Ερευνήτρια του Ινστιτούτου Αστροφυσικής του ΙΤΕ χρηματοδοτείται για έρευνα στις υπερμεγέθεις μελανές οπές

Η Μαρία Χαρίση, ερευνήτρια στο πανεπιστήμιο Vanderbilt των ΗΠΑ και προσεχώς επίκουρη καθηγήτρια φυσικής στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Ουάσιγκτον, επελέγη για χρηματοδότηση από το ιδιαίτερα ανταγωνιστικό πρόγραμμα του Ευρωπαϊκού Συμβουλίου Έρευνας ERC Starting Grant. Τα ERC Starting Grants χορηγούνται σε ταλαντούχους νέους επιστήμονες, οι οποίοι έχουν ήδη παραγάγει εξαιρετικό έργο και έχουν τη δυνατότητα να ηγηθούν στο επιστημονικό τους πεδίο.

Η Μαρία Χαρίση θα λάβει χρηματοδότηση ύψους 1,7 εκατομμυρίων ευρώ για πέντε έτη, για να δημιουργήσει μια ερευνητική ομάδα στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής του Ιδρύματος Τεχνολογίας και Έρευνας (ΙΤΕ) με στόχο την ανίχνευση, για πρώτη φορά, διπλών συστημάτων υπερμεγεθών μελανών οπών, οι οποίες εκπέμπουν βαρυτικά κύματα.  

Τα διπλά συστήματα υπερμεγεθών μελανών οπών θεωρείται ότι σχηματίζονται συχνά στο Σύμπαν όταν γαλαξίες συγκρούονται, καθώς κάθε γαλαξίας μεγάλης μάζας έχει μια υπερμεγέθη μελανή οπή στο κέντρο του, με μάζα από μερικά εκατομμύρια μέχρι μερικά δισεκατομμύρια φορές από αυτήν του Ήλιου. Παρόλ’ αυτά, έπειτα από δεκαετίες ερευνών, αυτά τα συστήματα δεν μπορούν να εντοπιστούν από τους επιστήμονες. Ωστόσο, ο εντοπισμός τους αποτελεί  κρίσιμο βήμα προκειμένου να  κατανοήσουμε το πώς οι γαλαξίες και οι υπερμεγέθεις μελανές οπές που βρίσκονται στους πυρήνες τους σχηματίζονται και εξελίσσονται. Στο τελευταίο στάδιο της εξέλιξης τους, αυτά τα διπλά συστήματα εκπέμπουν πολύ έντονη ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία και μπορούν να ανιχνευτούν ως κβάζαρ (είδος εξαιρετικά φωτεινού γαλαξία), των οποίων η φωτεινότητα μεταβάλλεται περιοδικά. Παράλληλα, εκπέμπουν και βαρυτικά κύματα χαμηλής συχνότητας τα οποία μπορούν να παρατηρηθούν από έναν ανιχνευτή γαλαξιακών διαστάσεων τον οποίο μας “προσφέρει δωρεάν” το ίδιο το Σύμπαν. Πρόκειται για τους γνωστούς πάλσαρ, τους περιστρεφόμενους αστέρες νετρονίων, που αποτελούν τα πιο ακριβή ρολόγια της φύσης. Οι αστρονόμοι έχουν αναπτύξει τεχνικές ανάλυσης των παλμών που στέλνουν όλοι αυτοί οι πάλσαρ μαζί, με μία μέθοδο που ονομάζεται συστοιχία χρονομέτρησης πάλσαρ. Καθώς τα βαρυτικά κύματα διαδίδονται στο Σύμπαν και διαπερνούν την περιοχή όπου βρίσκονται οι πάλσαρ, μεταβάλλουν ελάχιστα την απόσταση ανάμεσα σε αυτούς και τη Γη, αλλάζοντας έτσι τον χρόνο άφιξης των παλμών τους, γεγονός που μας επιτρέπει να προσδιορίσουμε την ευρύτερη περιοχή από την οποία προέρχονται. 

Το πρόγραμμα ERC της Μαρίας Χαρίση, συνδυάζοντας τις μετρήσεις αυτές με παρατηρήσεις της μεταβλητότητας όλων των κβάζαρ που βρίσκονται σε αυτήν την ίδια περιοχή, φιλοδοξεί να προσδιορίσει επακριβώς το διπλό σύστημα που εκπέμπει τα βαρυτικά κύματα. Γι’ αυτόν τον σκοπό, η ομάδα θα αναπτύξει καινούργιες τεχνικές μηχανικής μάθησης και θα τις εφαρμόσει σε δεδομένα από πολλά τηλεσκοπία, συμπεριλαμβανομένου και του νέου τηλεσκοπίου Vera Rubin στη Χιλή, που θα αρχίσει να λειτουργεί από το 2024,  όπως επίσης και σε δεδομένα ανίχνευσης βαρυτικών κυμάτων από τις συστοιχίες χρονομέτρησης πάλσαρ των οποίων η ευαισθησία συνεχώς βελτιώνεται.

Αξίζει να σημειωθεί ότι το Ίδρυμα Τεχνολογίας και Έρευνας κατέχει τον μεγαλύτερο αριθμό χρηματοδοτούμενων έργων ERC (40) στην Ελλάδα.  Συγκεκριμένα το Ινστιτούτο Αστροφυσικής του ΙΤΕ, παρά το μικρό του μέγεθος (αριθμεί μόλις 5 ερευνητές και 4 συνεργαζόμενα μέλη ΔΕΠ από το Πανεπιστήμιο Κρήτης), φιλοξενεί τα 4 από τα 5 ERC που έχουν απονεμηθεί στη θεματική περιοχή της αστρονομίας στην Ελλάδα. Το γεγονός αυτό αποτελεί απόδειξη της διεθνούς αναγνώρισης της ποιότητας της έρευνας που επιτελείται στο ΙΤΕ.

Η ανακοίνωση του ERC: https://erc.europa.eu/news-events/news/erc-2023-starting-grants-results

ΒΙΟ

H Μαρία Χαρίση αποφοίτησε από το τμήμα Φυσικής του Αριστοτέλειου Πανεπιστημίου Θεσσαλονίκης. Συνέχισε τις σπουδές της στην αστρονομία στο πανεπιστήμιο Columbia στην Νέα Υόρκη. Πήρε το διδακτορικό της το 2017 ολοκληρώνοντας μια από τις πρώτες μελέτες για την ανίχνευση διπλών συστημάτων υπερμεγεθών μελανών οπών με παρατηρήσεις ηλεκτρομαγνητικών τηλεσκοπίων. Κατόπιν συνέχισε ως μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνια (Caltech) στο Λος Άντζελες με υποτροφία από την επιστημονική ομάδα NANOGrav (North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves), όπου είχε την ευκαιρία να επεκτείνει την ερευνά της σε μελέτες βαρυτικών κυμάτων που εκπέμπονται από αυτά τα διπλά συστήματα. Τώρα εργάζεται ως μεταδιδακτορική υπότροφος στο Πανεπιστήμιο Vanderbilt στο Nashville όπου έχει πρωτοπορήσει του συνδυασμού δεδομένων από ηλεκτρομαγνητικά και βαρυτικά κύματα. Είναι ενεργό μέλος διεθνών ομάδων συνεργασίας όπως το NANOGrav, το International Pulsar Timing Array και της ομάδας του τηλεσκοπίου LISA. Θα συνεχίσει την ερευνά της στο ταχέως αναπτυσσόμενο πεδίο “multi-messenger astronomy”, στο Ινστιτούτο Αστροφυσικής  του ΙΤΕ.