Το πρώτο… Google maps του Γαλαξία μας σχεδιάζει να δημιουργήσει ερευνητική ομάδα, στην οποία συμμετέχει το Ινστιτούτο Αστροφυσικής του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ). Για το φιλόδοξο αυτό έργο η ομάδα θα λάβει επιχορήγηση Synergy Grant από το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας (ERC).
Το έργο με την ονομασία «mw-atlas» και συνολικό προϋπολογισμό δέκα εκατομμυρίων ευρώ έχει ως στόχο τη δημιουργία του πρώτου τρισδιάστατου, ολοκληρωμένου άτλαντα του Γαλαξία μας, ο οποίος αναμένεται να αλλάξει δραστικά τον τρόπο με τον οποίο παρατηρούμε και κατανοούμε το Σύμπαν.
Συνεπικεφαλής της ομάδας είναι η Βασιλική Παυλίδου, συνεργαζόμενο μέλος ΔΕΠ στο ΙΤΕ και καθηγήτρια στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου Κρήτης, ο δρ Τόρστεν Ένσλιν από το Ινστιτούτο Αστροφυσικής Max Planck στη Γερμανία και ο καθηγητής Φίλιπ Μερτς από το Πανεπιστήμιο RWTH του ‘Ααχεν στη Γερμανία.
«Η διαφορά που έχει κάνει το Google Maps στη ζωή μας είναι ότι δεν μας λέει μόνο πού είναι οι δρόμοι, αλλά και πού είναι τα ξενοδοχεία, τα εστιατόρια, το μετρό, η στάση του λεωφορείου. Έτσι, σε οποιαδήποτε ξένη πόλη και να πας, ξέρεις και τις τοποθεσίες των στοιχείων, αλλά και τους τρόπους που αλληλοσυνδέονται δυναμικά, δηλαδή τις λειτουργικές διασυνδέσεις ανάμεσα στα διαφορετικά σημεία. Αυτό προσπαθούμε να φτιάξουμε με τον τρισδιάστατο χάρτη του Γαλαξία μας: όχι μόνο να πούμε πού βρίσκεται το καθετί, πού είναι τα αστέρια στον τρισδιάστατο χώρο, η σκόνη, το αέριο, η σκοτεινή ύλη, αλλά και με ποιον τρόπο αλληλεπιδρούν αυτά μεταξύ τους. Αυτό από μόνο του θα μας πει κατά κάποιον τρόπο τον μεταβολισμό του Γαλαξία: πώς δημιουργούνται τα άστρα και οι πλανήτες, πού μπορεί να δημιουργηθεί η ζωή, ποια μπορεί να είναι η φύση της σκοτεινής ύλης», εξηγεί στο ΑΠΕ-ΜΠΕ η κ. Παυλίδου.
Μεγάλη καινοτομία του άτλαντα θα αποτελέσει η τρισδιάστατη φυσιογνωμία του. Όπως σημειώνει χαρακτηριστικά ο Φίλιπ Μερτς, καθηγητής στο Ινστιτούτο Θεωρητικής Σωματιδιακής Φυσικής και Κοσμολογίας του RWTH, «ο Γαλαξίας μας είναι εξαιρετικά πολύπλοκος. Περιέχει σκοτεινή ύλη, αστέρια, αέρια, σκόνη, κοσμικές ακτίνες, μαγνητικά πεδία, τυρβώδεις ταχύτητες, τα οποία αλληλεπιδρούν μέσω ενός δικτύου φυσικών διεργασιών. Αν και οι φυσικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ των συστατικών περιπλέκουν την ανακατασκευή, αποτελούν το κλειδί για να ξεκλειδώσουμε την τρίτη διάσταση για τον άτλαντα».
