Οι φυσικοί που προσπαθούν να κατανοήσουν τη φύση της σκοτεινής ενέργειας, ένα από τα πιο παράξενα πράγματα στο σύμπαν, έχουν κάνει ένα βήμα μπροστά βρίσκοντας πόση από αυτήν την ουσία θα μπορούσε να υπήρχε λίγο μετά το Big Bang.
Η σκοτεινή ενέργεια είναι η μυστηριώδης δύναμη που οι επιστήμονες θεωρούν ότι είναι υπεύθυνη για την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος. Κανείς μέχρι τώρα δεν ξέρει τι είναι ακριβώς η σκοτεινή ενέργεια, ενώ ακόμα δεν έχει ανιχνευθεί άμεσα.
Το φως από μακρινούς γαλαξίες είναι παραμορφωμένο από την ύλη που μεσολαβεί ανάμεσα σε μας και τους γαλαξίες. Ο λεγόμενος ασθενής εστιασμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να χαρακτηρίσει τη σκοτεινή ενέργεια.
Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το τηλεσκόπιο του Νότιου Πόλου στην Ανταρκτική για να παρατηρήσουν το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων, την διάχυτη ακτινοβολία που έχει απομείνει από τη Μεγάλη Έκρηξη, που έχει δώσει το έναυσμα του σύμπαντος. Αυτή η ακτινοβολία κρατάει τα μυστικά πολλών ιδιοτήτων που είχε το πρώιμο σύμπαν, επιτρέποντας στους επιστήμονες να συμπεράνουν το μέγιστο ποσό της σκοτεινής ενέργειας που θα μπορούσε να έχει παρουσιαστεί εκείνη τη χρονική στιγμή.
Με βάση τις μετρήσεις τους, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η σκοτεινή ενέργεια δεν θα μπορούσε να αντιπροσώπευε πάνω από το 1,8% της συνολικής πυκνότητας του τότε σύμπαντος. Αντίθετα, η σκοτεινή ενέργεια κυριαρχεί στον χώρο σήμερα, αντιπροσωπεύοντας περίπου το 74% όλης της ύλης και της ενέργειας στο σύμπαν.
Ο κοσμικός ρόλος της σκοτεινής ενέργειας
Μια από τις πιο δημοφιλείς θεωρίες της σκοτεινής ενέργειας είναι αυτή είναι κοσμολογική σταθερά, που αρχικά προστέθηκε στις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας από τον Αϊνστάιν και μετά αφαιρέθηκε από τον ίδιο κατά λάθος.
Εάν η σκοτεινή ενέργεια είναι πράγματι μία σταθερά (όπως υπονοεί η κοσμολογική σταθερά), τότε η πυκνότητα της – η ποσότητα της σκοτεινής ενέργειας ανά δεδομένη περιοχή του διαστήματος – δεν θα έχει αλλάξει με την πάροδο του χρόνου. Εν τω μεταξύ, η πυκνότητα της ύλης στο σύμπαν έχει αλλάξει, γίνεται όλο και πιο χαμηλή, καθώς επεκτείνεται το σύμπαν.
Έτσι, ενώ η σκοτεινή ενέργεια τώρα είναι σε αναλογία 3:1 με την κανονική ύλη, αυτή η αναλογία θα ήταν πολύ μικρότερη, όταν η ύλη στο νεαρό σύμπαν ήταν πολύ πυκνή. Δηλαδή η σκοτεινή ενέργεια θα ήταν εξαιρετικά ασήμαντη σε σύγκριση με την ύλη.
Τι είναι στην πραγματικότητα η σκοτεινή ενέργεια;
Οι νέες μετρήσεις είναι σύμφωνες με την προηγούμενη ιδέα, αλλά ακόμα δεν μπορούν να βοηθήσουν στο να μάθουμε αν η θεωρία της κοσμολογικής σταθεράς υπερτερεί από άλλα μοντέλα, που υποδηλώνουν ότι το αρχικό ποσοστό της σκοτεινής ενέργειας, αν και μικρό, δεν ήταν αμελητέο.
