Με την συμπλήρωση 25 χρόνων από την εκτόξευση του θρυλικού πλέον διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble η επιστημονική κοινότητα γιορτάζει και τιμά ένα από τα κορυφαία επιστημονικά επιτεύγματα της εποχής μας, με τη «διεισδυτική ματιά» του οποίου ταξιδέψαμε από τις παρυφές του Ηλιακού Συστήματος μέχρι τα πέρατα του Σύμπαντος.

Το τηλεσκόπιο αυτό, το πρώτο και αναμφίβολα το γνωστότερο από τα τέσσερα Μεγάλα Τροχιακά Αστεροσκοπεία της NASA συνέβαλε εντυπωσιακά στην διεύρυνση των αστρονομικών μας γνώσεων για την γένεση και τον θάνατο των άστρων, για τις μαύρες τρύπες και για την εξέλιξη των γαλαξιών και του Σύμπαντος.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble ονομάστηκε έτσι προς τιμή του Αμερικανού αστρονόμου Edwin Hubble (1889–1953), οι επαναστατικές ανακαλύψεις του οποίου συνέβαλαν ώστε να αλλάξει ριζικά η άποψη που είχαμε ως τότε για το Σύμπαν και τη θέση μας σε αυτό.

Με τη βοήθεια του τηλεσκοπίου Hooker στο αστεροσκοπείο Wilson της Καλιφόρνια κατόρθωσε να αποδείξει (1923–24) ότι τα θολά «νεφελώματα», που ως τότε είχαν εντοπιστεί από τα λιγότερο ισχυρά τηλεσκόπια της εποχής του, δεν ήταν στην πραγματικότητα τίποτα άλλο από παρόμοιους με τον δικό μας γαλαξίες, δηλαδή αστρικές πολιτείες δισεκατομμυρίων άστρων.

Η συνεχής «εκτόπιση» του ανθρώπου από το κέντρο του κόσμου, η οποία ξεκίνησε με την απόρριψη αρχικά του γεωκεντρικού και αργότερα του ηλιοκεντρικού συστήματος, συνεχίστηκε από τον Hubble, ο οποίος με τις παρατηρήσεις του αυτές απέδειξε ότι ούτε ο Γαλαξίας μας κατέχει ξεχωριστή θέση στο Σύμπαν.

Το 1929 η έρευνά του τον οδήγησε στη διατύπωση του νόμου, που έμεινε γνωστός ως νόμος του Hubble, σύμφωνα με τον οποίο οι γαλαξίες απομακρύνονται μεταξύ τους με ταχύτητες ανάλογες της μεταξύ τους απόστασης.

Με τις παρατηρήσεις του αυτές ο Hubble έθεσε τις βάσεις για τη σύγχρονη παρατηρησιακή Αστρονομία και προσέφερε στην διεθνή επιστημονική κοινότητα την πρώτη, τεκμηριωμένη με την παρατήρηση, απόδειξη ότι το Σύμπαν διαστέλλεται.

Ο σχεδιασμός και η κατασκευή του διαστημικού αυτού τηλεσκοπίου ξεκίνησε στις αρχές της δεκαετίας του ‘70 με τη συνεργασία της NASA και της ESA. Περίπου δύο δεκαετίες αργότερα, στις 24 Απριλίου 1990, το νέο διαστημικό τηλεσκόπιο τέθηκε σε τροχιά με την βοήθεια του διαστημικού λεωφορείου Discovery, 600 km πάνω από την επιφάνεια της Γης.

Το Hubble, που «βλέπει» στο ορατό, στο υπεριώδες και στο εγγύς υπέρυθρο τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, περιφέρεται γύρω από τη Γη με ταχύτητα που πλησιάζει τα 28.000 km/h, συμπληρώνοντας μια πλήρη περιφορά σε 97 λεπτά.

Έκτοτε, ο τεράστιος όγκος των αστρονομικών δεδομένων που συνέλεξε, που περιλαμβάνει και εκατοντάδες χιλιάδες εικόνες γαλαξιών, νεφελωμάτων και αστρικών υπολειμμάτων, θα μπορούσε να γεμίσει δεκάδες εκατομμύρια τόμους.

Τα δεδομένα αυτά χρησιμοποιήθηκαν για τη συγγραφή τουλάχιστον 12.000 (μέχρι τον Ιανουάριο του 2014) επιστημονικών εργασιών, οι οποίες διεύρυναν τις γνώσεις μας για το Σύμπαν, ενώ συνέβαλαν καθοριστικά στην κατανόηση πολύπλοκων αστρονομικών φαινομένων.

Ανάμεσα στα επιστημονικά επιτεύγματα που πραγματοποιήθηκαν με την βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble αξίζει να επισημάνουμε τα ακόλουθα.