Η κ. Παυλίδου τονίζει στο ΑΠΕ-ΜΠΕ: «Στην αστρονομία όλες μας οι παρατηρήσεις είναι δισδιάστατες προβολές. Δεν έχουμε καθόλου την αίσθηση του βάθους. Μόνο την τελευταία δεκαετία άρχισε αυτό πραγματικά να αλλάζει με την μέτρηση από την ευρωπαϊκή αποστολή GAIA των αποστάσεων ενός δισεκατομμυρίου άστρων. ‘Αρα, λοιπόν, τα άστρα είναι αυτό το στοιχείο μέσα στον Γαλαξία, με τα οποία μπορούμε να μετρήσουμε βάθος, αποστάσεις. Όλες οι άλλες μας παρατηρήσεις είναι στις δύο διαστάσεις, είναι δηλαδή προβολές σε μία οθόνη χωρίς βάθος».
«Με το άνοιγμα του βάθους για τα αστέρια», συνεχίζει η ίδια, «αυτό που μπορούμε να κάνουμε είναι να χρησιμοποιούμε τις φυσικές διεργασίες, ώστε να μεταφέρουμε την πληροφορία του βάθους από τα άστρα, όπου την μετράμε κατευθείαν, στα άλλα στοιχεία του Γαλαξία. Αυτό είναι τόσο αδιανόητα μεγάλο βήμα προς τα εμπρός, ώστε για ένα σωρό προβλήματα που αντιμετωπίζαμε στην αιχμή της έρευνας της Αστροφυσικής μόνον έμμεσα, μπορούμε πλέον άμεσα, αν έχουμε έναν τρισδιάστατο χάρτη, να διαβάσουμε τη λύση».
Πολλά είναι τα ανοιχτά ερωτήματα που οι ερευνητές ελπίζουν να απαντήσουν μέσα από τη δημιουργία του άτλαντα, αλλά δεσπόζουσα θέση κατέχουν η δημιουργία του Σύμπαντος και η φύση της σκοτεινής ύλης.
Όπως σημειώνει χαρακτηριστικά ο συντονιστής του έργου και επικεφαλής της ομάδας Θεωρίας Πληροφορίας Πεδίων στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής Max Planck, δρ Τόρστεν Ένσλιν, «ο Γαλαξίας μας είναι ένα πέπλο μέσα από το οποίο παρατηρούμε το μακρινό Σύμπαν και επομένως πρέπει να γίνει κατανοητός προκειμένου να μπορέσουμε να “καθαρίσουμε” τις παρατηρήσεις μας από τον θόρυβο που προξενεί».
«Μόνο αν γνωρίζουμε ακριβώς την τρισδιάστατη δομή του Γαλαξία, θα μπορέσουμε να ξεχωρίσουμε τι έρχεται από το νεαρό Σύμπαν και τι έρχεται από τον Γαλαξία και να δούμε αν υπάρχει αποτύπωμα των πρώτων στιγμών, της πρώτης πληθωριστικής διαστολής που έγινε στα πρώτα δισεκατομμύριοστά του δισεκατομμύριοστού του πρώτου δευτερολέπτου της ζωής του Σύμπαντος», περιγράφει από την πλευρά της η κ. Παυλίδου στο ΑΠΕ-ΜΠΕ.
Σχετικά με τη φύση της σκοτεινής ύλης η κ. Παυλίδου επισημαίνει ότι «κάνοντας την τρισδιάστατη χαρτογράφηση όλων των στοιχείων του Γαλαξία και κυρίως του βαρυτικού πεδίου του, θα μπορέσουμε να έχουμε μια κατεύθυνση προς τα πού πρέπει να ψάξουμε καινούρια σωμάτια σκοτεινής ύλης, ανάλογα με το αν είναι μικρής ή μεγάλης μάζας».
Το έργο «mw-atlas» θα αρχίσει το 2025 και θα υλοποιείται για τα επόμενα έξι χρόνια. Οι ερευνητές υπολογίζουν ότι ενδιάμεσα αποτελέσματα ανά δύο χρόνια θα μπορούν να απαντήσουν σε συγκεκριμένες αστροφυσικές ερωτήσεις.
Καθώς το εγχείρημα της δημιουργίας του άτλαντα είναι τεράστιο και η τρισδιάστατη ανακατασκευή αστρονομικών δεδομένων εξαιρετικά περίπλοκη, οι ερευνητές έχουν θέσει ως στόχο τους οι αλγόριθμοι που θα αναπτύξουν για το πρότζεκτ αυτό να μεταφερθούν και σε άλλους τομείς, όπως η ιατρική απεικόνιση, η παρακολούθηση του κλίματος της Γης και η ανάλυση βιομηχανικών δεδομένων.
