Η μεγάλη ανατροπή: Από τα νεφελώματα στους γαλαξίες

 

Στις αρχές του προηγούμενου αιώνα πραγματοποιήθηκε μια από τις μεγαλύτερες ανατροπές στην αστροφυσική και την κοσμολογία

συγγραφέας: Κωνσταντίνος Κουτσουγιάννης 19 Ιανουαρίου 2023

Πέρα από τον Γαλαξία μας, στο σύμπαν υπάρχει ένας τεράστιος αριθμός άλλων γαλαξιών, κάτι το οποίο δεν ήταν άμεσα αντιληπτό μέχρι και περίπου πριν από έναν αιώνα.

Η ανάγκη για την κατανόηση του σύμπαντος και των δομικών του λειτουργιών φαίνεται ότι άρχισε να κορυφώνεται σημαντικά στα μέσα του 18ου αιώνα, με τον φιλόσοφο Immanuel Kant (1724-1804). Ο Kant διατύπωσε την άποψη ότι ο Γαλαξίας μας είναι ένας πεπερασμένος δίσκος από αστέρια και πως όλα τα αμυδρά και διάχυτα αντικείμενα που φαίνονταν τότε με το τηλεσκόπιο στον νυχτερινό ουρανό μπορεί να ήταν εξαιρετικά απομακρυσμένα συστήματα αστέρων, όμοια του Γαλαξία μας, αλλά πολύ πιο πέρα από τα όριά του. Αυτά τα αντικείμενα ο Kant τα ονόμασε «νησιά-σύμπαντα[1]» (island universes).

Έκτοτε, ξεκίνησε εντατικά η αναζήτηση της πραγματικής φύσης αυτών των «νησιών», στην οποία κυρίαρχο ρόλο έπαιξε η λεπτομερής καταγραφή των αμυδρών και διάχυτων σχηματισμών που παρατηρούνταν στον ουρανό. Ένας από του πιο γνωστούς καταλόγους οφείλεται στον Charles Messier (1730-187) ο οποίος κατέγραψε πάνω από 100 αμυδρά διάχυτα αντικείμενα, για να μην δυσκολεύεται στην ανακάλυψη νέων κομητών, οι οποίοι τον ενδιέφεραν ιδιαίτερα. Πολλά από αυτά, αποδείχτηκε εν καιρώ ότι είναι πράγματι γαλαξίες, όπως ο γαλαξίας της Ανδρομέδας Μ31, ενώ τα υπόλοιπα είναι αστρικά σμήνη και νεφελώματα[2]. Εκείνα τα χρόνια όμως ή φύση όλων αυτών των αντικειμένων δεν ήταν γνωστή και όλα χαρακτηρίζονταν αποκλειστικά ως «νεφελώματα». Ένας ακόμη τέτοιος κατάλογος δημιουργήθηκε από τον αστρονόμο William Herschel (1738-1822), με την διαφορά ότι σε αυτόν ενσωματώθηκαν και «νεφελώματα» του Νοτίου ημισφαιρίου χάρη στην βοήθεια του γιου του, John Herschel.

 

Ο Γαλαξίας μας σύμφωνα με την αναπαράσταση του William Herschel.

Πηγή: “On the Construction of the Heavens. By William Herschel, Esq. FRS.” Philosophical Transactions of the Royal Society of London 75 (1785)

Αργότερα, o αστρονόμος J.L.E. Dreyer (1852-1926) δημοσίευσε το «Νέο Γενικό Κατάλογο» (New General Catalog, γνωστός με τα αρχικά NGC), ο οποίος βασίστηκε σε μεγάλο βαθμό στην προηγούμενη δουλειά της οικογένειας Herschel και περιλάμβανε περίπου 8.000 αστρονομικά αντικείμενα.

Μέχρι τότε, ήταν πρακτικά αδύνατο να ανιχνευθεί κάποια ιδιαίτερη μορφολογία στα αντικείμενα τα οποία παρατηρούνταν, παρά μόνο ο διαχωρισμός σε ελλειπτικό σχηματισμό ή όχι. Έτσι, υπήρχαν τα απλά νεφελώματα και τα ελλειπτικά. Ωστόσο, για πρώτη φορά ανιχνεύθηκε σπειροειδής δομή, σε μερικά από τα νεφελώματα, κάπου στις αρχές του 19ου αιώνα, από τον William Parsons ο οποίος είχε κατασκευάσει το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο της τότε εποχής με διάμετρο 1,8 μέτρα.

 

Το σπειροειδές νεφέλωμα της Ανδρομέδας όπως φωτογραφήθηκε από το παρατηρητήριο του Yerkes κάπου στις αρχές του 19ου αιώνα. Μπορεί στα μάτια μας να είναι ένας γαλαξίας, αλλά τότε η ύπαρξη γαλαξιών ήταν άγνωστη στους ανθρώπους.

Πηγή: Astronomy of To-day, 1910.

Αμέσως άρχισαν να τίθενται διάφορα ερωτήματα σχετικά με το αν τα «σπειροειδή νεφελώματα» βρίσκονταν εντός του Γαλαξία μας ή αν η προέλευσή τους ήταν εξωγαλαξιακή. Τότε ξεκίνησε μια πολύ μεγάλη και ζωηρή συζήτηση, καθώς κάποιοι αστρονόμοι της εποχής πίστευαν πως τα συγκεκριμένα νεφελώματα αποτελούν μέρος του Γαλαξία και άρα βρίσκονται εντός του, ενώ ορισμένοι υποστήριζαν την άποψη του Καντ περί νησιών-συμπάντων. Τελικά, το 1923 ο Edwin Hubble (1889-1953) έδωσε ένα οριστικό τέλος σε αυτές τις διαφωνίες, καθώς ο ίδιος ανακάλυψε την ύπαρξη Κηφείδων μεταβλητών αστέρων στο «νεφέλωμα της Ανδρομέδας» με τη βοήθεια του σημαντικότερου τηλεσκοπίου της εποχής, αυτό του όρους Wilson λίγο έξω από το Los Angeles. Επίσης, από τις μετρήσεις που πραγματοποίησε για την εύρεση της απόστασής τους από εμάς, κατέληξε στο συμπέρασμα ότι βρίσκονταν σε απόσταση πολύ μεγαλύτερη από τις διαστάσεις του Γαλαξία μας και, άρα, έξω από το γαλαξιακό μας σύστημα. Βέβαια, υπήρξαν αρκετά λάθη στους υπολογισμούς του Hubble, όμως ήταν πλέον σαφές ότι τα σπειροειδή νεφελώματα και αρκετά από τα υπόλοιπα παρατηρούμενα νεφελώματα ήταν τελικά -τα τότε αποκαλούμενα- νησιά-σύμπαντα, δηλαδή, γαλαξίες. 

Για την ολοκλήρωση του συγκεκριμένου κειμένου χρησιμοποιήθηκε ως κύρια πηγή το βιβλίο Astronomy of To-day του Cecil G. Dolmage, 1910, καθώς και οι πανεπιστημιακές σημειώσεις της Β. Τσικούδη, 1995.

________________________________________

[1] Με τη σύγχρονη ορολογία αποκαλούνται γαλαξίες.

[2] Τα παλιά χρόνια, ο όρος «νεφέλωμα» χρησιμοποιούνταν για να περιγράψει οποιαδήποτε διάχυτη μορφολογία στο νυχτερινό ουρανό. Σήμερα με τη λέξη αυτή αναφερόμαστε στα νέφη σκόνης και αερίου.