Πέμπτη, 9 Μαρτίου 2017

Τα κοσμικά κενά φανερώνουν μυστικά του Σύμπαντος

sumpan-diastimaΤο Σύμπαν διαστέλλεται και μάλιστα με επιταχυνόμενο ρυθμό χωρίς όμως να είναι γνωστή η γενεσιουργός αιτία αυτού του φαινομένου. Για το λόγο αυτό, επινοήθηκε από τους επιστήμονες η έννοια της σκοτεινής ενέργειας, μιας αγνώστου μορφής ενέργειας που αντιστοιχεί στο 72% περίπου της συνολικής μάζας και ενέργειας που εμπεριέχονται στο Σύμπαν. Ένα ποσοστό δυσθεώρητο αν αναλογιστεί κανείς πως όλο το ορατό Σύμπαν που παρατηρούμε με τα τηλεσκόπια μας δεν είναι παρά το 4.6% του συνόλου των πραγμάτων που υπάρχουν εκεί έξω, με το υπόλοιπο 23% να αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη.

Όλο το ορατό Σύμπαν που παρατηρούμε με τα τηλεσκόπια μας δεν είναι παρά το 4.6% του συνόλου των πραγμάτων που υπάρχουν εκεί έξω.
 
Ένα από τα επικρατέστερα μοντέλα για την εξήγηση της σκοτεινής ενέργειας είναι η ενσωμάτωσή αυτής της μορφής ενέργειας στις εγγενείς ιδιότητες του κενού χώρου, μία ιδέα που έχει εμφανιστεί ξανά στις εξισώσεις της φυσικής με τη μορφή της κοσμολογικής σταθεράς*.
 
Υπάρχουν όμως και πολλές άλλες ιδέες γύρω από την εξήγηση του φαινομένου της επιταχυνόμενης διαστολής του Σύμπαντος, με μία από αυτές να αναπτύσσεται στο πανεπιστήμιο της Οξφόρδης από τον ερευνητή Δρ. Μάρτιν Σαλέν και τους συνεργάτες τους. Η συγκεκριμένη ομάδα εργάζεται σε ένα μοντέλο όπου στην κοσμολογική σταθερά προστίθεται ένα νέο πεδίο, το οποίο επηρεάζει την πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας και σχετίζεται αντιστρόφως ανάλογα με την τοπική πυκνότητα της συνηθισμένης ύλης.
 
Ο συγκεκριμένος συλλογισμός οδηγεί στην παρατήρηση πως η πυκνότητα της σκοτεινής ύλης μεταβάλλεται με το χρόνο, αφού στα πρώιμα χρόνια της δημιουργίας του Σύμπαντος η πυκνότητα της ύλης ήταν πολύ μεγαλύτερη από τη σημερινή, και συνεπώς η επιρροή της σκοτεινής ενέργειας θα ήταν τότε μηδαμινή, σύμφωνα με τους ερευνητές. Όσο όμως το Σύμπαν διαστελλόταν και η πυκνότητα της ύλης μειωνόταν η σκοτεινή ενέργεια ξεκίνησε να διαδραματίζει ολοένα και πιο σημαντικό ρόλο, με αποτέλεσμα σήμερα να επιταχύνει τη διαστολή του Σύμπαντος.
 
Το καλό νέο είναι πως η νέα αυτή θεωρία μπορεί να επαληθευθεί από παρατηρήσεις αφού προϋποθέτει πως μεγάλες και καθόλου πυκνές περιοχές στο Σύμπαν, τα κοσμικά κενά, θα πρέπει να συμπεριφέρονται διαφορετικά από ότι προβλέπουν θεωρίες που περιέχουν μόνο την κοσμολογική σταθερά. Για την ακρίβεια, όταν περιοχές με μεγάλη πυκνότητα όπως τα γαλαξιακά σμήνη συμπεριφέρονται ως βαρυτικοί φακοί, συγκεντρώνοντας την ακτινοβολία γύρω τους όπως και ένα μεγεθυντικός φακός συγκεντρώνει τις ακτίνες του Ήλιου, έτσι και τα κοσμικά κενά θα πρέπει να στρέφουν το φως μακριά όπως ένας κοίλος φακός, ένα φαινόμενο που μπορεί να παρατηρηθεί με τα σύγχρονα μέσα.
 
Μια ακόμη πρόβλεψη της θεωρίας είναι πως το γκραβιτόνιο*, το σωματίδιο που είναι υπεύθυνο για τη βαρύτητα, θα έχει και μία μικρή μάζα, κάτι που βρίσκεται σε ευθεία αντίθεση με τις σημερινές αντιλήψεις, και που σημαίνει πως εάν η συγκεκριμένη θεωρία ευσταθεί θα οδηγήσει σε μία νέα θεωρία βαρύτητας.
 
Θετικό στοιχείο για τους ερευνητές είναι πως τον περασμένο Σεπτέμβριο μία αστρονομική ομάδα είχε ανακοινώσει τα πρώτα ευρήματα απο-μεγένθυσης από κοσμικά κενά. Ωστόσο τα δεδομένα αυτά δεν είναι αρκετά για να βοηθήσουν τους επιστήμονες να αποφανθούν υπέρ της Γενικής Σχετικότητας ή υπέρ μιας θεωρίας με γκραβιτόνια που έχουν μάζα. Νέα όμως παρατηρητήρια και πειραματικές διατάξεις, όπως το ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Ευκλείδης (Euclid) το οποίο αναμένεται να εκτοξευθεί το 2020, θα μπορέσουν να δώσουν οριστικές απαντήσεις στο πρόβλημα.
 
Λεξικό:
Κοσμολογική Σταθερά: όρος που εισήγαγε ο Αϊνστάιν στις εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας, ώστε αυτές να περιγράφουν ένα στατικό Σύμπαν, όπως όριζε η αντίληψη της εποχής. Όταν μετέπειτα ανακαλύφθηκε από τον Χαμπλ η διαστολή του Σύμπαντος, ο Αϊνστάιν την αποκάλεσε «το μεγαλύτερο λάθος της ζωής του». Μετά την ανακάλυψη της σκοτεινής ενέργειας, η κοσμολογική σταθερά έχει επιστρέψει στο προσκήνιο.
 
Γκραβιτόνιο: Όλες οι δυνάμεις στη φύση φέρονται από τα αντίστοιχα σωματίδια. Το σωματίδιο που προκύπτει από τα βαρυτικά πεδία είναι το γκραβιτόνιο, το μόνο από τα στοιχειώδη σωματίδια που έχουν προβλεφθεί και δεν έχει ακόμη παρατηρηθεί πειραματικά, εξαιτίας της χαμηλής ενέργειας της βαρύτητας σε σχέση με τις υπόλοιπες τρεις δυνάμεις (ηλεκτρομαγνητισμός, ασθενής και ισχυρή πυρηνική). Το σωματίδιο δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο, έχει σπιν 2 και η Γενική Σχετικότητα προβλέπει πως έχει μηδενική μάζα.