Οι εικόνες που συνέλεξε το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble συνέβαλαν στην εμβάθυνση των πολύπλοκων μηχανισμών της γένεσης νέων άστρων στα αέρια νεφελώματα του Γαλαξία μας.

Πολύ περισσότερο με το Hubble ανακαλύψαμε ότι πολλά από τα νεογέννητα αυτά άστρα περιβάλλονται από πεπλατυσμένους δίσκους αερίων και σκόνης, οι οποίοι αποτελούν τα δομικά συστατικά για το σχηματισμό πλανητικών συστημάτων, παρόμοιων με το δικό μας.

Εκτός αυτού, οι εκπληκτικής ομορφιάς εικόνες, που έλαβαν οι αστρονόμοι με τη βοήθεια του Hubble, τους επέτρεψαν ακόμη να μελετήσουν τα τελευταία στάδια εξέλιξης των άστρων σαν τον Ήλιο, που οδηγούν στο σχηματισμό των πλανητικών νεφελωμάτων.

Τα πλανητικά νεφελώματα σχηματίζονται όταν τα άστρα αυτά μετατραπούν αρχικά σε κόκκινους γίγαντες και στην συνέχεια αποτινάξουν το εξωτερικό τους αέριο περίβλημα, σχηματίζοντας ένα διαστελλόμενο νέφος αερίων, που περικλείει στο κέντρο του τον πυρήνα του αρχικού άστρου, δηλαδή έναν πυκνό και υπέρθερμο λευκό νάνο.

Το 1994 εντοπίστηκε, με την βοήθεια του Hubble, μια κολοσσιαία μαύρη τρύπα με μάζα 2,4 δισ. Ήλιων στο κέντρο του ελλειπτικού γαλαξία Μ87.

Κατοπινές παρατηρήσεις τους, σε συνδυασμό και με τα δεδομένα που συνέλεξαν επίγεια τηλεσκόπια στη Χαβάη, αποκάλυψαν την ύπαρξη τεράστιων μαύρων τρυπών σε πολλούς ακόμη γαλαξιακούς πυρήνες. Σύμφωνα μάλιστα με τα αποτελέσματα της σχετικής έρευνας, οι αστρονόμοι υπολογίζουν ότι θα πρέπει να υπάρχει μια τέτοια μαύρη τρύπα στο κέντρο σχεδόν κάθε γαλαξία και μάλιστα όσο μεγαλύτερος είναι ο γαλαξίας τόσο μεγαλύτερη φαίνεται ότι είναι και η μαύρη τρύπα που «φιλοξενεί».

Με την συνδρομή του Hubble οι αστρονόμοι κατάφεραν ακόμη να επιβεβαιώσουν ότι τα κβάζαρ είναι τελικά ενεργητικοί γαλαξιακοί πυρήνες σε απόμακρους γαλαξίες, που εκλύουν τεράστια ποσά ενέργειας, καθώς υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στο κέντρο τους «τρέφονται» με άστρα, αέρια και σκόνη.

Προτού τεθεί σε τροχιά το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, η ηλικία του Σύμπαντος δεν ήταν γνωστή με μεγάλη ακρίβεια. Πραγματικά, αν και υπήρχαν θεωρητικές εκτιμήσεις γι’ αυτήν, ο υπολογισμός της βασισμένος στην αστρονομική παρατήρηση κυμαινόταν περίπου μεταξύ 10–20 δισ. χρόνων.

Έπειτα, όμως, από ένα μαραθώνιο παρατηρήσεων με τη συνδρομή και του Hubble, οι αστρονόμοι ανακοίνωσαν τον Μάιο του 1999 ότι το Σύμπαν γεννήθηκε πριν από περίπου 12 δισ. χρόνια, με μιαν ακρίβεια της τάξης του 10%.

Εάν η ακρίβεια αυτή δεν σας φαίνεται μεγάλη, αποτελεί ωστόσο μια μεγάλη βελτίωση σε σχέση με τις προηγούμενες εκτιμήσεις, όπως εξήγησε χαριτολογώντας και ο Robert Kirshner του Πανεπιστημίου Harvard: «(Οι πρώτες εκτιμήσεις ήταν) σαν να μην είμαστε σίγουροι εάν έχουμε ένα ή δύο πόδια. Ακρίβεια της τάξης του 10% είναι σαν να διαφωνούμε για ένα δάκτυλο.

Πρόκειται για ένα μεγάλο βήμα μπροστά».

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble κατόρθωσε επίσης να «δει» πιο πίσω στο χρόνο και πιο κοντά στη Μεγάλη Έκρηξη από ποτέ, αποτυπώνοντας ορισμένους από τους αμυδρότερους και πλέον μακρινούς γαλαξίες που έχουν ως τώρα εντοπιστεί.

