Φυσικοί ψάχνουν για αποτυπώματα των κοσμικών χορδών

Οι φυσικοί ψάχνουν στο διάστημα για τα ίχνη μιας από τις πιο παράξενες θεωρητικές δομές στο σύμπαν, τις κοσμικές χορδές. Τελευταία δε μια ομάδα ερευνητών ανακοίνωσε κάτι που νομίζουν πως είναι η πρώτη έμμεση παρατήρηση των αρχαίων κοσμικών χορδών, τα παράδοξη αντικείμενα που πιστεύεται ότι έχουν συμβάλει στη διευθέτηση των αντικειμένων σε όλο το σύμπαν.

Η μπλε κουκίδα στο κέντρο δεξιά δείχνει τη θέση της Γης μέσα σε δύο συνδεόμενες κοσμικές χορδές σε αυτή την εικόνα από προσομοίωση. Τα βέλη δείχνουν πως το μαγνητικό πεδίο από τις δύο κοσμικές χορδές επηρέασε τον προσανατολισμό των γειτονικών κβάζαρ.

Η πρώτη προβλέψει των κοσμικών χορδών φτάνει πίσω στην δεκαετία του 1970, όπου οι φυσικοί θεωρούσαν ότι είναι τεράστια ρήγματα που κάποτε υπήρχαν στον χώρο. Φυσικά δεν θα πρέπει να συγχέονται με τις χορδές της θεωρίας των χορδών.

Οι κοσμικές χορδές όπως πιστεύουν οι αστροφυσικοί  έχουν σχηματιστεί πριν από δισεκατομμύρια χρόνια, λίγα μόνο λεπτά μετά το Big Bang, όταν το Σύμπαν ήταν ακόμα μια σούπα από εξαιρετικά καυτή ύλη. Καθώς ψύχθηκε τότε το σύμπαν, σχηματίστηκαν ρωγμές μεταξύ διαφορετικών περιοχών του διαστήματος οι οποίες ψύχθηκαν με διάφορους τρόπους, όπως σχηματίζονται οι ρωγμές στον πάγο σε μια παγωμένη λίμνη. Αυτές οι ατέλειες στο διάστημα ήταν οι κοσμικές χορδές.

Αν και οι ερευνητές δεν έχουν ακόμη παρατηρήσει άμεσα τις ίδιες τις χορδές, ο επικεφαλής της ομάδας Robert Poltis από το Πανεπιστήμιο στο Μπάφαλο στη Νέα Υόρκη, πιστεύει ότι βρήκε τις ενδείξεις αυτές κρυμμένες στα αρχαία κβάζαρ. Δηλαδή, τις τεράστιες μαύρες τρύπες που εκτοξεύουν ισχυρούς πίδακες φωτός και ακτινοβολίας στο κέντρο πολλών γαλαξιών.

Οι υποθετικές κοσμικές χορδές ήταν απίστευτα στενές, πιο λεπτές και από τη διάμετρο ενός πρωτονίου, αλλά τόσο πυκνές που μια χορδή μήκους λιγότερο από ένα μίλι, θα ζυγίζει όσο μία Γη. Καθώς όμως το σύμπαν επεκτείνεται, το ίδιο έκαναν κι αυτές οι χορδές, έως ότου είτε απλώθηκαν σε όλο τον γνωστό κόσμο, ή σε τεράστιους δακτυλίους χιλιάδες φορές μεγαλύτερους από τον Γαλαξία μας.

Η ομάδα του Poltis «ανέλυσε τα παρατηρησιακά δεδομένα από 355 κβάζαρ που εδρεύουν στις μακρινές γωνιές του σύμπαντος. Με προσεκτικό έλεγχο του φωτός που εκπέμπεται από αυτά τα κβάζαρ, είναι δυνατόν να προσδιοριστεί η κατεύθυνση των πιδάκων τους στον χώρο. Η ομάδα λοιπόν βρήκε ότι 183 από αυτούς παρατάσσονται έτσι ώστε να σχηματίσουν δύο τεράστια δαχτυλίδια που εκτείνονται κατά μήκος του ουρανού, σε ένα σχήμα που είναι απίθανο να έχει σχηματιστεί κατά τύχη.

