H απίθανη σχέση της Μεγάλης Έκρηξης με τις κουτσουλιές. How Two Pigeons Helped Scientists Confirm the Big Bang Theory

Ένα ζευγάρι περιστέρια που είχε φωλιάσει σε κεραία για την καταγραφή μικροκυμάτων από τον ουρανό, οδήγησε τους ειδικούς στην ηχώ του «Μπιγκ Μπανγκ». Η παγίδα που χρησιμοποιήθηκε για τη σύλληψη των ιπτάμενων καταληψιών έχει ιστορική αξία. For decades, astronomers had debated how the universe began. Then, in 1964, they had their "Eureka!" moment. A pigeon trap, on view at the Air and Space Museum, used by Nobel Prize winners Penzias and Wilson to remove the birds roosting in the radio antenna's large horn. Credit: NASM/SI, Loan from Robert Wilson

Ήταν στις αρχές της δεκαετίας του 1960 όταν δύο αστρονόμοι στις ΗΠΑ προσπαθούσαν να μετρήσουν πόσο φωτεινός είναι στην πραγματικότητα ο «μαύρος» νυχτερινός ουρανός. Αυτό που τελικά θα ανακάλυπταν ήταν η πρώτη άμεση επιβεβαίωση της θεωρίας της Μεγάλης Έκρηξης. Στην αρχή, όμως, οι δύο ερευνητές νόμιζαν ότι το σήμα ερχόταν από τις κουτσουλιές δύο ανεπιθύμητων εισβολέων.

Οι Πενζίας και Γουίλσον πάνω στη Holmdel Horn Antenna, με την οποία πραγματοποίησαν τη σημαντικότερη ανακάλυψή τους. The 15 meter Holmdel horn antenna at Bell Telephone Laboratories in Holmdel, New Jersey was built in 1959 for pioneering work in communication satellites for the NASA ECHO I. The antenna was 50 feet in length and the entire structure weighed about 18 tons. It was comprised of aluminum with a steel base. It was used to detect radio waves that bounced off Project ECHO balloon satellites. The horn was later modified to work with the Telstar Communication Satellite frequencies as a receiver for broadcast signals from the satellite. In 1964, radio astronomers Robert Wilson and Arno Penzias discovered the cosmic microwave background radiation with it, for which they were awarded the 1978 Nobel prize in physics. In 1990 the horn was dedicated to the National Park Service as a National Historic Landmark.

Ο Ρόμπερτ Ουίλσον και ο Άρνο Πένζιας, μετέπειτα νομπελίστες, εργάζονταν στο Νιού Τζέρσεϊ με μια γιγάντια κεραία σε σχήμα κέρατου, σχεδιασμένη να καταγράφει μικροκύματα από τον ουρανό.

Το 1964, το ερευνητικό δίδυμο άκουσε για πρώτη φορά το περίεργο σήμα, υπέθεσε όμως ότι επρόκειτο για παρεμβολές από επίγειες πηγές μικροκυμάτων. Μήπως ήταν ραδιοκύματα από τη Νέα Υόρκη; Ίσως ο απόηχος κάποιας πυρηνικής δοκιμής; Μήπως προερχόταν από τις ζώνες ακτινοβολίας Βαν Άλεν που περιβάλλουν τη Γη;

«Είχα μεγάλη εμπειρία στην επίλυση πρακτικών προβλημάτων σε ραδιοτηλεσκόπια» λέει ο Ουίλσον σε άρθρο του Smithsonian.com. «Αρχίσαμε να ψάχνουμε αν υπήρχε κάτι στον εξοπλισμό ή στο περιβάλλον που θα μπορούσε να προκαλεί τον ηλεκτρομαγνητικό θόρυβο».

Και τότε, οι δύο αστρονόμοι ανακάλυψαν έναν νέο ύποπτο. Ή μάλλον δύο: ένα ζευγάρι περιστέρια είχε φωλιάσει μέσα στην κεραία και την είχε γεμίσει κουτσουλιές, οι οποίες θα μπορούσαν να έχουν σχέση με τον περίεργο θόρυβο.

Οι δύο καταληψίες τελικά συνελήφθησαν με ειδική παγίδα και εστάλησαν σε έναν εκτροφέα περιστεριών μακριά από το εργαστήριο, ενώ η ίδια η κεραία καθαρίστηκε προσεκτικά από τις κουτσουλιές.

Κι όμως, τα περίεργα σήματα δεν σταμάτησαν. Και αφού πέρασαν ένα χρόνο αποκλείοντας κάθε πιθανή πηγή παρεμβολών, οι αστρονόμοι κατάλαβαν τι ήταν στην πραγματικότητα το περίεργο σήμα: ήταν κατά κάποιο τρόπο η ηχώς του «Μπιγκ Μπανγκ».

Οι κοσμολόγοι είχαν βάλει στο τραπέζι την ιδέα της Μεγάλης Έκρηξης όταν συνειδητοποίησαν ότι το Σύμπαν διαστέλλεται - κάτι που υποδείκνυε ότι όλα πρέπει να ξεκίνησαν στο παρελθόν από ένα σημείο.

Ψίθυρος από το μακρινό... παρελθόν

The Cosmic Microwave Background (CMB) radiation tells us the age and composition of the universe and raises new questions that must be answered. See how the Cosmic Microwave Background works and can be detected here. Credit: Karl Tate, SPACE.com

Την εποχή που εργάζονταν στο Νιού Τζέρσεϊ οι δύο αστρονόμοι, ο αμερικανός φυσικός Ρόμπερτ Ντικ διατύπωσε τη θεωρία ότι, αν το Σύμπαν είχε γεννηθεί όντως σε μια Μεγάλη Έκρηξη, η έκρηξη αυτή θα είχε αφήσει ένα ίχνος, έναν ψίθυρο από το μακρινό παρελθόν, που θα παρέμενε ορατό μέχρι σήμερα.

Το ίχνος αυτό είναι η λεγόμενη Μικροκυματική Ακτινοβολία Υποβάθρου, ή CMB, την οποία είχαν καταγράψει για πρώτη φορά οι Ουίλσον και Πένζιας.

Η ακτινοβολία αυτή, η οποία καταφθάνει διαρκώς στη Γη από ολόκληρο τον ουράνιο θόλο, είναι ουσιαστικά το απόφωτο μιας λάμψης που γέμισε τα πάντα όταν το Σύμπαν έγινε ξαφνικά διαφανές περίπου 380.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Το 1978, οι Ουίλσον και Πένζιας τιμήθηκαν με το Νόμπελ Φυσικής για τη μεγάλη ανακάλυψη, η οποία έθεσε τις βάσεις της σύγχρονης κοσμολογίας.

Arno Penzias (left) and Robert Wilson in 1978 outside the Holmdel horn antenna. Credit: Physics Today Collection/AIP/SPL

Σήμερα, η γιγάντια κεραία που χρησιμοποίησαν οι δύο αστρονόμοι παραμένει στη θέση της στο Χόλμντελ Ρόουντ του Νιου Τζέρσεϊ.

Λόγω της ιστορικής αξίας της, η παγίδα με την οποία συνελήφθησαν τα δύο περιστέρια εκτίθεται στον πρώτο όροφο του Μουσείο Αέρος και Διαστήματος του Ιδρύματος Smithsonian στην Ουάσινγκτον.