Ταξίδι στο γαλαξία

Αν είναι να μεγαλώσεις, γίνε όσο και η σκέψη σου. Αν είναι να ταξιδέψεις, πήγαινε μακριά.

Το πρώτο μας ταξίδι έως το Άλφα του Κενταύρου^[1] έγινε με επιτυχία. Όλα πήγαν καλά, μας άρεσε, θέλουμε να το επαναλάβουμε. Κι αυτή τη φορά θα πάμε πιο μακριά. Θα διασχίσουμε από άκρη σε άκρη το γαλαξία και θα επιστρέψουμε.

Γιατί να μη πάνε και τώρα όλα εξ΄ ίσου καλά;

Τι βλέπουμε σε αυτό το άρθρο

Οι συνθήκες του διαστρικού ταξιδιού που θα επιχειρήσουμε έχουν περιγραφεί στο πρώτο μέρος του άρθρου με τίτλο “Ταξίδι στο α του κενταύρου“, τις οποίες επαναλαμβάνω εν συντομία. Υποθέτουμε ότι διαθέτουμε ένα διαστημόπλοιο το οποίο:

• Μπορεί να κινείται συνεχώς με σταθερή επιτάχυνση. Η επιτάχυνση που χρησιμοποιούμε στη σειρά αυτών των άρθρων είναι 1g ή 9,8m/s².
• Έχουμε λύσει επιτυχώς όλες τις – εξαιρετικά υψηλές – απαιτήσεις σε θωράκιση για τη προστασία μας από τις συγκρούσεις και την ακτινοβολία.
• Το κάθε ταξίδι γίνεται σε τέσσερις φάσεις.
  (α) Επιτάχυνση προς τον προορισμό έως το μέσο της απόστασης. Στο σημείο αυτό το διαστημόπλοιο έχει αποκτήσει τη μέγιστή του ταχύτητα.
  (β) Επιβράδυνση έως την άφιξη στο προορισμό.
  (γ) Επιτάχυνση κατά την επιστροφή στη Γη, έως το μέσο της διαδρομής. Και
  (δ) Επιβράδυνση έως την άφιξη στη Γη.

Κάθε φορά μελετάμε τη φυσική του ταξιδιού και βλέπουμε τι (μας) συμβαίνει.

Και με αυτά, ήρθε η ώρα για το δεύτερο ταξίδι μας. Το διαστημόπλοιο βρίσκεται σε τροχιά. Κάνουμε τους τελευταίους αποχαιρετισμούς. Δίνουμε τις υποσχέσεις μας. Παίρνουμε το διαστημικό ανελκηστήρα και σε λιγότερο από 40 λεπτά επιβιβαζόμαστε και είμαστε έτοιμοι για αναχώρηση.

Δεν ξέρω εσείς, αλλά προσωπικά πάντα ήθελα να δω ένα αστέρι που έχει περάσει τη κύρια ακολουθία του.

Ταξίδι δεύτερο. Προορισμός: Pollux

Απόσταση: 34 έτη φωτός
Χρόνος άφιξης: 7 χρόνια
Μέγιστη ταχύτητα: 0,9985c
Παράγοντας Lorentz: 18,5

Το ηλιακό μας σύστημα βρίσκεται σε μια περιοχή υψηλότερης πυκνότητας υδρογόνου από το συνηθισμένο. Η περιοχή εκτείνεται σε ένα ελλειψοειδές σχήμα με μεγάλο άξονα περίπου 50 ετών φωτός, μικρό γύρο στα 30 ενώ είναι γνωστή με το όνομα “τοπικό χνούδι”.

Λίγο πιο έξω από αυτό βρίσκεται το κοντινότερο αλλά και λαμπρότερο^[2] αστέρι του αστερισμού του Διδύμου, ο βήτα του Διδύμου ή Πολυδεύκης ή Pollux. Η μάζα του είναι λίγο μικρότερη από τη διπλάσια του δικού μας Ηλίου, βρίσκεται όμως μετά το τέλος της κύριας ακολουθίας της ζωής του. Το υδρογόνο στον πυρήνα του έχει εξαντληθεί χωρίς ακόμη να έχουν ξεκινήσει οι πυρηνικές αντιδράσεις του ηλίου. Για την ώρα καίγεται ακόμη το υδρογόνο που έχει απομείνει στα εξωτερικά του στρώματα, με το πυρήνα του να συστέλλεται διαρκώς και την ενέργεια που παράγει να στέλνεται σε κύματα προς τα εξωτερικά του στρώματα, τα οποία έχουν αρχίσει να διαστέλλονται.

