Δευτέρα, 26 Δεκεμβρίου 2016

Η μεταβλητή σκοτεινή ενέργεια θα μπορούσε να εξηγήσει τα παλαιά σμήνη των γαλαξιών

Μεταβάλλεται η σκοτεινή ενέργεια με την πάροδο του χρόνου; Ένα εναλλακτικό μοντέλο της απαρατήρητης έως τώρα αυτής της οντότητας, η οποία εκτιμάται ότι προκαλεί την επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος, θα μπορούσε να εξηγήσει κάποιες μυστήριες παρατηρήσεις των γαλαξιακών σμηνών. Αλλά θα πρέπει να πηδήσει πολλά άλλα εμπόδια για να ανταγωνιστεί με το απλούστερο και μέχρι στιγμής πιο επιτυχημένο μοντέλο της φευγαλέας αυτής οντότητας.

Το μοντέλο αυτό που πιστεύει ότι η σκοτεινή ενέργεια είναι η κοσμολογική σταθερά Λ, υποστηρίζει ότι υπάρχει μια καθορισμένη ποσότητα απωστικής ενέργειας σε κάθε κυβικό εκατοστό του χώρου, και η ποσότητα αυτή παραμένει ίδια με την πάροδο του χρόνου. Καθώς όμως το σύμπαν διαστέλλεται, υπάρχει περισσότερος χώρος (διάστημα), άρα και σκοτεινή ενέργεια, γι αυτό και η διαστολή επιταχύνεται.

Τελευταία, ο Edoardo Carlesi του Αυτόνομου Πανεπιστημίου της Μαδρίτης και οι συνεργάτες του έχουν προσομοιώσει ένα σύμπαν όπου η ποσότητα της απωστικής ενέργειας ανά μονάδα όγκου μεταβάλλεται με τον χρόνο.

Οι Ισπανοί ερευνητές πιστεύουν ότι το μοντέλο τους μπορεί να εξηγήσει πώς μεγάλωσαν πολλά σμήνη γαλαξιών ώστε να ζυγίζουν όσο ένα τετράκις εκατομμύρια 1015) ήλιοι από τη στιγμή που το Σύμπαν ήταν μόλις 6 δισεκατομμυρίων ετών. Αυτό βεβαίως είναι ένα αίνιγμα, επειδή μερικοί ερευνητές λένε πως τα 6 δισεκατομμύρια χρόνια δεν είναι αρκετός χρόνος ώστε η βαρύτητα να συσσωρεύσει αυτές τις μεγάλες δομές.

Βασική συνταγή

Το αίνιγμα προκύπτει αν χρησιμοποιείται η βασική "συνταγή" για το σύμπαν. Τα συστατικά για τη συνταγή αυτή είναι αφενός μια μεγάλη ποσότητα σκοτεινής ενέργειας, με τη μορφή της κοσμολογικής σταθεράς, και μια μικρή ποσότητα συμβατικής ύλης. Η αναλογία αυτών των δύο έχει υπολογιστεί μελετώντας το Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων, μια ακτινοβολία που αποκαλύπτει την κατανομή της ύλης και της ενέργειας στο πρώιμο σύμπαν.

Κοιτάζοντας όμως τα δεδομένα του κοσμικού υπόβαθρου των μικροκυμάτων μέσα από το φακό ενός διαφορετικού μοντέλου της σκοτεινής ενέργειας, αυτά μπορούν να παράγουν διαφορετικές αναλογίες των δύο συστατικών. Το μοντέλο της κοσμολογικής σταθεράς επιτρέπει στην ύλη (ορατή και αόρατη) να φτάσει μέχρι το 27% της ενεργειακής πυκνότητας του σύμπαντος, ενώ το μοντέλο της σκοτεινής ενέργειας που μελετήθηκε από την ομάδα του Carlesi δίνει ένα πιο γενναιόδωρο ποσοστό: μπορεί να φτάσει το 39 τοις εκατό.

Τα μεγάλα σμήνη μπορεί να σχηματισθούν έως και 10 φορές πιο συχνά αν χρησιμοποιήσουμε τη συνταγή της μεταβλητής σκοτεινής ενέργειας, λένε οι ερευνητές. "Μπορείτε να εξηγήσετε τις τρέχουσες παρατηρήσεις μέσα ένα μοντέλο που επιτρέπει να υπάρχει πολύ περισσότερη ύλη”, λέει ο Carlesi. Σαν αποτέλεσμα αυτής της περισσότερης ύλης, οι γαλαξίες θα προσελκύουν άλλους γαλαξίες μέσω της βαρυτικής έλξης τους, κι έτσι σχηματίζονται τα τεράστια σμήνη γρηγορότερα.

Πρώτο εμπόδιο

Το πρόβλημα των γαλαξιακών σμηνών δεν είναι το κύριο πρόβλημα, λέει ο Dragan Huterer από το Πανεπιστήμιο στο Ann Arbor. Λέει ότι οι επιστήμονες δεν ασχολούνται ακόμα με το αν το κοσμολογικό μοντέλο εξηγεί τα σμήνη, επειδή υπάρχει μεγάλη αβεβαιότητα σχετικά με τη μάζα τους, η περισσότερη εκ της οποίας πιστεύεται ότι είναι δεμένη με την αόρατη σκοτεινή ύλη.

Η κοσμολογική σταθερά είναι μέχρι στιγμής σε θέση να εξηγήσει ένα ευρύ φάσμα παρατηρήσεων, κι έτσι η στροφή προς ένα σχετικά αναπόδεικτο μοντέλο (όπως είναι αυτό της μεταβλητής σκοτεινής ενέργειας), για να εξηγήσουμε λίγα γαλαξιακά σμήνη, που μπορεί να είναι βαρύτερο από το αναμενόμενο "είναι σαν να παίρνετε ένα τεράστιο σφυρί για να σκοτώσετε μια μικρή μύγα”, διευκρινίζει.

Ο Carlesi υποστηρίζει ότι αυτή είναι η πρώτη δοκιμή μόνο του μοντέλου, ενώ συμφωνεί και ο Cristian Armendáriz-Picon στο Πανεπιστήμιο των Συρακουσών στη Νέα Υόρκη. Εξηγεί ότι το νέο μοντέλο Carlesi θα πρέπει να υποβληθεί σε περαιτέρω δοκιμές, που η κοσμολογική σταθερά έχει ήδη περάσει. Για παράδειγμα, τα αποτελέσματά της πρέπει να είναι σύμφωνα με το φαινόμενο Sachs-Wolfe, στο οποίο τα φωτόνια από την μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου αισθάνονται μια ελαφρά μεταβολή στο μήκος κύματος τους, λόγω της βαρύτητας του υπερσμήνους των γαλαξιών από το οποίο διέρχονται.

Η εργασία αυτή δημοσιεύτηκε στο Monthly Notices της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.

Δεν υπάρχουν σχόλια :

Δημοσίευση σχολίου