Τα μέλη της ομάδας πιστεύουν ότι τα μαγνητικά πεδία των δύο κοσμικών χορδών επηρέασε την κατεύθυνση των κβάζαρ που σημαδεύουν. Οι ίδιες οι χορδές θα πρέπει να έχουν προ πολλού διαλυθεί λόγω της εκπομπής βαρυτικής ακτινοβολίας, δεδομένου ότι αυτές δονούνται. Ωστόσο, η αρχική επίδραση τους πάνω στην ευθυγράμμιση των κβάζαρ θα είχε παραμείνει μέχρι τώρα.

"Η ίδια η χορδή έχει χαθεί, αλλά μπορείτε να πάρετε το μαγνητικό πεδίο που αποτυπώνεται στο πρώιμο σύμπαν," λέει ο Poltis. Για να ελέγξουν την υπόθεσή τους, αυτοί έφτιαξαν ένα μοντέλο με τις θεωρητικές επιδράσεις των χορδών για τον σχηματισμό των κβάζαρ, και διαπιστώθηκε έτσι ότι οι προβλέψεις τους ήσαν κοντά στις παρατηρήσεις τους.

Ο Poltis πρόσθεσε επίσης ότι θα πρέπει να λάβει περισσότερες συνεχείς παρατηρήσεις και αναλύσεις πριν να είναι απολύτως σίγουροι ότι έχουν βρει αποδείξεις για τις κοσμικές χορδές. Η ανίχνευση τους φυσικά θα ήταν μια σημαντική κοσμολογική ανακάλυψη λόγω της θεωρητικής τους σημασίας για το σχηματισμό των γαλαξιών στο πρώιμο σύμπαν. Ωστόσο, άλλοι ερευνητές είναι επιφυλακτικοί σχετικά με τα αποτελέσματα.

Έτσι, ο Jon Urrestilla του Πανεπιστημίου της Χώρας των Βάσκων, δεν θέλει να βγάλουμε συμπεράσματα πάρα πολύ γρήγορα. Αναφέρει ότι η έρευνα του Poltis «Είναι συναρπαστική, επειδή η ομάδα του κάνει μια ελέγξιμη πρόβλεψη.

"Είναι ακόμα νωρίς για να πούμε ότι αυτό το έργο έχει ανακαλύψει στοιχεία για τις κοσμικές χορδές. Είναι βέβαια πολλά υποσχόμενη εργασία καθώς η επιστήμη της είναι καλή, αλλά θα πρέπει να είμαστε προσεκτικοί. Υπάρχουν υποθέσεις που διατυπώνονται και που πρέπει να ελεγχθούν”, λέει ο Urrestilla. "Όμως αυτή είναι ένα ακόμη κομμάτι στο παζλ, και όσο περισσότερες προβλέψεις μπορούμε να κάνουμε από την ίδια την βασική επιστήμη σε προφανώς ανεξάρτητα φαινόμενα, τόσο πιο κοντά θα είμαστε στην ανίχνευση των ενδεχόμενων χορδών αν πραγματικά ήταν εκεί. "

Ο Tanmay Vachaspati από το Πολιτειακό Πανεπιστήμιο της Αριζόνα, ένας κορυφαίος ειδικός στις κοσμικές χορδές, είπε ότι η παρατήρηση των ευθυγραμμισμένων κβάζαρ ήταν αινιγματική, αλλά επιφυλάσσεται αν προκλήθηκε από τις κοσμικές χορδές. Πιστεύει ότι αν είχαν οι χορδές σχηματιστεί νανοδευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, τότε πιθανότατα θα είχαν αποσυντεθεί πολύ γρήγορα έτσι ώστε η μαγνητική επίδραση τους δεν θα διαρκούσε μέχρι και σήμερα.

"Δεν βλέπω να παραμένουν μέχρι σήμερα για την παροχή παρατηρητικών σημάτων," συμπληρώνει ο Vachaspati.

Η δημοσίευση της εργασίας τους έγινε στο Physical Review Letters.

Πηγή: PhysOrg

Διαβάστε και τα παρακάτω

• Η ευθυγράμμιση του πολωμένου φωτός των κβάζαρ υπονοεί την παρουσία κοσμικών χορδών
• Τι είναι οι Κοσμικές Χορδές;
• Κοσμικές χορδές και άλλες τοπολογικές ατέλειες
• Τα πρώτα στοιχεία για την θεωρία χορδών;

• Κοσμικά ‘μαστίγια’ μπορεί να έχουν αφήσει τα σημάδια τους στο σύμπαν