Με λιγότερα λόγια: Ο αστέρας αυτός έχει ξεκινήσει τη διαδικασία που θα τον μετατρέψει σε κόκκινο γίγαντα. Με μάζα μόλις το 1,7 της ηλιακής, έχει ήδη διάμετρο 8 φορές μεγαλύτερη του Ηλίου. Είναι ένας τέλειος προορισμός και απέχει μόλις 34 έτη φωτός από εμάς.

Μπαίνουμε στη διαδικασία επιβράδυνσης προς το αστέρι μετά από 3,5 χρόνια ταξιδιού. Η ταχύτητά μας βρίσκεται στο 99,85% της ταχύτητας του φωτός και ο παράγοντας Lorentz τη πρωτόγνωρη για εμάς τιμή 18,5, κάνοντας την υπεριώδη ακτινοβολία από τα μπροστά από εμάς αστέρια του γαλαξία να φτάνει προς εμάς σε τρομακτικά υψηλές τιμές.

Προφανώς δεν έχουμε συναντήσει τίποτε ακόμη.

Επιστροφή

Συνολική διάρκεια ταξιδιού: 14 χρόνια
Χρόνος για τη Γη: 71,7 χρόνια

Διανύσαμε τα 68 συνολικά έτη φωτός του ταξιδιού σε μόλις 14 χρόνια, σύμφωνα με το δικό μας ρολόι. Γυρνώντας στη Γη, ανακαλύπτουμε ότι ο χρόνος που έχει περάσει για τους κατοίκους της είναι 71,7 χρόνια.

Ήταν κάτι που το ξέραμε ότι θα συμβεί, αλλά καθόλου εύκολο να το ζούμε όταν συμβαίνει. Ομολογουμένως, σε αυτή τη φάση οι επανασυνδέσεις με τους δικούς μας είναι κάπως αμήχανες.

Όπως και να χει ο γαλαξίας μας καλεί. Κι αν είναι να δεις αστέρι στο τέλος της ζωής του πρέπει να πας στο σωστό. Και σε τελευταία ανάλυση πάντα ήθελα να μάθω, έχει τελικά εκραγεί ή όχι;

Ταξίδι τρίτο. Προορισμός: Betelguese

Απόσταση: 642 έτη φωτός
Χρόνος άφιξης: 12,6 χρόνια
Μέγιστη ταχύτητα: 0,9999955c
Παράγοντας Lorentz: 332,25

Τελικά είναι στη θέση του – ακόμη.

Μας πήρε 7 χρόνια για να διασχίσουμε τα 34 έτη φωτός του προηγούμενου ταξιδιού και μόλις 12,6 για τα 642 του τωρινού. Αυτό είναι κάτι που θα πρέπει να το συνηθίσουμε. Με τη σταθερή επιτάχυνση η ταχύτητά μας πλησιάζει όλο και περισσότερο τη ταχύτητα του φωτός και όσο πλησιάζει, ο παράγοντας Lorentz αυξάνεται εκθετικά. Πρακτικά αυτό σημαίνει πως αυξάνεται με αντίστοιχο ρυθμό η απόσταση που διανύουμε στο ίδιο χρονικό – για εμάς – διάστημα.

Αλλά αξίζει να φύγουμε προς στιγμήν από το ταξίδι και να μείνουμε για λίγο στο προορισμό.

Ο Άλφα του Ωρίων

Είναι κρίμα που δεν υπάρχει πλαίσιο αναφοράς που να μπορεί να αναδείξει το θέαμα που συναντάμε. Έχουμε σταθμεύσει σε απόσταση λίγων ημερών φωτός από έναν από τους μεγαλύτερους κόκκινους υπεργίγαντες του γαλαξία μας και από την απόσταση αυτή, δεν φαίνεται παρά ως ένας ακόμη μεγάλος και κατακόκκινος ήλιος. Μόνο η σύγκριση με κάποιο άλλο ουράνιο σώμα θα μπορούσε να αποκαλύψει το μέγεθός του.