Η προσπάθεια αυτή ξεκίνησε τον Δεκέμβριο του 1995, όταν οι αστρονόμοι προσανατόλισαν για 10 συνεχείς ημέρες τις κάμερες του Hubble προς το ίδιο σημείο του ουρανού στο βόρειο ημισφαίριο.

Με τις εικόνες αυτές του «Βαθέος Πεδίου», όπως ονομάστηκαν, καθώς και με τις αντίστοιχες λήψεις που πραγματοποιήθηκαν τρία χρόνια αργότερα στο νότιο ημισφαίριο, οι αστρονόμοι ανίχνευσαν το φως των πιο απόμακρων μέχρι τότε γαλαξιών.

Το «πείραμα» αυτό επαναλήφθηκε από τον Σεπτέμβριο του 2003 έως τον Ιανουάριο του 2004, προσφέροντας στην διεθνή επιστημονική κοινότητα τις νέες εικόνες «Εξαιρετικά Βαθέος Πεδίου».

Στις εικόνες αυτές αποτυπώνονται 10.000 γαλαξίες, το αρχέγονο φως πολλών από τους οποίους ταξίδεψε ακόμα και 13 δισεκατομμύρια χρόνια μέχρι να φτάσει σε εμάς.

Η εικόνα, τέλος, του «Ακραία Βαθέος Πεδίου», που δόθηκε στην δημοσιότητα το 2012, συνετέθη από τα δεδομένα που ελήφθησαν στην διάρκεια 10 ετών παρατήρησης και βελτιώνει το προηγούμενο ρεκόρ, διεισδύοντας ακόμη πιο πίσω στο χρόνο και φτάνοντας μέχρι και 13,2 δισ. χρόνια στο παρελθόν.

Οι εικόνες αυτές έδωσαν την ευκαιρία στους αστρονόμους να μελετήσουν τον τρόπο, με τον οποίο άρχισε να ξεπροβάλει και να διαμορφώνεται η τάξη και η δομή μέσα από το χαοτικό νεαρό Σύμπαν.

Επιπλέον, τους βοήθησαν να διευρύνουν τις γνώσεις τους, όχι μόνο για τον σχηματισμό των πρώτων γαλαξιών του Σύμπαντος, αλλά και για τον τρόπο με τον οποίο οι μεγαλύτεροι γαλαξίες «χτίζονται» σταδιακά από μικρότερους διά μέσου αλλεπάλληλων συγκρούσεων, συγχωνεύσεων και γαλαξιακού «κανιβαλισμού».

Για πολλούς, όμως, η πλέον συναρπαστική επιστημονική ανακάλυψη που πραγματοποιήθηκε την τελευταία 15ετία, στην οποία συνεισέφερε το Hubble, δεν είναι άλλη από τη σκοτεινή ενέργεια.

Εντοπίζοντας ορισμένους από τους πλέον απομακρυσμένους υπερκαινοφανείς αστέρες που είχαν ως τότε παρατηρηθεί, οι αστρονόμοι κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η διαστολή του Σύμπαντος, αντί να επιβραδύνεται από τη βαρυτική έλξη μεταξύ όλων των μορφών ύλης που εμπεριέχει, αντιθέτως επιταχύνεται εξαιτίας μιας άγνωστης, αλλά βαρυτικά απωστικής, μορφής ενέργειας, που ονομάστηκε «σκοτεινή». Η σκοτεινή ενέργεια, όμως, δεν υπερίσχυε πάντα της βαρύτητας.

Με την βοήθεια του Hubble οι αστρονόμοι κατάφεραν να «παρακολουθήσουν» τα ίχνη της ακόμη και 9 δισ. χρόνια στο παρελθόν και να διαπιστώσουν ότι η κοσμική «διελκυστίνδα» μεταξύ σκοτεινής ενέργειας και βαρύτητας βρισκόταν ήδη σε εξέλιξη από την αρχέγονη εκείνη εποχή, ώσπου εντέλει υπερίσχυσε η πρώτη, πριν από 5 περίπου δισ. χρόνια.

Η ιδέα για την ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας μπορεί να αναχθεί στον Άλμπερτ Αϊνστάιν (1879–1955) ο οποίος, όπως εξάλλου και οι περισσότεροι επιστήμονες της εποχής του, θεωρούσε ότι το Σύμπαν είναι στατικό.

Επειδή, όμως, η επίλυση των εξισώσεων της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας οδηγούσε και σε δυναμικά, δηλαδή σε μη στατικά, σύμπαντα, ο Αϊνστάιν εισήγαγε στις εξισώσεις του έναν επιπλέον παράγοντα, την κοσμολογική σταθερά, που ισοδυναμούσε με ένα είδος «αντιβαρύτητας».

