"Άγνωστα αγνώστων" - Δεδομένα που υπάρχουν μετά την "λάμψη" της Μεγάλης έκρηξης μπορούν να αποκαλύψουν μια νέα φυσική
Ενώ το μοντέλο της σταθεράς του Χάμπλ (Hubble Constant) για τη διαστολή του Σύμπαντος μπορεί να είναι λανθασμένο, κανείς δεν έχει καταλήξει σε ένα απλό και πειστικό μοντέλο που να μπορεί να εξηγήσει κάτι τέτοιο, και ταυτόχρονα να εξηγήσει τα πάντα που παρατηρούμε γύρω μας. Για παράδειγμα, θα μπορούσαμε να προσπαθήσουμε να το εξηγήσουμε αυτό με μια νέα θεωρία βαρύτητας, αλλά τότε οι άλλες παρατηρήσεις που θα γίνουν δεν θα ταιριάζουν. Ή θα μπορούσαμε να προσπαθήσουμε να το εξηγήσουμε με μια νέα θεωρία για τη σκοτεινή ύλη ή για τη σκοτεινή ενέργεια, αλλά τότε και πάλι άλλες παρατηρήσεις δεν θα ταιριάζουν - και ούτω καθεξής. Έτσι εάν τα πράγματα τείνουν για μια νέα φυσική, αυτή θα πρέπει να είναι περίπλοκη και άγνωστη.
Εικόνα 1: Ραδιογραφία του Σύμπαντος
Πηγή:WMAP Seven Year Frequency Band Maps (Nonlinear Color Scale)-K Band -- 23 GHz Από τη Μεγάλη Έκρηξη, το Σύμπαν διαστέλλεται. Το περίεργο γεγονός είναι ότι δεν υπάρχει κανένα μέρος από το οποίο το Σύμπαν διαστέλλεται, αλλά όλοι οι γαλαξίες (κατά μέσο όρο) απομακρύνονται από όλους τους άλλους. Από τη δική μας προοπτική, στον Γαλαξία μας, φαίνεται ότι οι περισσότεροι γαλαξίες απομακρύνονται από εμάς - σαν να είμαστε το κέντρο του σύμπαντος που μοιάζει με...σταφιδόψωμο. Αλλά κάτι τέτοιο θα φαινόταν ακριβώς το ίδιο από οποιοδήποτε άλλο γαλαξία - όλα απομακρύνονται από οτιδήποτε άλλο.
Για να καταστήσουμε τα πράγματα ακόμα πιο συγκεχυμένα, νέες παρατηρήσεις υποδηλώνουν ότι ο ρυθμός αυτής της διαστολής στο Σύμπαν μπορεί να διαφέρει ανάλογα με το πόσο μακριά κοιτάζετε πίσω στο χρόνο. Αυτά τα νέα δεδομένα, που δημοσιεύθηκαν στο Astrophysical Journal, δείχνουν ότι ίσως είναι καιρός να αναθεωρήσουμε την κατανόησή μας για τον Κόσμο.
Οι κοσμολόγοι χαρακτηρίζουν την διαστολή του Σύμπαντος με ένα απλό νόμο γνωστό ως "νόμο του Χάμπλ" (ονομάστηκε έτσι από τον ΄Εντγουιν Χάμπλ - αν και στην πραγματικότητα πολλοί άλλοι προηγήθηκαν στην ανακάλυψη αυτή πριν τον Χάμπλ). Ο νόμος του Χάμπλ είναι η παρατήρηση ότι οι πολύ μακρινοί γαλαξίες απομακρύνονται με ταχύτερο ρυθμό. Αυτό σημαίνει ότι οι γαλαξίες που βρίσκονται κοντά μας, απομακρύνονται συγκριτικά σχετικά αργά.
Η σχέση μεταξύ της ταχύτητας και της απόστασης ενός γαλαξία καθορίζεται από τη "Σταθερά του Χάμπλ", η οποία είναι περίπου 70 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανά Μεγαπαρσέκ (μονάδα μήκους στην αστρονομία). Αυτό σημαίνει ότι ένας γαλαξίας κερδίζει, αποκτά αν θέλετε 80.000 χιλιόμετρα ανά ώρα για κάθε εκατομμύριο έτος φωτός μακριά μας. Στον χρόνο που χρειάζεστε για να διαβάσετε αυτήν την πρόταση, ένας γαλαξίας σε απόσταση ενός εκατομμυρίου ετών φωτός, απομακρύνεται από εσάς επιπλέον κατά (περίπου) 160 χιλιόμετρα !