Θα ήταν αδύνατο έστω και να προσπαθήσουμε να τον συγκρίνουμε με τη Γη. Η Γη είναι αρκετά μικρή ακόμη και σε σχέση με τον ήλιο. Ανοίξτε για παράδειγμα αυτή την εικόνα για να πάρετε μια οπτική αίσθηση της διαφοράς. Αν υποθέσουμε ότι είχαμε τη δυνατότητα να τοποθετήσουμε τη Γη σε τέτοια απόσταση από τον Betelguese στην οποία οι ωκεανοί της δεν θα εξατμίζονταν αμέσως, δεν θα μπορούσαμε να δούμε καν τη Γη ακόμη κι αν πλησιάζαμε σε σημείο όπου όλος ο οπτικός μας ορίζοντας καταλαμβανόταν από το άστρο.

Απεναντίας, μια σύγκρισή του με τον δικό μας Ήλιο ίσως θα μπορούσε να μας κάνει να αντιληφθούμε το θέαμα που έχουμε μπροστά μας. Από κάθε άποψη, ο ήλιος που αντικρίζουμε είναι, εχμ… μεγάλος.

Μα πολύ μεγάλος όμως:

Όπως και να έχει το θέαμα μας μαγεύει. Μέχρι που ο υπεύθυνος του φασματογράφου του σκάφους μας ενημερώνει για τα επίπεδα σιδήρου^[3] που μέτρησε στο πυρήνα του. Τα οποία είναι μάλλον ανησυχητικά. Ή μάλλον, τρομακτικά. Ή μάλλον…

Μάλλον πρέπει να φύγουμε από εδώ. Και όσο το δυνατόν πιο γρήγορα.

Επιστροφή

Συνολική διάρκεια ταξιδιού: 25,2 χρόνια
Χρόνος για τη Γη: 1288 χρόνια

Και ναι, γίναμε μάρτυρες και σε αυτό. Είδαμε τι έγινε με τον πολιτισμό της Γης, απαντήσαμε επιτέλους στα ερωτήματα για το αν συνέχισε να εξελίσσεται, αν έμεινε στάσιμος ή αν μπήκε σε διαδικασία βάρβαρης οπισθοδρόμησης. Σε τόσα χρόνια μετά την άφιξή μας δυσκολευόμαστε ακόμη και να καταλάβουμε τον τρόπο που οι άνθρωποι μιλάνε. Πολλές γλώσσες έχουν πλέον χαθεί, νέες και ακατανόητες διάλεκτοι έχουν δημιουργηθεί και το σίγουρο είναι πως, όπως συμβαίνει συνήθως, καμία από τις προβλέψεις για το τι επρόκειτο να συμβεί στο μέλλον μιας κοινωνίας δεν άντεξε μπροστά στη πραγματικότητα.

Αλλά το πιο συγκλονιστικό είναι το τι γίνεται με τις αποικίες στον Άρη και τους ανθρώπους που ζουν εδώ και χιλιετία απομονωμένοι πάνω σε αυτόν. Κάποια άλλη στιγμή υπόσχομαι να σας τα πω αναλυτικά. Αλλά για την ώρα:

Δεν έχουμε πολλά να μας κρατήσουν σε αυτό το κόσμο. Στα ταξίδια μας είδαμε πολλά, αλλά θέλουμε να πάμε ως την άκρη του γαλαξία.

Ταξίδι τέταρτο. Προορισμός: κοντινότερο άκρο του γαλαξία

Απόσταση: 20.000 έτη φωτός
Χρόνος άφιξης: 19,3 χρόνια
Μέγιστη ταχύτητα: 0,9999999954c
Παράγοντας Lorentz: 10.420

Αυτό το ταξίδι ήταν δυσκολότερο από τα προηγούμενα.

Ο Γαλαξίας είναι ένας δίσκος διαμέτρου περίπου 100.000 ετών φωτός. Το ηλιακό μας σύστημα βρίσκεται σε μια από τις σπείρες του και απέχει από το κέντρο του 30.000 περίπου έτη φωτός, έτσι το κοντινότερο προς εμάς άκρο του βρίσκεται σε απόσταση 20 περίπου χιλιάδων ετών φωτός. Στο μέσο της διαδρομής έχουμε αναπτύξει πλέον ταχύτητα που είναι μόλις 1,38m/s μικρότερη από την απόλυτη ταχύτητα του σύμπαντος αλλά προσοχή, μη μπερδευτούμε.

