Κριμιζής στο CNN Greece: Τα ευρήματα του Voyager 2 ανατρέπουν σημαντικές θεωρίες για το Διάστημα
Πηγή: AP / NASA

Στις 4 Νοεμβρίου 2019 η επιστημονική κοινότητα έλαβε γνώση για ένα από τα σημαντικότερα επιτεύγματα στην Ιστορία της Φυσικής Πλασμάτων και της Αστροφυσικής, άρρηκτα συνδεδεμένο με την ανθρώπινη γνώση για το Διάστημα. Το διαστημικό σκάφος Voyager 2 της Αμερικανικής Υπηρεσίας Διαστήματος (NASA), πέρασε με ταχύτητα 61.200 χλμ./ώρα το σύνορο ανάμεσα στην ηλιόσφαιρα και το διαστρικό ή μεσοαστρικό διάστημα, ευρισκόμενο περίπου 18,2 δισ. χλμ. μακριά από τη Γη.

Είχε προηγηθεί το Voyager 1, που είχε «δραπετεύσει» από την ηλιακή επικράτεια στις 25 Αυγούστου 2012. 

Το CNN Greece μίλησε για το σπουδαίο αυτό γεγονός, με έναν επιφανή ακαδημαϊκό που έχει ασχοληθεί επισταμένως με τις διαστημικές αποστολές Voyager. Ο επικεφαλής του Γραφείου Διαστημικής Έρευνας και Τεχνολογίας και μέλος της Ακαδημίας Αθηνών, Σταμάτης Κριμιζής, εξηγεί πώς τα ευρήματα του Voyager 2, έρχονται να αλλάζουν μια για πάντα όσα γνωρίζαμε μέχρι τώρα για το Διάστημα, αλλά και πώς ανατρέπονται θεωρίες για το ηλιακό μας σύστημα αλλά και το γαλαξία που το περιβάλλει.

Προ ημερών, τόσο ο δρ. Κριμιζής όσο και ο συνεργάτης του στην Ακαδημία Αθηνών, Κωνσταντίνος Διαλυνάς, έδωσαν στη δημοσιότητα τα πρώτα στοιχεία που έστειλε το Voyager 2. 

Το διαστημικό σκάφος διήλθε την ηλιόπαυση, το εξωτερικό όριο όπου σταματούν τα φορτισμένα σωματίδια του ηλιακού «ανέμου», ο οποίος «φυσάει» με πολύ μεγάλη ταχύτητα έως εκεί που φθάνουν τα σύνορα της λεγόμενης ηλιόσφαιρας (η βαρυτική επίδραση του Ήλιου εκτείνεται αρκετά πέρα από την ηλιόπαυση, έως τουλάχιστον το Νέφος Όορτ).

 stamatis krimizis

Ο δρ. Σταμάτης Κριμιζής (Πηγή: INTIME NEWS - ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ ΤΖΑΜΑΡΟΣ)

Η Ακαδημία Αθηνών συμμετέχει ενεργά στην έρευνα των ορίων του ηλιακού μας συστήματος μέσω των ερευνητών του Γραφείου Διαστημικής Έρευνας και Τεχνολογίας, με επικεφαλής τον κ. Κριμιζή, ο οποίος είναι από την έναρξη της αποστολής επικεφαλής του οργάνου LECP στα Voyager 1και Voyager 2, και επίτιμος επικεφαλής του πειράματος MIMI του διαστημοπλοίου Cassini (η αποστολή Cassini ολοκληρώθηκε στις 15Σεπτεμβρίου 2017).

Η συνέντευξη του Σταμάτη Κριμιζή στο CNN Greece

- Κύριε Κριμιζή, τι σηματοδοτεί αυτό το ιστορικό γεγονός, το ότι δηλαδή το Voyager 2 βρίσκεται στο μεσοαστρικό χώρο;

Το Voyager 2 είναι το δεύτερο διαστημόπλοιο, το οποίο βγαίνει από την περιοχή του ηλιακού μας συστήματος στο Γαλαξία και αυτό δεν πρόκειται να συμβεί πέρα από τα 25 – 30 χρόνια, γιατί δεν υπάρχει άλλη αποστολή η οποία να κατευθύνεται προς το Γαλαξία.

