Αstronomy & Science: '' Η μαύρη τρύπα που γέννησε το Σύμπαν "

Δευτέρα 16 Ιανουαρίου 2017

'' Η μαύρη τρύπα που γέννησε το Σύμπαν "

Η Μεγάλη έκρηξη θέτει ένα μεγάλο ερώτημα: αν ήταν πράγματι ο ‘’κατακλυσμός’’ εκείνος που πυροδότησε την ύπαρξη του Σύμπαντος πριν 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια, τι είναι αυτό που προκάλεσε μια τέτοια…ανάφλεξη; Τρεις ερευνητές του Ινστιτούτου Θεωρητικής Φυσικής του Perimeter και του Πανεπιστημίου του Waterloo προτείνουν ότι η Μεγάλη Έκρηξη θα μπορούσε να είναι ο τρισδιάστατος ’’αντικατοπτρισμός’’ της κατάρρευσης ενός άστρου, σε ένα σύμπαν πολύ πιο διαφορετικό από το δικό μας.

Ο ορίζοντας γεγονότων μιας μαύρης τρύπας - το σημείο της μη επιστροφής για οτιδήποτε που πέφτει μέσα της - είναι μια σφαιρική επιφάνεια. Σε ένα υψηλότερο διαστάσεων σύμπαν, μια μαύρη τρύπα θα μπορούσε να έχει ένα τρισδιάστατο ορίζοντα γεγονότων, ο οποίος θα μπορούσε να ‘’γεννήσει’’ ένα πλήρες, νέο σύμπαν καθώς σχηματίζεται.

Μπορεί να είναι καιρός για να πούμε αντίο στη Μεγάλη Έκρηξη. Οι κοσμολόγοι θεωρούν ότι το Σύμπαν σχηματίζεται από τα συντρίμμια που εκτινάσσονται όταν ένα τεσσάρων διαστάσεων αστέρι καταρρέει μέσα σε μια μαύρη τρύπα - ένα σενάριο που θα μπορούσε να βοηθήσει στην εξήγηση του γιατί το σύμπαν φαίνεται να είναι τόσο ομοιόμορφο προς όλες τις κατευθύνσεις.

Το καθιερωμένο μοντέλο της Μεγάλης Έκρηξης μας λέει ότι το Σύμπαν ‘’εξερράγη’’ έξω από ένα απείρως πυκνό σημείο, ή μοναδικότητα. Αλλά κανείς δεν ξέρει τι πυροδότησε αυτή την έκρηξη: οι γνωστοί νόμοι της φυσικής δεν μπορούν να μας πουν τι συνέβη εκείνη τη στιγμή.

"Όλοι οι φυσικοί γνωρίζουν, ότι θα μπορούσαν να έχουν έρθει ‘’δράκοι’’ πετώντας έξω από την μοναδικότητα», λέει ο Niayesh Afshordi, ένας αστροφυσικός στο Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής του Perimeter στο Waterloo, του Καναδά.

Επίσης, είναι δύσκολο να εξηγηθεί πώς μια Μεγάλη Έκρηξη, αφήνει πίσω της ένα Σύμπαν που έχει μια σχεδόν εντελώς ομοιόμορφη θερμοκρασία, γιατί δεν φαίνεται να υπάρχει αρκετός χρόνος από τη γέννηση του σύμπαντος για να δημιουργηθεί μία ισορροπία στη θερμοκρασία.

Για τους περισσότερους Κοσμολόγους, η πιο πιθανή εξήγηση για αυτή την ομοιομορφία είναι ότι, λίγο μετά την αρχή του χρόνου, κάποια άγνωστη μορφή ενέργειας έκανε το νεαρό Σύμπαν να ‘’φουσκώνει’’ σε ένα ποσοστό που ήταν γρηγορότερο από την ταχύτητα του φωτός. Με αυτόν τον τρόπο, ένα μικρό κομμάτι με περίπου ομοιόμορφη θερμοκρασία θα επεκτάθηκε στον αχανή Κόσμο που βλέπουμε σήμερα. Αλλά ο Afshordi σημειώνει ότι "η Μεγάλη Έκρηξη ήταν τόσο χαοτική, που δεν είναι σαφές ότι θα υπήρχε ακόμη και μια μικρή ομοιογενής προσθήκη που να εκκινήσει τον πληθωρισμό ".

Ο Afshordi και οι συνεργάτες του στρέφουν την προσοχή τους σε μια πρόταση που έγινε το 2000 από μια ομάδα που περιλαμβάνει τον φυσικό Gia Dvali, που τώρα βρίσκεται στο Πανεπιστήμιο Ludwig Maximilians του Μονάχου, στη Γερμανία. Σε αυτό το μοντέλο, το τρισδιάστατο (3D) Σύμπαν μας είναι μια μεμβράνη, ή βράνη, που επιπλέει μέσα σε ένα ‘’μεγαλύτερο σύμπαν’’ που έχει τέσσερις χωρικές διαστάσεις.

