Ανάμεσα στα πιο εκπληκτικά, απρόσμενη, και σημαντικά επιτεύγματα του περασμένου αιώνα (ή και ακόμη περισσότερο) είναι τα ευρήματα για τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια, που και τα δύο μαζί ονομάστηκαν "σκοτεινό πεδίο".
Ένα υπερβολικό τμήμα της υλο-ενέργειας του σύμπαντος, κάπου το 96%, ανήκει στο σκοτεινό πεδίο, όπου ουσιαστικά αναφέρεται σε αυτό που ελέγχει την εξέλιξη και τις μεγάλης κλίμακας ιδιότητες του Σύμπαντος. Η σκοτεινή ύλη είναι αθέατη ύλη – αθέατη, υπό την έννοια ότι δεν εκπέμπει καμιά ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία (φως, ραδιοκύματα, κλπ) που να μπορεί να ανιχνευθεί – αλλά ωστόσο έχει εντοπιστεί οριστικά, λόγω του ότι η βαρύτητα της έχει μετρήσιμες επιπτώσεις πάνω στα αστέρια, πράγματα που μπορούμε να δούμε. Από όλη την ύλη στο σύμπαν, ένα απίστευτο 90% είναι η σκοτεινή ύλη, με τα αστέρια και τους γαλαξίες να είναι σχεδόν η μειοψηφία. Δεν γνωρίζουμε τι είναι σκοτεινή ύλη, μόνο που γίνεται σχεδόν σίγουρα από είδη στοιχειωδών σωματιδίων ανόμοια με εκείνα που αποτελούν τα συνήθη άτομα.
Σκοτεινή και κανονική ύλη έχουν διαχωριστεί βίαια μετά την τεράστια σύγκρουση δύο μεγάλων σμηνών γαλαξιών. Οι γαλαξίες παρατηρήθηκαν στο οπτικό φάσμα (με το πορτοκαλί και το άσπρο χρώμα). Η περισσότερη από την συνηθισμένη μάζα στα δύο σμήνη (σε ροζ χρώμα) είναι συνδεδεμένη με αέριο που θερμαίνεται κατά την σύγκρουση τους. Η σκοτεινή ύλη δεν είναι ορατή, αλλά συνάγεται (σε μπλε χρώμα) από τα φαινόμενα του βαρυτικού εστιασμού. Η σκοτεινή ύλη αργοπορεί και γι αυτό βρίσκεται πίσω από την κανονική ύλη κατά την σύγκρουση. Η ανακάλυψη αυτή έγινε το 2008 χρησιμοποιώντας το Παρατηρητηρίου Chandra ακτίνων-Χ της NASA καθώς και άλλα τηλεσκόπια, και μας προσφέρει επιπλέον αποδείξεις για την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης.
Η σκοτεινή ενέργεια, από την άλλη πλευρά, δεν είναι μια μορφή της ύλης (εξάλλου, δεν είναι κυριολεκτικά "σκοτεινή" – είναι απλά ένας ποιητικός τρόπος για να πούμε ότι είναι μυστηριώδης. Είναι η πηγή της προς τα έξω επιτάχυνσης του σύμπαντος, και, (βασισμένη σε εύλογες παραδοχές της σημερινής μας αντίληψης για τη στοιχειώδη σωματιδιακή φυσική), μπορεί να προκύψει από το κενό, το οποίο έχει κβαντικές ιδιότητες και το οποίο προσφέρει ενέργεια στο σύμπαν. Εναλλακτικά, η σκοτεινή ενέργεια μπορεί να είναι ένα χαρακτηριστικό της βαρύτητας που παράγει κοσμική άπωση σε μεγάλη κλίμακα.
Ο αστροφυσικός Douglas Finkbeiner (αριστερά) έχει δημοσιεύσει μια νέα εργασία στο Physical Review D με μια πιθανή εξήγηση για τη σκοτεινή ύλη.
Ο Douglas Finkbeiner περιέγραψε την σκοτεινή ύλη με μια εντυπωσιακή πρόταση: την ύπαρξη μιας νέας δύναμης της φύσης. Υπάρχουν μόνο τέσσερις γνωστές δυνάμεις στον κόσμο: οι γνώριμες βαρυτική και ηλεκτρομαγνητική δύναμη, και δύο δυνάμεις οι οποίες είναι στην κλίμακα του πυρήνα του ατόμου η ισχυρή και ασθενής πυρηνική δύναμη.
Μέχρι στιγμής, όπως γνωρίζουμε, αυτές είναι οι μόνες δυνάμεις που υπάρχουν, και οι επιστήμονες υποθέτουν ότι αυτές οι τέσσερις μπορούν να εξηγήσουν τελικά το σκοτεινό πεδίο, μόλις μερικές πρόσθετες λεπτομέρειες σχετικά με την φυσική σωματιδίων επιβεβαιωθούν με τη νέα γενιά των επιταχυντών.
Στη νέα δημοσίευση, οι επιστήμονες βασίζονται σε στοιχεία από πέντε διαφορετικές πρόσφατες αστρονομικές μετρήσεις, που οι περισσότερες από αυτές εξετάζουν ενεργητικά σταθερά επαναλαμβανόμενα γεγονότα της αστρονομίας και τα οποία δίνουν αινιγματικά αποτελέσματα, όπως ένα μεγάλο πλεόνασμα υψηλής ενέργειας ηλεκτρονίων και ποζιτρονίων στο διάστημα. Τα σωματίδια αυτά δεν μπορούν εύκολα να εξηγηθούν από τις συμβατικές πηγές ή τα κύματα κλονισμού από τις σουπερνόβες. Θα μπορούσαν να προέρχονται όμως, από την αυτο-καταστροφή (εξαΰλωση) των σωματιδίων της σκοτεινής ύλης που, όπως όλες οι γνωστές μορφές ύλης, θα πρέπει να υπάρχουν σε ζευγάρια (ύλης και αντιύλης) που εξαϋλώνονται κατά την επαφή τους. Έστω και αν δεν γνωρίζουμε τη φύση της σκοτεινής ύλης, είναι δυνατόν να υποστηρίξουμε πως θα έπρεπε να συμπεριφέρεται έτσι ώστε να μην έρχονται σε αντίθεση με άλλες, γνωστές αρχές και παρατηρήσεις.
Στην επεξεργασία της αυτο-συνεπούς θεωρίας για την σκοτεινή ύλη, η ομάδα του Douglas Finkbeiner διαπιστώνει ότι συνεπάγεται η παρουσία μιας νέας, πέμπτης δύναμης της φύσης. Αν και αυτό μπορεί να φαίνεται μια υπερβολική λύση, οι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι είναι στην πραγματικότητα μια σχετικά απλή λύση, που ταιριάζει σε μια πολύ λογική (αν και νέα) εικόνα της σωματιδιακής φυσικής, και συμπτωματικά φαίνεται να επιλύει μια σειρά από ανεξάρτητα προβλήματα. Οι νέες ιδέες τους, αν επιβεβαιωθούν, θα φέρουν επανάσταση στην κατανόηση του σύμπαντος. Αυτή η δημοσίευση, που περιγράφει τα βασικά συστατικά του νέου μοντέλου, προβλέπει ένα καθορισμένο πρώτο βήμα για μια έρευνα που θα μπορεί είτε να διαψεύσει είτε να επιβεβαιώσει την αιρετική άποψη τους.
Πηγή: PhysicsOrg
Leave a Comment