Υπάρχει μόνο η αποστολή του New Horizons, που πέρασε από τον Πλούτωνα και σιγά – σιγά προχωρεί προς το απώτερο ηλιακό σύστημα. Δηλαδή, δεν έχει δυνατότητα να μεταφέρει δεδομένα στη Γη από τόσο μακριά όσο το Voyager. Επομένως, θα τον χάσουμε πριν να φτάσει περίπου στη μισή απόσταση που έχει φτάσει το Voyager 1.

To Voyager 2 είναι μια σημαντική, κατά κάποιο τρόπο, βελτιωμένη έκδοση σε σύγκριση με το Voyager 1, γιατί έχει ένα παραπάνω όργανο που λειτουργεί και μετράει την ροή του ηλιακού πλάσματος κατευθείαν από την ηλιόσφαιρα, την ατμόσφαιρα του Ήλιου, δηλαδή, μέχρι το διαστρικό χώρο. Το Voyager 1 είχε αυτό το όργανο, αλλά δεν λειτουργούσε.

Η ανατροπή μιας θεωρίας

- Διαπιστώνουμε ξαφνικά ότι από τις μετρήσεις που έκαναν τα όργανα του Voyager 2, έχουμε κάποια πολύ σημαντικά στοιχεία σε ό,τι αφορά το ηλιακό πλάσμα και το γαλαξία μας; Ποια στοιχεία είναι αυτά;

Πριν να φτάσουν το Voyager 1 και το Voyager 2 τόσο μακριά από τον Ήλιο μας και να περάσουν το σύνορο ανάμεσα στην ατμόσφαιρα του Ήλιου (σ.σ. την ηλιόσφαιρα) και το γαλαξία, είχαμε μόνο μοντέλα και τα διάφορα αυτά μοντέλα έκαναν προβλέψεις για την απόσταση του συνόρου αυτού από τη Γη, εάν επηρεάζεται το σύνορο αυτό από τις διακυμάνσεις που δημιουργούνται από τον ηλιακό άνεμο (σ.σ. τον άνεμο που εκπέμπει ο Ήλιος από ιόντα και ηλεκτρόνια που ταξιδεύουν στο Διάστημα με μια ταχύτητα 1,5 εκατ. χλμ./ώρα).

Τότε, λοιπόν, δεν ξέραμε πολλά πράγματα από παρατηρήσεις, διότι δεν είχε πάει ποτέ κάποιο διαστημόπλοιο προς τα εκεί. Αυτό που μάθαμε πρώτα – πρώτα ήταν ότι το σύνορο αυτό ανάμεσα στην ατμόσφαιρα του Ήλιου και το γαλαξία ήταν πολύ πιο μακριά απ’ ό,τι νόμιζαν οι θεωρητικοί.

Τελικώς, αποδείχτηκε πως το σύνορο από το Voyager 1 ήταν γύρω στα 18,2 δισ. χλμ. από τη Γη και περιμέναμε, σύμφωνα με αυτά τα μοντέλα, ότι το Voyager 2 θα ξεπερνούσε αυτό το ίδιο σύνορο, αλλά σε μια πολύ διαφορετική απόσταση, διότι το μεν πρώτο πέρασε όταν η δραστηριότητα του Ήλιου ήταν στο μέγιστο, ενώ το Voyager 2 πέρασε, όταν η δραστηριότητα του Ήλιου ήταν στο ελάχιστο. Παρά ταύτα, όμως, απεδείχθη ότι σχεδόν και τα δύο πέρασαν αυτό το σύνορο στην ίδια απόσταση. Όλα αυτά τα χρόνια, τα διάφορα μοντέλα έλεγαν κάτι τελείως διαφορετικό αναφορικά με τη δραστηριότητα του Ήλιου.

Για να το καταλάβουμε αυτό, θα πρέπει να αντιληφθούμε πως ο Ήλιος παράγει ένα είδος «τσουνάμι» - ας το πούμε παλιρροϊκό κύμα ηλιακής ενέργειας -  το οποίο φεύγει από τον Ήλιο με ταχύτητες 2-3 εκατ. χλμ./ώρα και μετά από ένα χρόνο και 14 μήνες φτάνει εκεί που βρίσκονται αυτοί τη στιγμή οι Voyagers.

Μάθαμε, λοιπόν, με το Voyager 1 ότι αυτό το «τσουνάμι» ξεπερνάει το σύνορο και τα διάφορα μοντέλα έλεγαν πως αν συμβεί κάτι τέτοιο, τότε το σύνορο θα μετατοπίζεται ολοένα και περισσότερο προς τα έξω και όταν το «τσουνάμι» περάσει προς τα έξω, τότε το σύνορο θα επιστρέφει σε μια κοντινότερη απόσταση.

