Θεωρίες φυσικής Κοσμολογία

Μαθηματικοί προτείνουν εναλλακτική κοσμική επιτάχυνση χωρίς τη σκοτεινή ενέργεια

Written by Δ.Μ.

Η σκοτεινή ενέργεια, μια μυστηριώδη δύναμη που αντισταθμίζει τη βαρύτητα, έχει προταθεί από τους κοσμολόγους, για να εξηγήσουν γιατί το σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό. Τώρα τρεις μαθηματικοί στα Πανεπιστήμιο Davis και Ann Arbor, υποστηρίζουν μια εναλλακτική λύση χωρίς τις θεωρίες της «σκοτεινής ενέργειας». Οι αρχικές εξισώσεις του Αϊνστάιν για τη Γενική Σχετικότητα είχαν προβλέψει πραγματικά την κοσμική επιτάχυνση λόγω της «αστάθειας», υποστηρίζουν σε μία δημοσίευση τους στο Proceedings of the Royal Society Α .

Share

Η σκοτεινή ενέργεια, μια μυστηριώδη δύναμη που αντισταθμίζει τη βαρύτητα, έχει προταθεί από τους κοσμολόγους, για να εξηγήσουν γιατί το σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό. Τώρα τρεις μαθηματικοί στα Πανεπιστήμιο Davis και Ann Arbor, υποστηρίζουν μια εναλλακτική λύση χωρίς τις θεωρίες της «σκοτεινής ενέργειας». Οι αρχικές εξισώσεις του Αϊνστάιν για τη Γενική Σχετικότητα είχαν προβλέψει πραγματικά την κοσμική επιτάχυνση λόγω της «αστάθειας», υποστηρίζουν σε μία δημοσίευση τους στο Proceedings of the Royal Society Α .

standard-model-of-cosmology-inflation-lambda-model

Περίπου 20 χρόνια πριν, οι αστρονόμοι έκαναν μια αναπάντεχη ανακάλυψη: Δεν είναι μόνο ότι το σύμπαν επεκτείνεται, όπως είχε γίνει γνωστό εδώ και δεκαετίες, αλλά ότι αυτή η διαστολή επιταχύνεται. Για να το εξηγήσουν αυτό, οι κοσμολόγοι επικαλέστηκαν μια μυστηριώδη δύναμη που ονομάζεται «σκοτεινή ενέργεια » και που χρησιμεύει στην διαστολή του χώρου.

Λίγο μετά ο Άλμπερτ Αϊνστάιν έγραψε τις εξισώσεις του για τη Γενική Σχετικότητα, η οποία περιγράφει τη βαρύτητα, περιλαμβάνοντας κι έναν παράγοντα «αντιβαρύτητας», που ονομάζεται η «κοσμολογική σταθερά Λ», για να εξισορροπήσει τη βαρυτική έλξη με σκοπό να παράγει ένα στατικό σύμπαν. Αλλά ο Einstein λίγο αργότερα θεώρησε ότι η κοσμολογική σταθερά ήταν το μεγαλύτερο λάθος του.

Όταν οι σύγχρονη κοσμολόγοι άρχισαν να αντιμετωπίζουν την κοσμική επιτάχυνση και τη σκοτεινή ενέργεια, κατάλαβαν ότι η κοσμολογική σταθερά του Αϊνστάιν ήταν η σκοτεινή ενέργεια, δεδομένης της νέας γνώσης σχετικά με την κοσμική επιτάχυνση.

Αυτή όμως η εξήγηση δεν ικανοποιεί τους μαθηματικούς Blake Temple και Zeke Vogler στο Πανεπιστήμιο Davis, και τον Joel Smoller στο Πανεπιστήμιο του Michigan, στο Ann Arbor.

