Καλλιόπη Δασύρα: η αστροφυσικός που εξετάζει τη γέννηση των άστρων και τις μαύρες τρύπες

Τα τελευταία λίγα χρόνια μια νέα ομάδα επιστημονικών ανακαλύψεων έρχεται να αλλάξει την καθιερωμένη εικόνα μας για τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες ως «πηγάδια» στη μέση των γαλαξιών. Δεν υπάρχει αμφιβολία ότι μέσα στις μαύρες τρύπες πέφτει αέριο από τους γαλαξίες που τις φιλοξενούν, αλλά, την ίδια στιγμή, μέσα από αυτές, αναβλύζουν πίδακες και ακτινοβολία, που με τη σειρά τους δημιουργούν ανέμους που μπορούν να επηρεάσουν την ύλη του γαλαξία, αλλά και τη δημιουργία νέων αστεριών μέσα σε αυτόν.

Καλλιτεχνική απεικόνιση των ανέμων στον γαλαξία IC5063 που δημιουργούνται από τον πίδακα μιας μαύρης τρύπας. Ο πίδακας εμφανίζεται σαν μια κόκκινη δέσμη που διαπερνά τον γαλαξία.

Θεωρητικά, υπήρχε η πρόβλεψη ότι η δημιουργία αστεριών σε έναν γαλαξία μπορεί να επηρεαστεί από την ύπαρξη μαύρων τρυπών στο κέντρο του. Παρ’ όλα αυτά, μόλις πρόσφατα άρχισαν να εμφανίζονται οι πρώτες αποδείξεις ότι αυτό συμβαίνει και να αποκαλύπτονται κομμάτια αυτού του μηχανισμού. Ενα σημαντικό μέρος αυτών των αποδείξεων ήρθε πριν από λίγες ημέρες ως αποτέλεσμα της ερευνητικής δουλειάς μιας ευρωπαϊκής επιστημονικής ομάδας με επικεφαλής τη δρα Καλλιόπη Δασύρα, αστροφυσικό από το Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών, που εξειδικεύεται στη μελέτη της εξέλιξης των γαλαξιών.

Η 35χρονη επιστήμονας μελετά τις ιδιότητες των γαλαξιών εδώ και 14 χρόνια. Η αγάπη της όμως για τον ουρανό ξεκινάει από παιδί. Από τότε που θυμάται τον εαυτό της περνούσε ατέλειωτα βράδια κάτω από τον έναστρο ουρανό, κοιτάζοντας τα ουράνια σώματα και ψάχνοντας για δορυφόρους.

Δεν ήταν ακόμα 12 χρόνων όταν πήρε στα χέρια της το πρώτο της τηλεσκόπιο και από τότε οι βόλτες στην ορεινή Κορινθία για παρατηρήσεις έγιναν οικογενειακή συνήθεια. Δεν σταμάτησε ποτέ να κοιτάζει ψηλά, είτε αυτός ήταν ο ουρανός είτε τα επόμενα βήματα της ζωής και της καριέρας της.

Μετά τις σπουδές της στη φυσική στο πανεπιστήμιο Κρήτης, έκανε το διδακτορικό της στο Μόναχο, στο ινστιτούτο Μαξ Πλανκ. Στη συνέχεια εργάστηκε ως ερευνήτρια στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνιας (Caltech), στο Κέντρο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου Spitzer. Tο 2009 επέστρεψε στην Ευρώπη όπου ξεκίνησε την έρευνά της πάνω στους γαλαξιακούς ανέμους, δίπλα στην πολυβραβευμένη αστροφυσικό Φρανσουάζ Κoμπ, στο Αστεροσκοπείο του Παρισιού.

Κερδίζοντας για δεύτερη φορά την εξαιρετικά ανταγωνιστική και υψηλού κύρους ευρωπαϊκή χρηματοδότηση Marie Curie Intra-European Fellowship, η δρ Δασύρα επέστρεψε στην Ελλάδα πριν από περίπου δύο χρόνια. Εδώ, μεταξύ άλλων, μελετά και τον γαλαξία IC5063 που της αποκάλυψε τα μυστικά της αλληλεπίδρασής του με τη μαύρη τρύπα που φιλοξενεί στο κέντρο του. Ο γαλαξίας αυτός βρίσκεται σε σχετικά μικρή απόσταση από τον δικό μας γαλαξία και συγκεκριμένα σε απόσταση 160 εκατομμυρίων ετών φωτός. Σε αυτόν, η δρ Δασύρα με τους συνεργάτες της όχι μόνο κατάφερε να παρατηρήσει την εκτόξευση αερίου και τη δημιουργία ανέμων εξαιτίας της μαύρης τρύπας, αλλά ανακάλυψε και τις φυσικές ιδιότητες αυτού του αερίου. Συγκεκριμένα, εκείνο που μέτρησαν οι επιστήμονες, όπως περιγράφουν στη δημοσίευσή τους την 1η Νοεμβρίου στο επιστημονικό περιοδικό Astronomy and Astrophysics, είναι η μάζα και η θερμοκρασία μορίων στον άνεμο.