Κάποιος θα μπορούσε άκριτα να υποστηρίξει πως με την επιτάχυνση 9,8m/s² που ταξιδεύουμε, σε ένα δευτερόλεπτο θα μπορούσαμε, θα έπρεπε να ξεπεράσουμε τη ταχύτητα του φωτός. Μη ξεχνάμε όμως ότι:

• το μόνο απόλυτο που υπάρχει στο σύμπαν είναι η σταθερή ταχύτητα που κινούνται τα αντικείμενα που δεν διαθέτουν μάζα. Και πως
• μεγέθη όπως η απόσταση και ο χρόνος είναι σχετικά, τα οποία αλλάζουν ανάλογα με τον τρόπο που κινούμαστε.

Μεταβολή επιτάχυνσης

Η ταχύτητα και η επιτάχυνσή μας δεν είναι κάτι που μπορεί να μετρηθεί απόλυτα, αλλά μόνο σε σχέση με κάποιον παρατηρητή και στη περίπτωσή μας, ως προς τον ακίνητο ως προς εμάς παρατηρητή που βρίσκεται στη Γη από την οποία ξεκινήσαμε. Θυμηθείτε ότι από την ακίνητη Γη βλέπουν τα πάντα σε εμάς να κινούνται όλο και πιο αργά. Οι μεταβολές όλων των μεγεθών που μας χαρακτηρίζουν, από τους χτύπους της καρδιάς μας, το ρυθμό διάσπασης των υποατομικών σωματιδίων που μας αποτελούν, το ρυθμό μεταβολής της ταχύτητάς μας, γίνονται για τη Γη όλο και πιο αργά και σταδιακά, τείνουν να μηδενιστούν.

Η ταχύτητά μας ως προς τη Γη γίνεται όλο και μεγαλύτερη, ο ρυθμός αύξησής της όμως πλησιάζει όλο και περισσότερο στο μηδέν^[4]. Και αυτό, ανεξάρτητα με το αν εμείς, στο δικό μας διαστρεβλωμένο τμήμα του χωρόχρονου που ταξιδεύουμε, εξακολουθούμε να βιώνουμε την ίδια επιτάχυνση με αυτή που ξεκινήσαμε.

Αλλά πολύ πριν φτάσουμε σε αυτή τη ταχύτητα και λίγο πριν τα 7 πρώτα χρόνια του ταξιδιού, κάτι περίεργο αρχίζει να συμβαίνει.

Το μάτι του σύμπαντος

Η ταχύτητά μας είναι “ακόμη” 355m/s μικρότερη από αυτή του φωτός και ο παράγοντας Lorentz έχει τη τιμή 650. Νομίζαμε ότι έχουμε συνηθίσει τις ακραίες μετατοπίσεις προς το υπεριώδες των λάμψεων των άστρων που βρίσκονται μπροστά μας και δεν είχαμε αντιληφθεί ότι η μετατόπιση αυτή, συμβαίνει σε κάθε μορφής ακτινοβολία.

Οι οθόνες του σκάφους δείχνουν στη περιοχή μπροστά από αυτό μια αχνή, κόκκινη κηλίδα. Δεν μπορεί να είναι άστρο, τα άστρα φαίνονται κόκκινα μόνο αφού τα προσπεράσουμε. Μπορεί να είναι η ιδέα μας, μπορεί να είναι παιχνίδια της εξάντλησης και του μυαλού, αλλά με το πέρασμα των ημερών η κηλίδα γίνεται όλο και πιο έντονη, όλο και πιο κόκκινη. Βρίσκεται ξεκάθαρα μπροστά μας.

Και λίγες μέρες αργότερα μεταμορφώνεται από το εσωτερικό προς το εξωτερικό σε κίτρινη. Πριν ολοκληρωθεί η χρωματική αλλαγή το κέντρο έχει γίνει πράσινο και το αρχικό κόκκινο εξαπλώνεται όλο και περισσότερο στον οπτικό μας ορίζοντα. Και μετά μπλε και ιώδες, σαν ένα τεράστιο μάτι να βρίσκεται μπροστά μας και να μας κοιτάζει.