«Ξεκινήσαμε να βρούμε την καλύτερη εξήγηση που θα μπορούσε να καταλήξει στην ανώμαλη επιτάχυνση των γαλαξιών μέσα στην αρχική θεωρία του Αϊνστάιν, χωρίς την σκοτεινή ενέργεια», δήλωσε ο Blake Temple

Η αρχική θεωρία της Γενικής Σχετικότητας έχει δώσει σωστές προβλέψεις σε κάθε άλλο πλαίσιο, λέει ο Temple, και δεν υπάρχει καμία άμεση απόδειξη για τη σκοτεινή ενέργεια. Γιατί λοιπόν να προσθέσετε ένα «παράγοντα παραποίησης» (τη σκοτεινή ενέργεια ή την κοσμολογική σταθερά Λ) σε εξισώσεις  που ήδη εμφανίζονται σωστά; Αντί για λανθασμένες εξισώσεις που πρέπει να ρυθμιστούν για να πάρουμε τη σωστή λύση, οι μαθηματικοί υποστηρίζουν ότι οι εξισώσεις είναι σωστές, αλλά η υπόθεση ενός ομοιόμορφα διαστελλόμενου σύμπαντος γαλαξιών είναι λανθασμένη, με ή χωρίς τη σκοτεινή ενέργεια, επειδή η διαμόρφωση αυτή είναι ασταθής.

istory-universeΜια ασταθής λύση

Τα κοσμολογικά μοντέλα ξεκινούν από ένα «σύμπαν Friedmann», το οποίο υποθέτει ότι όλη η ύλη επεκτείνεται, αλλά είναι ομοιόμορφα κατανεμημένη στο χώρο σε κάθε στιγμή, δήλωσε ο Blake Temple

Οι Temple, Smoller και Vogler έχουν επεξεργαστεί λύσεις για μια Γενική Σχετικότητα, χωρίς την επίκληση της σκοτεινής ενέργειας. Υποστηρίζουν ότι οι εξισώσεις δείχνουν ότι ο χωροχρόνος κατά Φρήντμαν είναι πραγματικά ασταθής. Κάθε διαταραχή – για παράδειγμα αν η πυκνότητα της ύλης είναι λίγο μικρότερη από ότι ο μέσος όρος – ωθεί τον χώρο προς ένα επιταχυνόμενο σύμπαν.

Ο Temple συγκρίνει αυτό με ένα ανάποδο (αντεστραμμένο) εκκρεμές. Όταν ένα εκκρεμές κρέμεται προς τα κάτω, είναι σταθερό στο χαμηλότερο σημείο. Στρέψτε ανάποδα ένα άκαμπτο εκκρεμές, και μπορεί να ισορροπήσει μόνο αν είναι ακριβώς στο κέντρο, αλλά κάθε μικρό φύσημα του αέρα θα το ανατρέψει.

Αυτό μας λέει ότι δεν πρέπει να περιμένουμε να υπολογίσουμει ένα σύμπαν κατά Friedmann, επειδή είναι ασταθής, δήλωσε ο Temple. Αυτό που θα πρέπει να περιμένουμε να μετρηθεί είναι  τοπικοί χωρόχρονοι που να επιταχύνονται γρηγορότερα.

Αξίζει να σημειωθεί ότι, οι τοπικοί χωροχρόνοι που δημιουργούνται από την αστάθεια, παρουσιάζουν ακριβώς το ίδιο φάσμα της κοσμικής επιτάχυνσης, δηλαδή μπορείτε να έρθετε σε θεωρίες της σκοτεινής ενέργειας, γράφει.

Αυτό δείχνει ότι η επιτάχυνση των γαλαξιών θα μπορούσε να είχε προβλεφθεί από την αρχική θεωρία της Γενικής Σχετικότητας, χωρίς επίκληση της κοσμολογικής σταθεράς / σκοτεινής ενέργειας.

«Τα μαθηματικά δεν είναι αμφιλεγόμενα, η αστάθεια δεν είναι αμφιλεγόμενη» είπε ο Temple. «Αυτό που δεν ξέρουμε είναι, τι κάνει τον δικό μας Γαλαξία να βρίσκεται κοντά στο κέντρο μιας μεγάλης περιοχής χαμηλής πυκνότητας της ύλης στο σύμπαν.»

Η δημοσίευση όμως δεν περιλαμβάνει ελέγξιμες προβλέψεις που να διακρίνουν το μοντέλο τους από τα μοντέλα της σκοτεινής ενέργειας, δήλωσε ο ίδιος.

Πηγή

About the author

Δ.Μ.

Share