Η διαστολή αυτή του Σύμπαντος, με τους γειτονικούς μας γαλαξίες να απομακρύνονται πιο αργά από τους μακρινούς γαλαξίες, είναι κάτι αναμενόμενο για έναν ομοιόμορφα διογκούμενο Σύμπαν με τη σκοτεινή ενέργεια (μια αόρατη δύναμη που προκαλεί την επιτάχυνση της διαστολής του Σύμπαντος) και τη σκοτεινή ύλη (μια άγνωστη και αόρατη μορφή της ύλης που είναι πέντε φορές πιο κοινή από την κανονική ύλη). Αυτό είναι κάτι που θα παρατηρούσαμε να συμβαίνει πάνω σε ενα διαστελλόμενο...σταφιδόψωμο.
Η ιστορία της μέτρησης της σταθεράς του Χάμπλ ήταν γεμάτη με δυσκολίες και απροσδόκητες αποκαλύψεις. Το 1929, ο ίδιος ο Χάμπλ σκέφτηκε ότι η τιμή της πρέπει να είναι περίπου 550 χιλιόμετρα την ώρα ανά εκατομμύριο έτος φωτός - περίπου δέκα φορές μεγαλύτερη από αυτή που μετράμε τώρα. Οι μετρήσεις ακρίβειας της σταθεράς του Χάμπλ που έγιναν με την πάροδο των ετών είναι στην πραγματικότητα αυτό που οδήγησε στην ακούσια ανακάλυψη της σκοτεινής ενέργειας. Η προσπάθεια για ν α ανακαλύψουμε περισσότερα για αυτόν τον μυστηριώδη τύπο ενέργειας, που αποτελεί το 70% της ενέργειας του Σύμπαντος, ενέπνευσε την εκτόξευση του μέχρι και τώρα καλύτερου διαστημικού τηλεσκοπίου στο κόσμο, το οποίο πήρε το όνομά του από τον ΄Εντγουιν Χάμπλ.
Εικόνα 2
Φαίνεται τώρα ότι αυτή η δυσκολία μπορεί να συνεχιστεί ως αποτέλεσμα δύο εξαιρετικά ακριβών μετρήσεων που δεν συμφωνούν μεταξύ τους. Οι κοσμολογικές μετρήσεις έχουν γίνει τόσο ακριβείς ώστε η αξία της σταθεράς του Χάμπλ αναμενόταν να καθιερωθεί μία για πάντα, έχει βρεθεί όμως αντί αυτού ότι τα πράγματα δεν βγάζουν νόημα. Αντί ενός, έχουμε δύο εκπληκτικά αποτελέσματα.
Από τη μία πλευρά έχουμε τις νέες και πολύ ακριβείς μετρήσεις για τη Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου - την "υστερολάμψη" της Μεγάλης Έκρηξης - από την αποστολή Πλάνκ (που βλέπουμε στην εικόνα 2), η οποία έχει μετρήσει τη σταθερά του Χάμπλ να είναι περίπου 74,351 χιλιόμετρα ανά ώρα ανά εκατομμύριο έτος φωτός (ή σε κοσμολογικές μονάδες 67,4 χιλιόμετρα / δευτερόλεπτο / Mεγαπαρσέκ).
Από την άλλη πλευρά έχουμε και νέες μετρήσεις παλλόμενων αστέρων στους τοπικούς γαλαξίες, επίσης εξαιρετικά ακριβείς, οι οποίες έχουν μετρήσει τη σταθερά του Χάμπλ να είναι 81,11 χιλιόμετρα ανά ώρα ανά εκατομμύριο έτος φωτός (ή χρησιμοποιώντας κοσμολογικές μονάδες 73,4 χιλιόμετρα / δευτερόλεπτο / Mεγαπαρσέκ).
Και οι δύο μετρήσεις υποστηρίζουν ότι το αποτέλεσμα τους είναι σωστό και πολύ ακριβές. Οι αβεβαιότητες των μετρήσεων είναι μόνο περίπου 483 χιλιόμετρα ανά ώρα ανά εκατομμύριο έτος φωτός, επομένως φαίνεται να υπάρχει μια σημαντική διαφορά στην κίνηση. Οι κοσμολόγοι αναφέρονται σε αυτή τη διαφωνία ως "ένταση" μεταξύ των δύο μετρήσεων - και οι δύο στατιστικά "τραβούν" αποτελέσματα σε διαφορετικές κατευθύνσεις και έτσι αναγκαστικά κάτι θα πρέπει να αποτύχει....
