρη μέχρι την άλλη θα χρειαζόμασταν εκατό χιλιάδες χρόνια.

Παρά το ότι η δομή και το μέγεθος του Γαλαξία μάς είχαν γίνει σε γενικές γραμμές γνωστά από τα μέσα του 19ου αιώνα, η ύπαρξη άλλων γαλαξιών αποδείχθηκε μόλις πριν από ενενήντα χρόνια. Εκτός από τους πλανήτες και τα αστέρια, διάφορα ιδιόμορφα «νεφελώματα» είχαν παρατηρηθεί στον νυχτερινό ουρανό, τόσο με τηλεσκόπια, από την εποχή του Γαλιλαίου, αλλά και με το γυμνό μάτι. Τα πιο χαρακτηριστικά από αυτά ήταν το νεφέλωμα της Ανδρομέδας, καθώς και το μεγάλο και το μικρό νέφος του Μαγγελάνου. Δεν γνωρίζαμε όμως αν τα αντικείμενα αυτά ανήκαν στον Γαλαξία μας ή βρισκόταν έξω από αυτόν. O Αμερικανός επιστήμονας Herber Curtis το 1920 υποστήριξε ότι πολλά από τα νεφελώματα αυτά ήταν αυτοτελή «νησιά σύμπαντα», δηλαδή άλλοι γαλαξίες παρόμοιοι με τον δικό μας.

Οι παρατηρήσεις των γαλαξιών με τηλεσκόπια, στη Γη και στο Διάστημα, και η εφαρμογή των νόμων της σύγχρονης φυσικής, μας έχουν επιτρέψει να κατανοήσουμε σε μεγάλο βαθμό τη δημιουργία και την εξέλιξη τους. Οπως τα αστέρια γεννιούνται και πεθαίνουν, έτσι και οι γαλαξίες στους οποίους βρίσκονται αλλάζουν μορφή. Η δύναμη της βαρύτητας, αυτή που κρατά και τον αναγνώστη αυτού του άρθρου στο έδαφος της Γης, συχνά οδηγεί γειτονικούς γαλαξίες στο να αλληλεπιδράσουν ο ένας με τον άλλο. Η αλληλεπίδραση συμπιέζει το αέριο που περιέχουν δημιουργώντας νέα άστρα και υπερμαζικές μελανές οπές στους πυρήνες τους, και μετατοπίζει παλαιά άστρα σε άλλες θέσεις και τροχιές. Ετσι γαλαξίες από δισκοειδείς και σπειροειδείς μεταμορφώνονται, και μετά από πολλά εκατομμύρια χρόνια γίνονται ακανόνιστοι ή ελλειπτικοί. Στην πορεία αυτής της μεταμόρφωσης το φως που εκπέμπουν μπορεί να αυξηθεί δραματικά, και να αποτελέσουν φυσικούς «φάρους» που αποτυπώνουν τη δομή του παρατηρήσιμου Σύμπαντος.

* Επίκουρου Καθηγητή Αστροφυσικής του Τμήματος Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Κρήτης.