Ο επικεφαλής της μελέτης Christian Reichardt, ένας κοσμολόγος στο Πανεπιστήμιο του Berkeley, δήλωσε ότι τα μοντέλα στα οποία η σκοτεινή ενέργεια δεν είναι σταθερή έχουν κάποια θεωρητικά πλεονεκτήματα.
Για παράδειγμα, είπε, αυτά μπορούν να φιλοξενήσουν μια περίεργη σύμπτωση: Τυχαίνει να βρισκόμαστε σε ένα σύμπαν όπου η σκοτεινή ενέργεια και η ύλη είναι σχετικά συγκρίσιμα, χωρίς κανένα να κυριαρχεί απόλυτα πάνω στο άλλο. Αυτές οι θεωρίες περιτριγυρίζουν την ιδέα ότι το σύμπαν δεν ήταν πάντα έτσι.
Ο Christof Wetterich του Πανεπιστήμιου της Χαϊδελβέργης, ο οποίος το 1987 πρότεινε ένα μοντέλο με μία μεταβαλλόμενη σκοτεινή ενέργεια, η οποία ονομάζεται «πεμπτουσία», λέει ότι είναι δύσκολο να αποκλειστούν τέτοιου είδους μοντέλα, δεδομένου ότι δεν οδηγούν σε ειδική πρόβλεψη για την ποσότητα της σκοτεινής ενέργειας σε μία δεδομένη χρονική στιγμή.
"Σε κάθε περίπτωση, δεν υπάρχει απόκλιση από ένα απλό μοντέλο με κοσμολογική σταθερά, όπως φάνηκαν στα δεδομένα του τηλεσκόπιου του Νότιου Πόλου, και αυτό είναι εντυπωσιακό από μόνο του," είπε ο Wetterich. "Μπορεί να υπάρχει μάλλον ένα μικρό κλάσμα της πρώιμης σκοτεινής ενέργειας, σύμφωνα με τα αποτελέσματα των προηγούμενων ερευνών."
Συνολικά, πολλοί κοσμολόγοι είναι υπέρ της θεωρίας της κοσμολογικής σταθεράς.
“Υπάρχει ένα θεώρημα (η λεπίδα του Occam) ότι η πιο απλή εξήγηση είναι η καλύτερη, και η κοσμολογική σταθερά είναι σήμερα το πιο απλό μοντέλο που ταιριάζει με όλες τις παρατηρήσεις," τονίζει ο Christian Reichardt.
Καθώς οι επιστήμονες συλλέγουν ολοένα καλύτερα δεδομένα για το κοσμικό υπόβαθρο των μικροκυμάτων, από πειράματα όπως εκείνα που χρησιμοποιούν το Τηλεσκόπιο του Νότιου Πόλου ή τον Ευρωπαϊκό δορυφόρο Planck, η κατάσταση θα πρέπει σύντομα να ξεκαθαρίσει.
"Αυτή είναι μία ενδιαφέρουσα δημοσίευση," δηλώνει ο αστροφυσικός Bharat Ratra του Πανεπιστημίου του Kansas. Ο Ratra, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη, είναι ο αρχιτέκτονας, μαζί με τον Jim Peebles από το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον, ενός μοντέλου όπου η σκοτεινή ενέργεια μεταβάλλεται με τον χρόνο.
“Η κοσμολογική σταθερά του Αϊνστάιν είναι πολύ συνεπής με την παρατηρητικά δεδομένα ," δήλωσε ο Ratra , “αλλά η σκοτεινή ενέργεια, η οποία μειώνεται με αργό ρυθμό με τον χρόνο (και μεταβάλλεται ελαφρώς στον χώρο), όπως θεωρεί το μοντέλο του Peebles, δεν αποκλείεται ακόμη τελείως από τα δεδομένα.
“Η κατάσταση είναι πιθανό να γίνει πολύ πιο σαφής στα επόμενα χρόνια. Θα έχουμε ενδιαφέρουσες εποχές για την κοσμολογία!"
Η μελέτη αυτή θα δημοσιευτεί στο Astrophysical Journal Letters
Πηγή: space.com
Leave a Comment