Όμως, αυτό που βρήκαμε τώρα, τουλάχιστον τα δύο σημεία που περάσαμε το σύνορο με το Voyager 1 και το Voyager 2, αποδεικνύει ότι η παραπάνω θεωρία δεν συμβαίνει: Η ακτίνα, δηλαδή, του συνόρου ανάμεσα στην ηλιόσφαιρα και το γαλαξία είναι σταθερή, γύρω στα 18 δισ. χιλιόμετρα.

Για να σας πω πόσο απλοϊκές ήταν οι θεωρίες μας πριν από 30 – 40 χρόνια, ορισμένα από τα μοντέλα έλεγαν ότι αυτό το όριο είναι στην περιοχή του πλανήτη Δία, δηλαδή περίπου 750 εκατ. χλμ. μακριά από τον Ήλιο. Τελικώς, απεδείχθη ότι όχι μόνον ήταν πέρα από το Δία και από τον Κρόνο και από τον Ουρανό και από τον Ποσειδώνα και από τον Πλούτωνα, αλλά ήταν τρεις φορές ακόμα πιο μακριά κι από εκεί που βρίσκεται ο Πλούτωνας σήμερα. Πέσαμε έξω πάρα πολύ και τώρα πλέον οι θεωρητικοί προσπαθούν να καταλάβουν, γιατί συμβαίνει αυτό. Αυτή ήταν και η πρώτη μεγάλη έκπληξη.

Η δεύτερη και εξίσου σημαντική έκπληξη ήταν ότι το μαγνητικό πεδίο μέσα και έξω από το σύνορο ανάμεσα στην ηλιακή ατμόσφαιρα και το Γαλαξία δεν άλλαξε κατεύθυνση. Αυτό συνεπάγεται ότι δεν ξέρουμε πώς ακριβώς λειτουργεί η Φυσική στα σύνορα δύο συγκρουόμενων «ανέμων», του γαλαξιακού ανέμου που σπρώχνει το Ηλιακό μας Σύστημα και του ηλιακού ανέμου που σπρώχνει προς την αντίθετη κατεύθυνση.

1

Η Φύση έχει μεγαλύτερη φαντασία από την ανθρώπινη νόηση

- Θα μπορούσαμε να πούμε ότι πλέον είμαστε σε «αχαρτογράφητα νερά» αναφορικά με τη μελέτη του Γαλαξία μας;

Είμαστε σε «αχαρτογράφητα νερά» τα τελευταία 20 χρόνια (γέλια)! Αλλά οι εξελίξεις ήταν σχετικώς προβλέψιμες, όμως αυτό συνέβαινε, επειδή δεν είχαμε φτάσει στο σύνορο. Κι όταν αρχίσαμε να περνάμε τα σύνορα και με το Voyager 1 και με το Voyager 2 είχαμε συνεχείς εκπλήξεις κι αυτές συνεχίστηκαν.

Video: Ιδού ο νέος χάρτης του Γαλαξία

Το τρίτο σημαντικό εύρημα είναι πως όταν περάσαμε το σύνορο με το Voyager 1, το ηλιακό υλικό εξαφανίστηκε παντελώς. Με τους μετρητές μας είχαμε για παράδειγμα μια μέτρηση 1.000 και ξαφνικά έπεσε κάτω από 1, δηλαδή σε σημείο που δεν μπορούσαμε να το μετρήσουμε πια. Αντίθετα, με το Voyager 2, ναι μεν η μέτρηση ηλιακού ίχνους έπεσε από το 1.000, αλλά δεν πήγε κατευθείαν στο 1. Πήγε, αρχικά στο 500, μετά στο 300, μετά στο 100 και μετά από τρεις μήνες σχεδόν εξαφανίστηκε. Αυτό είναι κάτι το οποίο δεν το περιμέναμε.

Γι’ αυτό και είπα προηγουμένως ότι τα διάφορα μοντέλα, τα οποία έχουμε, όχι μόνο δεν είναι τέλεια, αλλά μπορεί να έχουν και βασικά προβλήματα με τη Φυσική των Πλασμάτων (Plasma Physics), στα όρια του ηλιακού μας συστήματος με τον γαλαξία. Όπως έχω κι εγώ συνειδητοποιήσει όλα αυτά τα χρόνια, η Φύση έχει πολλή μεγαλύτερη φαντασία απ’ ό,τι έχουν τα διάφορα μοντέλα που κατασκευάζουμε, για να την εξηγήσουμε. Απλώς έχουμε αποτύχει επανειλημμένως ως προς το να προβλέψουμε πώς λειτουργεί.