Παίρνουμε χαρτί και μολύβι (καλά, ρίχνουμε τα στοιχεία στον υπολογιστή εννοώ). Κάνουμε τις πράξεις και καταλαβαίνουμε. Με αυτή τη τιμή του γ έχουμε μια μετατόπιση από τα 1,6×10¹¹ Herz στο φάσμα του ορατού φωτός, στα 4,3×10¹⁴. Αυτό που βλέπουμε είναι η μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου, μετατοπισμένη στο ορατό μήκος κύματος.

Δεν υπάρχει άλλος τρόπος να το πεις: βρισκόμαστε μπροστά στη δημιουργία του Σύμπαντος.

Αλλά βλέποντας αυτό το τεράστιο μάτι να μας παρακολουθεί βλέπεις ότι υπάρχει άλλος τρόπος να το σκεφτείς. Σε αυτές τις ταχύτητες, τραβήξαμε τη προσοχή του ίδιου του σύμπαντος. Βρίσκεται εδώ, μπροστά μας, παρακολουθώντας τη κάθε μας κίνηση.

Επιστροφή

Συνολική διάρκεια ταξιδιού: 38,5 χρόνια
Χρόνος για τη Γη: 40.000 χρόνια

Ίσως να είναι η πρώτη φορά που ανακουφιζόμαστε που το ταξίδι τελειώνει και που επιστρέφουμε σε αυτό που συνηθίζαμε να αποκαλούμε σπίτι μας. Μέχρι πράγματι να επιστρέψουμε, και να ανακαλύψουμε κατά την επιστροφή ότι στα 40.000 χρόνια που έχουν περάσει, δεν μοιάζει σχεδόν σε τίποτε με αυτό που αποκαλούσαμε σπίτι μας.

Αλλά αν ήμασταν περισσότερο γενναίοι; Αν δεν αρκούμασταν να φτάσουμε στο ένα άκρο του γαλαξία, και τον διασχίζαμε ολόκληρο από άκρη σε άκρη; Δεν είναι παρά 6 χρόνια παραπάνω ταξίδι.

Για εμάς.

Ταξίδι Πέμπτο. Προορισμός: διάσχιση ολόκληρου του γαλαξία

Απόσταση: 100.000 έτη φωτός
Χρόνος άφιξης: 22,4 χρόνια
Μέγιστη ταχύτητα: 0,99999999981c
Παράγοντας Lorentz: 52.000
Συνολική διάρκεια ταξιδιού: 44,8 χρόνια
Χρόνος για τη Γη: 202.000 χρόνια

Στη μέγιστη ταχύτητά μας βρισκόμασταν 0,055m/s χαμηλότερα από το απόλυτο όριο. Όπως θα δούμε, ο παράγοντας Lorentz σε αυτή τη ταχύτητα, συγκριτικά με αυτά που θα συναντήσουμε στο μέλλον, είναι ακόμη μικρός. Σε ό,τι αφορά το παρόν μας όμως, έχουμε δύο αντικρουόμενες σκέψεις στο μυαλό μας.

Η πρώτη είναι πως στη διάρκεια μιας ζωής και μόνο, καταφέραμε να διασχίσουμε ολόκληρο το γαλαξία. Είναι κάτι τελικά που γίνεται και που, αν υπήρχε κάποιος άλλος εξελιγμένος πολιτισμός, θα μπορούσε να το κάνει χωρίς να του ήταν εμπόδιο οι διαστρικές αποστάσεις.

Αν υπήρχε κάποιος άλλος εξελιγμένος πολιτισμός, θα είχε πλέον αποικίσει τον γαλαξία.

Υπάρχει και η δεύτερη σκέψη, που μας δηλώνει ξεκάθαρα πως η παραπάνω διαδικασία θα είναι αναγκαστικά ταξίδι μιας κατεύθυνσης. Κατά την επιστροφή μας στη Γη 200 χιλιάδες χρόνια αργότερα έχουμε ουσιαστικά αποκοπεί από το παρελθόν μας. Αυτό που αντικρίζουμε είναι ένα διαφορετικό είδος του γένους Homo. Επίσημα, είμαστε οι μοναδικοί πλέον Homo Sapiens του σύμπαντος.