Η ομάδα του Ashfordi συνειδητοποίησε ότι αν το μεγαλύτερο αυτό Σύμπαν περιέχει τα δικά του τετραδιάστατα (4D) αστέρια, κάποια από αυτά θα μπορούσε να καταρρεύσει, σχηματίζοντας τετραδιάστατες μαύρες τρύπες με τον ίδιο τρόπο που τα τεράστια αστέρια στο σύμπαν μας εκρήγνυνται σε εκρήξεις Υπερκαινοφανών (Σουπερνόβα), εκτινάσσοντας βίαια τα εξωτερικά τους στρώματα, ενώ τα εσωτερικά στρώματα τους να καταρρέουν σε μια μαύρη τρύπα.

Στο Σύμπαν μας, μια μαύρη τρύπα οροθετείται από μία σφαιρική επιφάνεια που ονομάζεται ‘’ορίζοντας των γεγονότων’’. Επειδή στο συνηθισμένο τρισδιάστατο διάστημα ένα δισδιάστατο αντικείμενο (μια επιφάνεια) χρειάζεται για να δημιουργηθεί ένα όριο μέσα σε μια μαύρη τρύπα, στο ‘’μεγαλύτερο Σύμπαν’’ (bulk universe) ο ορίζοντας των γεγονότων μιας τετραδιάστατης μαύρης τρύπας θα ήταν ένα τρισδιάστατο αντικείμενο - ένα σχήμα που ονομάζεται ‘’Υπερσφαίρα’’ . Όταν η ομάδα του Afshordi μοντελοποίησε (διαμόρφωσε) το θάνατο ενός τετραδιάστατου άστρου, διαπίστωσε ότι το εκτινασσόμενο υλικό θα σχηματίζει μία τρισδιάστατη βράνη που περιβάλλει αυτόν τον τρισδιάστατο ορίζοντα των γεγονότων, και σιγά-σιγά επεκτείνεται.

Οι συντάκτες της εργασίας αυτής υποθέτουν ότι το τρισδιάστατο Σύμπαν που ζούμε θα μπορούσε να είναι ακριβώς μια τέτοια βράνη - και ότι διακρίνουμε την ανάπτυξη της βράνης αυτής, ως Κοσμική Διαστολή. "Αστρονόμοι μέτρησαν αυτήν την Διαστολή και η συμπέραναν ότι το Σύμπαν πρέπει να έχει αρχίσει με μία Μεγάλη Έκρηξη - αλλά αυτό είναι απλά μια οφθαλμαπάτη," λέει ο Afshordi.

Το μοντέλο, επίσης, εξηγεί την φυσική ομοιομορφία του Σύμπαντός μας. Επειδή το τετραδιάστατο ‘’μεγάλο Σύμπαν’’ θα μπορούσε να υπάρξει για ένα απείρως μεγάλο χρονικό διάστημα στο παρελθόν, θα υπήρχαν πολλές ευκαιρίες για διάφορα μέρη του τετραδιάστατου αυτού ‘’Μεγάλου Σύμπαντος’’ να επιτύχουν μια ισορροπία, την οποία θα είχε κληρονομήσει το τρισδιάστατο Σύμπαν μας.

Η ‘’εικόνα’’ ωστόσο έχει κάποια προβλήματα,. Νωρίτερα, to διαστημικό παρατηρητήριο Planck του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA) κυκλοφόρησε δεδομένα που χαρτογραφούσαν τις μικρές διακυμάνσεις της θερμοκρασίας στη κοσμική ακτινοβολία υπόβαθρου - την απομεινάρι της ακτινοβολίας που φέρει τα αποτυπώματα από τις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος. Τα παρατηρούμενα μοτίβα ταιριάζουν με τις προβλέψεις που γίνονται από το καθιερωμένο μοντέλο της Μεγάλης Έκρηξης και του πληθωρισμού, αλλά το μοντέλο της μαύρης τρύπας αποκλίνει από τις παρατηρήσεις του Planck κατά περίπου 4%. Ελπίζοντας να επιλύσει τη διαφορά αυτή, ο Afshordi λέει τώρα ότι ‘’διυλίζει’’ το μοντέλο του.

Παρά την αναντιστοιχία, ο Dvali επαινεί τον έξυπνο τρόπο με τον οποίο η ομάδα ‘’πέταξε έξω’’ το μοντέλο της Μεγάλης Έκρηξης. Και δηλώνει ότι ’’Η μοναδικότητα είναι το πιο θεμελιώδες πρόβλημα στην Κοσμολογία, και έχουν ξαναγράψει ιστορία που ποτέ δεν έχουμε ξανασυναντήσει’’. Ενώ τα αποτελέσματα του Πλανκ "αποδεικνύουν ότι ο πληθωρισμός είναι σωστός’’, αφήνουν ανοιχτό το ζήτημα του πώς συνέβη ο πληθωρισμός, προσθέτει ο Dvali. Και συνεχίζει δηλώνοντας ότι : ‘’Η μελέτη θα μπορούσε να βοηθήσει για να δείξει πώς ο πληθωρισμός πυροδοτείται από την κίνηση του Σύμπαντος μέσα από μία υψηλότερων διαστάσεων πραγματικότητα.