SOLAR TSUNAMI

Καλλιτεχνική απεικόνιση της Ηλιόσφαιρας που παρουσιάζει συνοπτικά τη δομή και τη θέση των δυναμικών επιφανειών (κρουστικό κύμα παύσης-TS, ηλιόπαυση-HP κ.λπ.), όπως αυτές εντοπίζονται από τα επιστημονικά όργανα των διαστημοπλοίων Voyager1και2. ΟΉλιος βρίσκεταιστο κέντρο,ενώ τόσοτο Voyager1(πάνω), όσοκαιτο Voyager2(κάτω) έχουν περάσει πλέον στο μεσοαστρικό χώρο. (Credit: Krimigis et al. 2019- https://www.nature.com/articles/s41550-019-0927-4)

Το μυστήριο των κοσμικών ακτίνων

- Ποιες είναι οι δικές σας ελπίδες σχετικά με τα ευρήματα του Voyager; Τι θα πρέπει να περιμένουμε από εδώ και στο εξής;

Θα πρέπει να αναφερθώ εκ νέου στα μοντέλα που είχαμε. Υποτίθεται πως όταν περνούσαμε αυτό το σύνορο ανάμεσα στην ηλιόσφαιρα και το γαλαξία, ο γαλαξίας θα ήταν σα μια γαληνεμένη θάλασσα, θα ήταν όλα σε νηνεμία, η οποία δεν θα διαταράσσονταν με τίποτα.

Και αυτό που ήδη έχουμε μάθει από το Voyager 1 είναι ότι η εκτόξευση τεραστίων μαζών από τον Ήλιο που κινούνται με μεγάλη ταχύτητα σαν τσουνάμι στο διαπλανητικό χώρο και πλέον έχουμε μάθει ότι φτάνουν στο όριο με το γαλαξία, το ξεπερνούν και επηρεάζουν τις κοσμικές ακτίνες στο διαστρικό χώρο.

Οι κοσμικές ακτίνες υπάρχουν εκεί δεκάδες εκατομμύρια χρόνια από τις εκρήξεις υπερκαινοφανών αστέρων (supernovae) που είχαν συμβεί και κατευθύνονται προς όλες τις κατευθύνσεις, δηλαδή σφαιρικά. Άξαφνα, βλέπουμε τώρα ότι όταν προφανώς περάσει αυτό το «τσουνάμι» από το ηλιακό μας σύστημα στο γαλαξία, οι κοσμικές ακτίνες το «ξέρουν» και αρχίζουν και ελαττώνονται, όταν κινούνται σε κατεύθυνση που είναι κάθετη προς το μαγνητικό πεδίο του Γαλαξία.

Το πώς το «ξέρουν» αυτό οι κοσμικές ακτίνες είναι κάτι το μυστήριο. Και μετά από ένα χρόνο ελάττωσης, επιστρέφουν πάλι σε μια κατάσταση που έρχονται σε ίσες ποσότητες από όλη τη σφαίρα. Έρχεται, λοιπόν, το επόμενο «τσουνάμι» και αλλάζει πάλι η κατεύθυνσή τους και ελαττώνονται κάθετα προς το μαγνητικό πεδίο. Δεν υπάρχει θεωρία που να μπορεί να το εξηγήσει αυτό και προσπαθούμε κι εμείς να κάνουμε τις μετρήσεις και να δούμε πόσο μακριά θα συνεχιστεί αυτού του είδους η δραστηριότητα. Περιμένουμε δε ότι αργά ή γρήγορα θα πρέπει να φτάσουμε σε ένα σημείο στο Γαλαξία που να έχουμε αυτή τη νηνεμία.

Αλλά ακόμα δεν φτάσαμε σ’ αυτή και το Voyager 1 είναι σε μια απόσταση 22 δισ. χλμ. από τη Γη, δηλαδή περάσαμε το σύνορο και είμαστε τώρα 4 δισ. χλμ. πιο μακριά από αυτό και παρά ταύτα συνεχίζουμε να βλέπουμε την επιρροή των «τσουνάμι» μέσα στο Γαλαξία.

Και μετά την αποστολή Voyager τι...