Στους οποίους ο γαλαξίας φαίνεται μικρός και δεν τους χωρά. Θέλουμε να δούμε κι άλλους γαλαξίες. Αλλά πάνω απ΄ όλα, θέλουμε να δούμε την άκρη του σύμπαντος.

Τι, με το 1g διαστημόπλοιό μας μπορούμε να φτάσουμε παντού. Ακόμη και στο τέλος του σύμπαντος.

Σημειώσεις

[1] Στο προηγούμενο άρθρο από καθαρή αμέλεια έγραψα εντελώς λάθος το όνομα του αστρικού συστήματος. Η ονοματολογία των κυριότερων αστεριών που φαίνονται με γυμνό μάτι αποτελείται από το όνομα του αστερισμού στον οποίο ανήκει και από ένα γράμμα της ελληνικής ή λατινικής αλφαβήτου. Η σωστή του ονομασία λοιπόν είναι “άλφα του Κενταύρου” ή “α του Κενταύρου”, και όχι Α΄ του Κενταύρου όπως το έγραψα. (up)

[2] Ο Δημήτρης Γκίκας από τη διαδικτυακή ομάδα “Αστρονομία κι Επιστήμη” μας θυμίζει σε αυτό το άρθρο ότι η ταξινόμηση των αστεριών δεν ακολουθεί πάντα τη φαινόμενη λαμπρότητά τους. Έτσι, ενώ ο Πολυδεύκης είναι ο λαμπρότερος του αστερισμού του Διδύμου, το όνομά του το συνοδεύει το γράμμα βήτα της αλφαβήτου. (up)

[3] Κατά τη μεγαλύτερη διάρκεια της ζωής ενός άστρου, οι δυνάμεις της βαρύτητας εξωθούν τα άτομα Υδρογόνου που βρίσκονται στον πυρήνα του σε πυρηνικές αντιδράσεις μετατροπής τους σε Ήλιο. Όταν το μεγαλύτερο μέρος του Υδρογόνου έχει εξαντληθεί, οι πιέσεις στο εσωτερικό του εξωθούν σε πυρηνικές αντιδράσεις τα άτομα Ηλίου μετατρέποντάς τα σε βαρύτερα άτομα και η διαδικασία αυτή συνεχίζεται.
Οι πυρηνικές αντιδράσεις αυτές είναι όπως λέμε εξώθερμες κι έχουν ως αποτέλεσμα έλκυση ενέργειας – γι΄αυτό και οι ήλιοι λάμπουν. Όταν στο πυρήνα τους η σειρά πυρηνικής διαδοχής περάσει στη μετατροπή Οξυγόνου σε Σίδηρο, εκεί συμβαίνει μια αλλαγή. Η πυρηνικές αντιδράσεις που θα οδηγήσουν τη μετατροπή του Σιδήρου σε Νικέλιο είναι ενδόθερμες και δεν συνοδεύονται με έλκυση ενέργειας αλλά απορρόφηση θερμότητας από το περιβάλλον.
Αυτή η έλκυση ενέργειας που συνέβαινε μέχρι τώρα, ήταν ο μόνος λόγος που συγκρατούσε τη τεράστια μάζα του άστρου από το να το συντρίψει η βαρύτητα. Όταν, με τη κυριαρχία του σιδήρου στον πυρήνα του, αυτή η έλκυση σταματήσει να συμβαίνει, το μεγάλης μάζας άστρο θα καταρρεύσει ταχύτητα με τις θερμοκρασίες που θα εμφανιστούν στο εσωτερικό του να οδηγήσουν τελικά σε μια έκρηξη σουπερνόβα. (up)

[4] Για όποιον ενδιαφέρεται κι επειδή το paper του Dr. John Kogut δεν περιέχει το τύπο για την επιτάχυνση όπως αυτή φαίνεται από τον αδρανειακό παρατηρητή, την υπολόγισα ίση με

Εύκολα βλέπει κάποιος ότι είναι μια φθίνουσα συνάρτηση που μηδενίζεται με τη πάροδο του χρόνου, ενώ ίση με την αρχική τιμή α=1g γίνεται μόνο όταν t=0. (up)