Άλλη μια αιτία για την αιτία της διαστολής του σύμπαντος βρήκαν . Πρόκειται για ένα ενεργειακό πεδίο που καραδοκούσε ανενεργό μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, και τώρα θα μπορούσε να προκαλέσει την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος.
Στα τέλη της δεκαετίας του 1990, παρατηρήσεις των υπερκαινοφανών μας αποκάλυψαν ότι το σύμπαν έχει ξεκινήσει να διαστέλλεται με ολοένα και ταχύτερους ρυθμούς τα τελευταία δισεκατομμύρια χρόνια. Οι εξισώσεις του Αϊνστάιν της γενικής σχετικότητας μας δίνουν ένα μηχανισμό για το φαινόμενο αυτό, με τη μορφή της κοσμολογικής σταθεράς Λ, γνωστή επίσης και ως εγγενής «σκοτεινή ενέργεια» του χωροχρόνου. Εάν αυτή η σταθερά έχει μια μικρή θετική τιμή, τότε δημιουργεί νέο χωροχρόνο για να διαστέλλεται με ένα διαρκώς αυξανόμενο ρυθμό. Ωστόσο, θεωρητικοί υπολογισμοί της σταθεράς Λ και η παρατηρούμενη τιμή είναι εκτός πραγματικότητας κατά, περίπου, 120 τάξεις μεγέθους.
Για να ξεπεραστεί αυτή η τρομακτική διαφορά, οι φυσικοί έχουν καταφύγει σε άλλες εξηγήσεις για την πρόσφατη κοσμική επιτάχυνση. Μια εξήγηση είναι η ιδέα ότι όλος ο χωροχρόνος διαπερνάται από ένα πεδίο που ονομάζεται πεμπτουσία. Αυτό το πεδίο είναι μονοδιάστατο, πράγμα που σημαίνει ότι σε κάθε δεδομένο σημείο μέσα στον χωροχρόνο έχει μια τιμή, αλλά όχι και κατεύθυνση. Οι εξισώσεις του Αϊνστάιν δείχνουν ότι με την παρουσία ενός βαθμωτού πεδίου που αλλάζει με πολύ αργό ρυθμό, ο χωροχρόνος θα διαστέλλεται με ολοένα και μεγαλύτερο ρυθμό.
Τελευταία ο κοσμολόγος Christophe Ringeval του Καθολικού Πανεπιστημίου της Λουβέν (UCL), στο Βέλγιο και οι συνεργάτες του υποδεικνύουν ότι ένα πεδίο πεμπτουσία θα μπορούσε να συνδέεται με μια φάση της ιστορίας του σύμπαντος, που ονομάζεται πληθωρισμός. Κατά τη διάρκεια αυτής της φάσης, κλάσματα του δευτερολέπτου μετά το Big Bang, ο χωροχρόνος επεκτάθηκε εκθετικά. Ο πληθωρισμός θεωρείται ότι επήλθε εξαιτίας ενός άλλου μονοδιάστατου πεδίου που υπήρχαν εκείνη την εποχή. Αλλά τι θα γινόταν εάν ένα πολύ ασθενέστερο πεδίο-πεμπτουσία ήταν, επίσης, παρόν κατά τη διάρκεια του πληθωρισμού;
Σύμφωνα με τα μοντέλα της ομάδας του Christophe Ringeval ο πληθωρισμός θα είχε προκαλέσει κβαντικές διακυμάνσεις στο πεδίο πεμπτουσία. Όταν το σύμπαν άρχισε την πιο ήρεμη επέκταση του μετά την φάση του πληθωρισμού, το πεδίο και οι διακυμάνσεις του θα έχουν ‘παγώσει’ στον ιστό του χωροχρόνου, έτσι ώστε η ενεργειακή πυκνότητα του πεδίου να μην αλλάζει με το χρόνο.
Το πεδίο αυτό δεν θα είχε καμία επίπτωση στο πρώιμο σύμπαν, που κυριαρχείται από την ύλη και την ακτινοβολία. Αλλά τελικά, καθώς το σύμπαν μεγάλωσε, ο ρυθμός διαστολής του επιβραδύνθηκε και η επίδραση της ύλης καθώς και της ακτινοβολίας μειώθηκε, οπότε η σχετική ισχύς του πεδίου πεμπτουσία αυξήθηκε, με αποτέλεσμα την επιταχυνόμενη διαστολή του χωροχρόνου, υποστηρίζει ο Ringeval.
“Η ιδέα της ανάμειξης του πληθωρισμού με το πρόβλημα της σκοτεινής ενέργειας είναι ιδιαίτερα ελκυστική,” αναφέρει ο Jérôme Martin του Ινστιτούτου Αστροφυσικής του Παρισιού. Όμως προσθέτει ότι το «σενάριο χρειάζεται επιπλέον υπολογισμούς για να επιβεβαιωθεί”.
Η πρώτη δοκιμή της ιδέας θα μπορούσε να προέλθει από τον επόμενο κιόλας χρόνο με τον δορυφόρο Planck, που ψάχνει για ενδείξεις βαρυτικών κυμάτων – διακυμάνσεις στον ιστό του χωροχρόνου που προκλήθηκαν από τον πληθωρισμό. Αυτές θα πρέπει να έχουν αποτυπωθεί στο κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων (CMB), την ακτινοβολία που έχει απομείνει από το big bang, και την οποία θα μετρήσει ο δορυφόρος.
Ο Ringeval υπολόγισε ποιά θα πρέπει να είναι η ισχύς σήμερα ενός πεδίου πεμπτουσία, και προχώρησε προς τα πίσω για να εκτιμήσει, πότε θα έγινε η φάση του πληθωρισμού, λίγο μετά το Big Bang. Η ομάδα του βρήκε λοιπόν ότι πρέπει να έχει γίνει όταν η ενέργεια του σύμπαντος θα ήταν της τάξεως λίγων τρισεκατομμυρίων eV (TeV). Αλλά τότε τα παραγόμενα βαρυτικά κύματα θα είναι πολύ αδύναμα για να ανιχνευθούν από τον δορυφόρο Planck, οπότε αν αυτός βρει αποδεικτικά στοιχεία για βαρυτικά κύματα, τότε “το μοντέλο μας θα καταστραφεί”, λέει ο Ringeval.
Πηγή: New Scientist
Στο μοντέλο της πεμπτουσίας η παρατηρούμενη επιτάχυνση του σύμπαντος προκαλείται από την ενέργεια ενός δυναμικού πεδίου, που αναφέρεται ως πεδίο πεμπτουσία. Η πεμπτουσία διαφέρει από την κοσμολογική σταθερά ως προς το ότι μπορεί να μεταβάλλεται στον χώρο και τον χρόνο. Για να μην συγκεντρώνεται και σχηματίζει δομές όπως η ύλη, το πεδίο αυτό πρέπει να είναι πολύ ελαφρύ, ώστε να έχει μεγάλο μήκος κύματος Compton.
Δείτε και τα σχετικά άρθρα για την πεμπτουσία
Τι είναι η πεμπτουσία; Μια άλλη πρόταση για την αιτία της κοσμικής επιτάχυνσης
Τι είναι η πεμπτουσία;
Leave a Comment