Τι είναι όμως αυτό που πρόκειται να αποτύχει; Αυτή τη στιγμή δεν υπάρχει κάτι βέβαιο. Είναι πιθανό το κοσμολογικό μας μοντέλο να είναι λάθος. Αυτό που φαίνεται είναι ότι το Σύμπαν διαστέλλεται γρηγορότερα πιο κοντά μας από ότι θα περιμέναμε, με βάση πιο απομακρυσμένες μετρήσεις. Οι μετρήσεις της Κοσμικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου δεν μετρούν άμεσα την τοπική διαστολή, αλλά μάλλον συμπεραίνουν αυτό μέσω ενός πρότυπου, ενός μοντέλου - του κοσμολογικού μας πρότυπου. Αυτό ήταν εξαιρετικά επιτυχημένο στην πρόβλεψη και την περιγραφή πολλών δεδομένων παρατήρησης στο Σύμπαν.
Μια λιγότερο συναρπαστική εξήγηση θα μπορούσε να είναι ότι υπάρχουν "άγνωστα αγνώστων" στα δεδομένα που προέρζονται από συστηματικά αποτελέσματα, και ότι μια πιο προσεκτική ανάλυση μπορεί μία μέρα να αποκαλύψει ένα ήπιο αποτέλεσμα το οποίο έχει αγνοηθεί. Ή θα μπορούσε να είναι απλώς στατιστικό σφάλμα, το οποίο θα διογκωθεί όταν συγκεντρωθούν περισσότερα δεδομένα.
Δεν είναι επί του παρόντος σαφές ποιος συνδυασμός νέας φυσικής, συστηματικών αποτελεσμάτων, ή νέων δεδομένων θα επιλύσει αυτή την "ένταση", αλλά κάτι πρέπει να βγει από όλο αυτό. Η εικόνα ενός σταφιδόψωμου που φουσκώνει μέσα σε ενα φούρνο σαν ενα παράδειγμα της διαστολής του Σύμπαντος μπορεί να μην λειτουργεί πλέον, και οι κοσμολόγοι βρίσκονται σε μια κούρσα για να κερδίσουν ένα "μεγάλο κοσμικό bake-off" , ενα βραβείο δηλαδή καλού "ψησίματος" για να εξηγήσουν αυτό το αποτέλεσμα. Αν απαιτείται νέα φυσική για να εξηγήσουμε αυτές τις νέες μετρήσεις, τότε το αποτέλεσμα θα είναι μια εκπληκτική αλλαγή της εικόνας μας για τον Σύμπαν.
--------------------*--------------------
Ενημερωθείτε για θέματα
Αστρονομίας και Επιστήμης στις ομάδες μας στο Facebook:
Πηγές υπάρχουν επίσης
και στις παραπομπές του κειμένου (οι λέξεις με τα μπλε γράμματα)
Απόδοση στα Ελληνικά
: Δημήτρης Γκίκας.
Για διορθώσεις μετάφρασης ως προς το πρότυπο κείμενο,
απορίες, ή συμπληρώματα, γράψτε μας: gikasd63@hotmail.com η αφήστε
μήνυμα inbox στη Σελίδα:
Επίσης εάν θέλετε να
δημοσιευτεί στο μπλόγκ μας κάποια δική σας εργασία, άρθρο, ή paper σχετικά με
την επιστήμη, αποστείλατε τα άρθρα αυτά συνοδευόμενα απαραίτητα από τη
σχετική βιβλιογραφία, και την σχετική έντυπη άδεια σας για
δημοσίευση στο μπλόγκ μας, στη
διεύθυνση: gikasd63@hotmail.com. Η δημοσίευση είναι εντελώς
δωρεάν.
Εάν, κατά την άποψή σας,
υπάρχουν επιστημονικά λάθη στο πρότυπο κείμενο η ομάδα μας δεν μπορεί να
παρέμβει και να το αλλάξει χωρίς την συναίνεση του αρθρογράφου. Για οποιαδήποτε
τέτοια αλλαγή επικοινωνήστε με την πηγή του άρθρου.
Το κείμενο
υπόκειται σε επικαιροποίηση αν υπάρξουν έγκυρες διορθώσεις ή νέα στοιχεία που
αφορούν το θέμα του άρθρου.
Για την ομάδα : @Aratosastronomy
