3ο βραβείο Νόμπελ σε Έλληνα; Ο Σερραίος φυσικός Δημήτρης Ψάλτης, ο Αϊνστάιν και η μαύρη τρύπα του διαστήματος

Δημήτρης Ψάλτης: Πρόκειται για τον καθηγητή Αστροφυσικής από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα. Ο ίδιος έγινε γνωστός σε όλο τον κόσμο, όταν επιβεβαίωσε τη Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Το έκανε με την ερευνητική ομάδα του, «φωτογραφίζοντας» μια Μαύρη Τρύπα του Διαστήματος.

Το γεγονός αυτό, ενδεχομένως να του δώσει και το φετινό βραβείο Νόμπελ Φυσικής, όπως εξηγεί ο αστροφυσικός Διονύσης Σιμόπουλος, με αναρτησή του στη σελίδα του στο Facebook. Πριν όμως πάμε στην ανάρτηση, ας δούμε ποιος είναι ο κ. Ψάλτης. Επιπλέον, τι έχει πετύχει, σε βαθμό που να θεωρείται ως ο άνθρωπος που θα φέρει στη χώρα μας το τρίτο της βραβείο Νόμπελ. Οι άλλοι δύο ήταν ο Γιώργος Σεφέρης, με το Νόμπελ Λογοτεχνίας το 1963 και ο Οδυσσέας Ελύτης, 16 χρόνια αργότερα, το 1979.

Έλληνας της διασποράς είναι ο Σερραίος στην καταγωγή Δημήτρης Ψάλτης. Είναι επίσης καθηγητής Αστρονομίας και Φυσικής του Πανεπιστημίου της Αριζόνα. Διαδραμάτισε κομβικό ρόλο στο μεγάλο «Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων» (Event Horizon Telescope-EHT). Πήρε την πρώτη εικόνα από μια μαύρη τρύπα. Η τερατώδης μαύρη τρύπα, στον γαλαξία Μessier 87, έχει διάμετρο περίπου 40 δισεκατομμυρίων χιλιομέτρων (τρία εκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τη Γη). Επίσης, βρίσκεται σε απόσταση 500 εκατομμυρίων τρισεκατομμυρίων χιλιομέτρων.

Η μαύρη τρύπα και η Θεωρία της Σχετικότητας

Ο Δημήτρης Ψάλτης και οι συνεργάτες του ανέλαβαν να εξετάσουν κατά πόσο η εικόνα της μαύρης τρύπας επαληθεύει τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν. Γι’ αυτό το σκοπό ανέπτυξαν τα σχετικά «τεστ». Επιπλέον, κατέληξαν στη σημαντική διαπίστωση ότι ο Αϊνστάιν για μια ακόμη φορά δικαιώθηκε. Αυτό, διότι η εικόνα της μαύρης τρύπας τελικά ταιριάζει πολύ καλά στις προσομοιώσεις που είχαν προηγηθεί με βάση τη θεωρία.

«Το Τηλεσκόπιο ΕΗΤ για πρώτη φορά μας επέτρεψε να ελέγξουμε τις προβλέψεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν γύρω από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες στα κέντρα γαλαξιών. Το μέγεθος και η σκιά (σ.σ. της μαύρης τρύπας του γαλαξία Μ87 που φωτογραφήθηκε) επιβεβαιώνει τις ακριβείς προβλέψεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Αυξάνει έτσι την εμπιστοσύνη μας σε αυτή τη θεωρία που έχει κλείσει ένα αιώνα. Η απεικόνιση μιας μαύρης τρύπας είναι μόνο η αρχή της προσπάθειας μας να αναπτύξουμε νέα εργαλεία. Αυτά θα μας επιτρέψουν να ερμηνεύσουμε τα άκρως πολύπλοκα δεδομένα της φύσης» είχε δηλώσει σχετικά ο Δημήτρης Ψάλτης.

Από το 2003 διδάσκει στο Πανεπιστήμιο της Αριζόνα. Σήμερα είναι καθηγητής Αστρονομίας και Φυσικής στο συγκεκριμένο Πανεπιστήμιο. Οι έρευνές του εστιάζονται στον έλεγχο της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Αϊνστάιν σε κοσμική κλίμακα. Μελετά κυρίως τις μαύρες τρύπες και τους αστέρες νετρονίων. Ο κ. Ψάλτης ασχολείται με το Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων από τα πρώτα στάδιά του. Με την ερευνητική ομάδα του, ανέπτυξε τα τεστ της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, που το τηλεσκόπιο ΕΗΤ πραγματοποιεί. Επίσης, έχει αναπτύξει αλγόριθμους προσομοίωσης σε υπολογιστές. Αυτοί προέβλεψαν εκ των προτέρων πώς θα μοιάζουν οι πρώτες εικόνες από τις μαύρες τρύπες.

Δημήτρης Ψάλτης: Η Θεωρία της Σχετικότητας και ο ρόλος του

Η Θεωρία της Σχετικότητας, πολύ επιγραμματικά, είναι ένα επιστημονικό εργαλείο για την ερμηνεία του σύμπαντος. Του πως λειτουργεί ο κόσμος. Κατά λογική συνεπαγωγή, ένα εργαλείο για την επίλυση του προαιώνιου αινίγματος της ανθρωπότητας. Δηλαδή, σχετικά με την καταγωγή των πάντων.