Η σύνδεση με το έργο PASIPHAE
Το έργο συνδέεται με ένα άλλο μεγάλο πρόγραμμα που «τρέχει» το Ινστιτούτο Αστροφυσικής του ΙΤΕ με παλαιότερη χρηματοδότηση του ERC. Πρόκειται για το έργο PASIPHAE με στόχο τη χαρτογράφηση του μαγνητικού πεδίου του Γαλαξία μας, το οποίο αποτελεί κύρια πηγή «θορύβου» για τη μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου, δηλαδή το πορτρέτο του «βρεφικού» Σύμπαντος. Και το PASIPHAE θα αρχίσει μέσα στο 2025 και θα περιλαμβάνει δίδυμα πρωτοποριακά όργανα (πολωσίμετρα), που κατασκευάζονται με χορηγία του Ιδρύματος Σταύρος Νιάρχος ειδικά για το πρόγραμμα στο εργαστήριο του Inter-University Center for Astronomy and Astrophysics (IUCAA) της Ινδίας. Τα δύο πολωσίμετρα θα τοποθετηθούν στη Νότιο Αφρική και στο Αστεροσκοπείο του Σκίνακα στην Κρήτη.
Εταίροι του PASIPHAE είναι το ΙΤΕ και το Πανεπιστήμιο Κρήτης, το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας Caltech, το IUCAA, το Astronomical Observatory της Νοτίου Αφρικής και το Πανεπιστήμιο του Όσλο στη Νορβηγία. Επιστημονικά υπεύθυνος του συγκεκριμένου έργου είναι ο καθηγητής του Πανεπιστημίου Κρήτης και ερευνητής στο ΙΤΕ, Κώστας Τάσσης.
Τα Synergy Grants του 2024
Σημειώνεται ότι στην πρόσκληση του 2024 για τα «ERC Synergy Grants» διακρίθηκαν, εκτός από το «mw-atlas», άλλα 56 ερευνητικά έργα. Τα 57 έργα θα λάβουν συνολικά 571 εκατομμύρια ευρώ για την αντιμετώπιση ορισμένων από τα πιο περίπλοκα επιστημονικά προβλήματα σε ένα ευρύ φάσμα τομέων. Οι επιχορηγήσεις που έχουν ως στόχο να ενισχύσουν τη συνεργασία μεταξύ ερευνητών, αποτελούν μέρος του προγράμματος έρευνας και καινοτομίας της ΕΕ «Horizon Europe».
Στα διακριθέντα έργα συμμετέχουν 201 ερευνητές που θα τα υλοποιήσουν σε 184 πανεπιστήμια και ερευνητικά κέντρα σε 24 χώρες όλης της Ευρώπης και πέρα από αυτήν. Είκοσι δύο από τις ομάδες περιλαμβάνουν έναν ερευνητή με έδρα εκτός Ευρώπης (ΗΠΑ, Ελβετία, Αυστραλία και για πρώτη φορά τη Δημοκρατία της Κορέας). Σχεδόν το 32% των ερευνητών που συμμετέχουν στα 57 έργα είναι γυναίκες και αυτό, σύμφωνα με το Ευρωπαϊκό Συμβούλιο Έρευνας, είναι το υψηλότερο ποσοστό από τότε που ξεκίνησε το πρόγραμμα. Έξι ερευνητικές ομάδες αποτελούνται εξ ολοκλήρου από γυναίκες ερευνήτριες.
Μαρία Κουζινοπούλου
* Επισυνάπτεται φωτογραφία, όπου διακρίνονται από αριστερά προς τα δεξιά οι δρ Τόρστεν Ένσλιν, Βασιλική Παυλίδου και Φίλιπ Μερτς να κρατούν ανακατασκευές της κατανομής της γαλαξιακής σκόνης στη γειτονιά του ηλιακού μας συστήματος, τρισδιάστατα εκτυπωμένες σε διαφανές υλικό.