Η ιδέα του ήταν ότι η ύπαρξη μιας τέτοιας σταθεράς, με βαρυτικά απωστικές ιδιότητες, θα εξισορροπούσε την βαρυτική έλξη μεταξύ όλων των μορφών ύλης και έτσι το Σύμπαν θα παρέμενε στατικό.

Όταν βέβαια ο Hubble απέδειξε ότι το Σύμπαν διαστέλλεται, ο Αϊνστάιν αναγκάστηκε να αναθεωρήσει τις απόψεις του για την κοσμολογική σταθερά, χαρακτηρίζοντάς την μάλιστα ως το μεγαλύτερο σφάλμα της ζωής του.

Όμως, χάρη στις παρατηρήσεις που πραγματοποίησαν οι αστρονόμοι με την βοήθεια του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble, αλλά και την θεωρητική έρευνα που ακολούθησε, το μεγαλύτερο σφάλμα του Αϊνστάιν ίσως και να είναι αυτή ακριβώς η απόσυρση της κοσμολογικής σταθεράς, που ο ίδιος εισήγαγε.

Και αυτό γιατί οι επιστήμονες θεωρούν σήμερα ότι η επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος μπορεί και να οφείλεται σ’ έναν φυσικό μηχανισμό, ανάλογο της κοσμολογικής σταθεράς. Μέχρι στιγμής, όμως, η φύση της σκοτεινής ενέργειας εξακολουθεί να διαφεύγει από τους επιστήμονες.

Η συνεισφορά όμως του Hubble δεν σταματά εδώ.

Χάρη στην λεπτομερή ανάλυση των δεδομένων που συνέλεξαν τα διαστημικά τηλεσκόπια Hubble και Chandra, το τηλεσκόπιο VLT του ESO, καθώς και τα οπτικά τηλεσκόπια Μαγγελάνος, η απεικόνιση του γαλαξιακού σμήνους Σφαίρα προσέφερε στην διεθνή επιστημονική κοινότητα επιπλέον σοβαρές αποδείξεις ότι η σκοτεινή ύλη πράγματι υπάρχει.

Η σκοτεινή ύλη είναι μια άγνωστης μορφής ύλη που ούτε εκπέμπει ούτε απορροφά ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, αλλά αποτελεί την κοσμική «σκαλωσιά» πάνω στην οποία «χτίζονται» οι δομές μεγάλης κλίμακας του Σύμπαντος, όπως είναι τα γαλαξιακά υπερσμήνη.

Τον Ιανουάριο του 2007, μάλιστα, παρουσιάστηκε ο πρώτος τρισδιάστατος χάρτης, βασισμένος σε παρατηρησιακά δεδομένα, ο οποίος απεικονίζει την κατανομή της σκοτεινής ύλης του Σύμπαντος σε μεγάλη κλίμακα.

Η χαρτογράφηση αυτή αποκάλυψε ένα δυναμικό δίκτυο νηματοειδών δομών, οι οποίες τέμνονται στις περιοχές όπου εντοπίζονται οι κολοσσιαίες συσσωρεύσεις ύλης, που αποτελούν τα γαλαξιακά σμήνη.

Προκειμένου να συνθέσουν αυτό το χάρτη, οι αστρονόμοι χρησιμοποίησαν τα δεδομένα της μεγαλύτερης επισκόπησης που έχει πραγματοποιήσει μέχρι σήμερα το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble, γνωστή ως Επισκόπηση της Κοσμικής Εξέλιξης, καθώς και τα δεδομένα αρκετών ακόμη τηλεσκοπίων.

Χάρη στην πέμπτη και τελευταία αναβάθμισή του, που επιτεύχθηκε με την βοήθεια του διαστημικού λεωφορείου Atlantis τον Μάιο του 2009, το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble εξακολουθεί να συλλέγει πολύτιμα δεδομένα για το Σύμπαν και όλα όσα αυτό εμπεριέχει, παρόλο που έχουν ήδη περάσει 25 ολόκληρα χρόνια από την εκτόξευσή του.

Η διεθνής επιστημονική κοινότητα δεν μπορεί παρά να ελπίζει ότι το γερασμένο πια Hubble θα συνεχίσει να λειτουργεί τουλάχιστον μέχρι το 2018, όταν αναμένεται να τεθεί σε τροχιά το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, που θα το αντικαταστήσει.

Στην εικόνα που παραθέτουμε σήμερα διακρίνεται ο σπειροειδής γαλαξίας NGC 2841 [φωτογρ. NASA, ESA, and the Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble Collaboration, Acknowledgment: M. Crockett and S. Kaviraj (Oxford University, UK), R. O'Connell (University of Virginia), B. Whitmore (STScI), and the WFC3 Scientific Oversight Committee].

π