Αξιοποιώντας την πρόοδο των συναφών προς την αστροφυσική και την κοσμολογία επιστημών, αλλά και της τεχνολογίας των υπολογιστών χάρη στην οποία είναι εφικτή σήμερα η επεξεργασία δεδομένων ασύλληπτα μεγάλου όγκου (big data), ο Δημήτρης Ψάλτης και οι συνεργάτες του, διαχειρίστηκαν τα ευρήματα του «Event Horizon Telescope» («Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων»). Ο Ορίζοντας Γεγονότων είναι οτιδήποτε συμβαίνει στην περιφέρεια κάθε Μαύρης Τρύπας του διαστήματος. Για τον παρατηρητή, δηλαδή τον άνθρωπο, στα ακρώτατα όρια των τεχνικών μέσων που διαθέτει σήμερα, ο Ορίζοντας Γεγονότων είναι το κρίσιμο σημείο αναφοράς για την αποτύπωση μιας Μαύρης Τρύπας.

Ο Δημήτρης Ψάλτης είχε εστιάσει στην τελειοποίηση των δοκιμασιών. Δηλαδή, σε εκείνες που υποβάλλεται η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας. Αυτό γίνεται για να διαπιστωθεί η ορθότητά της. Ο Ψάλτης σχεδιάζει και αναπτύσσει υπολογιστικά εργαλεία, καινοτόμα και υψηλών επιδόσεων. Με αυτά οι επιστήμονες μελετούν διάφορα ζητήματα της φυσικής και της αστροφυσικής των Μαύρων Τρυπών και άλλων διαστημικών σωμάτων.

Το γενικό πλαίσιο

Στο γενικότερο πλαίσιο της αποτύπωσης των Μαύρων Τρυπών η ομάδα Ψάλτη από το Πανεπιστήμιο της Αριζόνα ήταν υπεύθυνη για τον συντονισμό των δεδομένων δύο εκ των οκτώ τηλεσκόπιων του προγράμματος. Το ένα ήταν το Submillimeter Telescope (SMT) στο όρος Γκράχαμ της Αριζόνα, το οποίο ήταν και το μόνο επί βορειοαμερικανικού εδάφους. Το δεύτερο ήταν το Τηλεσκόπιο Νοτίου Πόλου (SPT) στην Ανταρκτική.

Υπό την καθοδήγηση του Ψάλτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν υπερ-υπολογιστές, με τους κορυφαίους επεξεργαστές γραφικών της Nvidia οι οποίοι προορίζονται για βιντεοπαιχνίδια και προσομοιωτές εικονικής πραγματικότητας. Χάρη σε αυτούς κατέστη δυνατή η σύνθεση της φωτογραφίας που με τόση υπερηφάνεια ανακοινώθηκε την Τετάρτη 10 Απριλίου, ταυτόχρονα σε 6 διαφορετικές συνεντεύξεις τύπου ανά την υφήλιο.

Προσπαθώντας να απλοποιήσει όσο είναι δυνατόν το αντικείμενό του, ο Δημήτρης Ψάλτης λέει, κατ’ αρχάς, ότι «πριν από δέκα χρόνια η φωτογραφία της Μαύρης Τρύπας και της σκιάς της απλώς δεν ήταν δυνατόν να ληφθεί. Διότι, παρόλο που πρόκειται για ένα φαινόμενο που εξελίσσεται σε μια έκταση όση και ολόκληρου του ηλιακού μας συστήματος, η τεράστια απόσταση που χωρίζει τη Γη από τη συγκεκριμένη Μαύρη Τρύπα (Messier 87 ή Μ87) μετατρέπει την αχανή της διάμετρο σε κάτι που φαίνεται σαν ένα ντόνατ στη επιφάνεια της Σελήνης».

Δημήτρης Ψάλτης: Οι μυστηριώδεις Μαύρες Τρύπες

Η Μ87 απέχει από τη Γη 55 εκατομμύρια έτη φωτός, όπου κάθε έτος φωτός αντιστοιχεί σε περίπου 9,5 τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα. Κι όμως, η συγκεκριμένη Μαύρη Τρύπα θεωρήθηκε ως πιο κοντινή στον πλανήτη μας και άρα η πιο πρόσφορη στη φωτογράφηση. Η δε μάζα της είναι 6.5 δισεκατομμύρια φορές μεγαλύτερη από τον Ήλιο. Σε διάστημα δύο εβδομάδων, ο Ψάλτης και οι συνεργάτες του συνέλεξαν δεδομένα συνολικού όγκου άνω των 5.000 τρισεκατομμυρίων byte, τα οποία και αποθήκευσαν σε 1.000 δίσκους. Σαν αναλογία σε μουσικά αρχεία mp3 υψηλής πιστότητας, θα χρειάζονταν 4.700 χρόνια για να τα ακούσει από το πρώτο έως το τελευταίο κομμάτι.

«Το Τηλεσκόπιο Ορίζοντα Γεγονότων μάς επιτρέπει, για πρώτη φορά, να ελέγξουμε την ορθότητα των υποθέσεων που είχε διατυπώσει ο Αϊνστάιν, στο πλαίσιο της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας σχετικά με τις Μαύρες Τρύπες τύπου supermassive (σσ: με ασύλληπτα υψηλή πυκνότητα μάζας). Οι Τρύπες αυτές βρίσκονται στο κέντρο των γαλαξιών» λέει ο Δημήτρης Ψάλτης. Και τονίζει ότι «όπως αποδείχθηκε, το μέγεθος και το σχήμα της σκιάς, την οποία αποτυπώσαμε στη φωτογραφία, ταιριάζει πάρα πολύ καλά στις προβλέψεις μας. Και αυτό μας τονώνει την εμπιστοσύνη μας στη θεωρία του Αϊνστάιν, έστω και αν την είχε διατυπώσει πριν από έναν αιώνα».

Η ανάρτηση Σιμόπουλου