Η πιο ακριβής μέτρηση

«Είναι η πρώτη φορά που μια έρευνα δείχνει τις λεπτομέρειες της λειτουργίας αυτού του μηχανισμού, τοποθετώντας μαζί πολλά κομμάτια του παζλ» λέει η Κλαούντια Τσικόνε, ερευνήτρια στο αστεροσκοπείο της Μπρέρα του Εθνικού Ινστιτούτου Αστροφυσικής της Ιταλίας, η οποία δεν συμμετείχε στην παραπάνω έρευνα. «Η μέτρηση της μάζας που απομακρύνεται πιστεύουμε ότι είναι πιο ακριβής, σε σχέση με προηγούμενες μετρήσεις άλλων ερευνητικών ομάδων», λέει ο Αντρέα Φεράρα, καθηγητής Κοσμολογίας στο πανεπιστήμιο Scuola Normale Superiore της Πίζας. Για τις παραπάνω παρατηρήσεις, η δρ Δασύρα συνέλεξε δεδομένα από τη μεγαλύτερη μέχρι στιγμής συστοιχία ραδιοτηλεσκοπίων στον κόσμο, την ALMA (Atacama Large Millimeter Array), που βρίσκεται στην έρημο Ατακάμα της Χιλής σε υψόμετρο 5.000 μέτρων. Αυτό το «πάρκο» ραδιοτηλεσκοπίων αποτελείται από 66 αντένες μεγάλης διακριτικής ικανότητας και με τα εγκαίνια της λειτουργίας του πριν από τρία χρόνια, δόθηκε μια μεγάλη ώθηση στη μελέτη των γαλαξιακών ανέμων και πώς αυτοί επιδρούν στη γέννηση νέων αστεριών. «Η κατανόηση των μηχανισμών που σταματούν τη δημιουργία αστεριών είναι σημαντική για να καταλάβουμε πώς οι γαλαξίες απέκτησαν την μορφή στη οποία τους βλέπουμε εμείς σήμερα», λέει η δρ Δασύρα.

Η αστρογένεση είναι ένα φαινόμενο που μελετάται εδώ και πολλές δεκαετίες και είναι γνωστό ότι τα αστέρια, όπως και οι πλανήτες, δημιουργούνται από τη συμπύκνωση αερίων νεφών εξαιτίας της ίδιας τους της βαρύτητας. «Ενας γαλαξίας δημιουργεί αστέρια με έναν συγκεκριμένο ρυθμό. Για παράδειγμα, ο δικός μας γαλαξίας φτιάχνει τρία νέα αστέρια τον χρόνο», λέει ο καθηγητής Φεράρα.

Παρ’ όλα αυτά, όσο μεγαλώνει μια μαύρη τρύπα στο κέντρο ενός γαλαξία, τόση περισσότερη ύλη –αέριο, αλλά και ολόκληρα αστέρια– πέφτει μέσα σε αυτή, κάνοντάς την να ακτινοβολεί και να σπρώχνει μακριά το αέριο που την περιβάλλει. «Επειδή χάνεται συνεχώς αέριο, η αστρογένεση “λιμοκτονεί”», εξηγεί ο καθηγητής Φεράρα.

Ο πίδακας διαλύει τον γαλαξία

Εκτός από την ακτινοβολία της μαύρης τρύπας, μεγάλη ποσότητα αερίου του δίσκου του γαλαξία απομακρύνεται και εξαιτίας του πίδακά της, δηλαδή μιας δέσμης σωματιδίων με μεγάλες ταχύτητες που διαδίδεται μέσα στον γαλαξία. Αυτή η δέσμη έχει την ικανότητα να επηρεάζει τον δίσκο του γαλαξία ακόμα και σε μεγάλες αποστάσεις και να εναποθέτει σε αυτόν πολύ μεγάλη ενέργεια. «Ο πίδακας σπρώχνει το αέριο του γαλαξία και το διαλύει, όπως ακριβώς συμβαίνει με ένα σύννεφο στη Γη που σιγά σιγά ανοίγει», εξηγεί η δρ Δασύρα. Και προσθέτει: «Ολα αυτά όμως τα γνωρίζαμε. Εκείνο που δεν ξέραμε είναι εάν αυτή η αραίωση των νεφών μπορεί να επηρεάσει και τα πυκνά αέρια που βρίσκονται στο κέντρο των νεφών, εκεί όπου δημιουργούνται αστέρια».

«Αυτό είναι κάτι που το υποπτευόμασταν, όμως δεν γνωρίζαμε σε ποιο βαθμό συμβαίνει και ποια είναι η ένταση αυτής της αλληλεπίδρασης», λέει ο αστροφυσικός Ανδρέας Ζέζας, αν. καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης. «Τα αποτελέσματα της δρος Δασύρα, ρίχνουν νέο, λεπτομερές και σημαντικό φως στην αλληλεπίδραση μεταξύ του πίδακα που εκτοξεύεται από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες και του μέσου που την περιβάλλει», λέει ο Γάλλος αστρονόμος, Πιερ Κοξ, διευθυντής της ALMA. Και πράγματι, με τη συγκεκριμένη έρευνα, όχι μόνο αποδεικνύεται ότι επηρεάζονται τα πυκνά αέρια, αλλά και ότι η αραίωσή τους οφείλεται τόσο στη σύγκρουσή τους με τον πίδακα όσο και στη θέρμανσή τους.

Παρότι η συγκεκριμένη μελέτη δεν παρέχει τη «συνταγή» της αλληλεπίδρασης μεταξύ όλων των γαλαξιών και των μαύρων τρυπών, αποκαλύπτει σίγουρα πολλά σημαντικά και χρήσιμα συστατικά της. Ολοι οι επιστήμονες που αναφέρθηκαν παραπάνω συμφωνούν ότι είναι απαραίτητη η συστηματική μελέτη περισσότερων γαλαξιών για να εξαχθούν γενικευμένα συμπεράσματα. Παρ’ όλα αυτά, τέτοιες έρευνες, αποδεικνύουν τη χρησιμότητα της μελέτης της συνεξέλιξης μαύρων τρυπών και γαλαξιών και όχι της εξέλιξης των δύο ανεξάρτητα το ένα από το άλλο.

 physics4u.gr/blog