- Δεν θα μπορούσα να μη σας ρωτήσω για το τι θα γίνει σε πέντε χρόνια από σήμερα, όταν τα καύσιμα των Voyager θα τελειώσουν; Τι θα συμβεί;

Δυστυχώς από εκεί και πέρα θα έχουμε μία απόλυτη σιγή, διότι ναι μεν το Voyager 1 και το Voyager 2 θα συνεχίσουν να κινούνται με την ίδια ταχύτητα και στην ίδια κατεύθυνση – το Voyager 1 κινείται γύρω στις 61.200 χλμ./ώρα μακριά από το Ηλιακό μας Σύστημα – επί εκατομμύρια και δισεκατομμύρια χρόνια, αλλά μετά από πέντε χρόνια δεν θα έχουμε τη δυνατότητα επικοινωνίας μαζί τους. Αυτό συμβαίνει επειδή η πηγή ενέργειας που έχουμε και στα δύο διαστημόπλοια είναι από ραδιενεργό πλουτώνιο (το ισότοπο Pu238) και έχει χάσει την ακτινοβολία του και έχει φτάσει πιο χαμηλά από το μισό, από τον καιρό που εκτοξεύσαμε το διαστημόπλοιο.

Επομένως, χάνουμε την πηγή ενέργειας και το διαστημόπλοιο θα «παγώσει» κατά κάποιο τρόπο, αλλά θα συνεχίσει να κινείται προς αυτή την κατεύθυνση και σε 40.000 χρόνια θα έχει φτάσει σε έναν άλλο αστερισμό που λέγεται «Καμηλοπάρδαλη» (Camilopardalis) και θα περάσει πολύ κοντά από έναν από τους ήλιους του αστερισμού αυτού. Θα συνεχίσει, όμως, να κινείται.

Video: Voyager: 40 χρόνια διαστημικής εξερεύνησης

Ξέρετε, το Διάστημα είναι, βασικά, κενό, δεν έχει πολύ υλικό, δεν έχει πολλά σώματα, με τα οποία να γίνει κάποια σύγκρουση και επομένως οι πιθανότητες για να συναντήσει και το Voyager 1 και το Voyager 2 κάποιο ουράνιο σώμα που να συγκρουστεί και να καταστραφεί, είναι ελάχιστες, σχεδόν μηδενικές.

Το θέμα είναι με τι θα αντικαταστήσουμε τις αποστολές του Voyager, κι αυτό που κοιτάμε τώρα είναι να προετοιμάσουμε μια νέα αποστολή, η οποία να κινείται πέντε με έξι φορές πιο γρήγορα σε σύγκριση με τα Voyager 1 και 2. Δηλαδή αντί να κινείται με 61.200 χλμ./ώρα, να φτάνει σε ταχύτητα τα 350.000 χλμ./ώρα και με αυτή την ταχύτητα θα μπορέσει να ταξιδέψει πολύ πιο μακριά και θα φτάσουμε σε ένα σημείο μετά από πολλά χρόνια που θα συνεχίσουμε να έχουμε επικοινωνία. Ωστόσο, η απόσταση της επικοινωνίας θα είναι πλέον 150 δισ. χιλιόμετρα, ενώ με τα Voyager τώρα έχουμε φτάσει τα 22 δισ. χιλιόμετρα.

Αυτό σχεδιάζουμε πλέον, μας έχει χρηματοδοτήσει η NASA στο εργαστήριό μας, το John Hopkins, να σχεδιάσουμε αυτή τη διαστρική αποστολή.

- Πότε πιστεύετε ότι θα ξεκινήσει αυτή η νέα αποστολή, κύριε Κριμιζή;

Πρώτα – πρώτα θα πρέπει να αποδείξουμε ότι είναι δυνατό να κάνει κανείς κάτι τέτοιο και να ταξιδέψει με τέτοια ταχύτητα κι αυτό ακόμη δεν το έχουμε αποδείξει. Τώρα αρχίσαμε τη δραστηριότητά μας και τελικά θα παραδώσουμε τη μελέτη το 2022.

Ωστόσο, εάν γίνει μια εκτόξευση και θα είναι επιτυχής, συζητάμε για το 2030. Εγώ, βέβαια, δεν περιμένω να βρίσκομαι στη ζωή ακόμη (γελάει), αλλά η ομάδα μου και οι συνάδελφοί μου που είναι πολύ πιο νέοι, θα έχουν βρει κάποιο τρόπο, για να υλοποιηθεί μια τέτοια αποστολή.

 

Διαβάστε επίσης