Νέο φως για την σκοτεινή ενέργεια

Από σελίδα του Reuters, 23 Φεβρουαρίου 2004

Μια νέα μελέτη πάνω στη μυστήρια κοσμική απωστική δύναμη ή  σκοτεινή ενέργεια, μπορεί να καθησυχάσει τους κοσμολόγους ότι το σύμπαν δεν πρόκειται να φτάσει σε κατάσταση διάσχισης.

Ερευνητές στο Αμερικανικό Επιστημονικό Ίδρυμα Διαστημικών Τηλεσκοπίων στη Βαλτιμόρη, είπαν ότι βρήκαν περισσότερα στοιχεία για τη σκοτεινή ενέργεια, η οποία μπορεί να αποτελεί το 70% του σύμπαντος.

Βρήκαν δε ότι η σκοτεινή ενέργεια παραμένει σταθερή και αυτό σημαίνει ότι το Σύμπαν θα συνεχίζει να διαστέλλεται αλλά όχι τόσο ώστε το σύμπαν να φτάσει στη διάσχιση. Τα ουράνια σώματα θα απομακρύνονται όλο και περισσότερο μεταξύ τους και τελικά το φως των άστρων θα εξαφανιστεί από τον ουρανό της Γης, γιατί θα είναι πολύ απόμακρα από μας.

Οι ερευνητές θα δημοσιεύσουν τα αποτελέσματά τους στο Αστροφυσικό Περιοδικό .

Η σκοτεινή ενέργεια ανακαλύφθηκε μόνο πριν έξι χρόνια και μπορεί να κρατάει το κλειδί για το μέλλον του σύμπαντος, ανάλογα με το πόσο ισχυρή και πόσο σταθερή είναι.

Θεωρείται ότι συμπεριφέρεται κατ' αντίθετο τρόπο με τη βαρύτητα. Δεν έλκει τους γαλαξίες αλλά τους απωθεί μακριά τον έναν από τους άλλους.

Η βίαιη αυτή δύναμη φαίνεται να προκαλεί ένα βίαιο κοσμικό "ξεχύλωμα" του σύμπαντος προς πάσα κατεύθυνση.

Μπορεί να ακούγεται σαν σενάριο επιστημονικής φαντασίας αλλά εδώ και χρόνια οι επιστήμονες ξέρουν ότι ορισμένα ενεργειακά πεδία θα μπορούσαν να ασκήσουν αρνητική πίεση και κατά συνέπεια να προκαλέσουν αρνητική βαρύτητα.

Κατά μία εκδοχή, ένα είδος αντιβαρυτικής ώθησης, ήταν η αιτία που προκλήθηκε η Μεγάλη Έκρηξη που γέννησε το Σύμπαν.

Ο μόνος τρόπος που έχουν οι κοσμολόγοι να μάθουν τη σκοτεινή ενέργεια, είναι με έμμεσες παρατηρήσεις. Γι' αυτό χρησιμοποιούν το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble για να παρατηρήσουν τους πιο παλιούς, τους πιο απόμακρους υπερκαινοφανείς, που μπορούν να βρουν και να μετρήσουν το φως που προέρχεται από αυτούς.

Αυτό το φως έφυγε από αυτούς τους υπερκαινοφανείς πριν δισεκατομμύρια χρόνια και ανάλογα με το χρώμα που έχουν τώρα, λόγω της ερυθρής μετατόπισης, οι αστρονόμοι βρίσκουν την επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος εκείνη την εποχή. Φυσικά, μας δίνει ενδείξεις και για την ηλικία του.

"Το 1998 για πρώτη φορά ανακαλύψαμε ότι το σύμπαν επιταχύνεται και αυτό οφείλεται προφανώς σε αυτήν  την πολύ μυστήρια σκοτεινή ενέργεια, που δείχνει ότι αποτελεί το 70% του σύμπαντος", είπε ο  Adam Reiss του Ιδρύματος. "Όλοι μας εκπλαγήκαμε τότε.  Στην πραγματικότητα δεν καταλαβαίνουμε τι είναι αυτή η σκοτεινή ενέργεια".

Όχι άλλα αστέρια στον ουρανό

Μια ελπίδα είναι ότι αυτή η σκοτεινή ενέργεια είναι πιθανότατα η κοσμολογική σταθερά λ του Αλβέρτου Αϊνστάιν, η οποία προστέθηκε στις εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας το 1917 σαν μια απωστική δύναμη, προκειμένου να αντισταθμίσει τη βαρύτητα στο θεωρητικό μοντέλο του σύμπαντος. Χωρίς την κοσμολογική σταθερά το Σύμπαν θα συστελλόταν και τελικά θα κατέρρεε κάτω από το ίδιο του το βάρος.

Πάντως, τότε ο Αϊνστάιν πίστευε ότι το Σύμπαν ήταν στατικό. Μόλις όμως ο αστρονόμος Edwin Hubble ανακάλυψε τη δεκαετία του 1920 ότι το σύμπαν διαστέλλεται ο Αϊνστάιν εγκατέλειψε την κοσμολογική του σταθερά, λέγοντας ότι ήταν το μεγαλύτερο σφάλμα του.

Ανάλογα με τη τιμή αυτής της κοσμολογικής σταθεράς το σύμπαν είτε θα καταρρεύσει σε μια "Μεγάλη Σύνθλιψη", είτε θα διασχιστούν οι γαλαξίες και τα άστρα σε μία "Μεγάλη Διάσχιση" ή απλώς το σύμπαν θα φτάσει σε ένα σημείο που οι γαλαξίες θα είναι τόσο μακριά μεταξύ τους, που δεν θα μπορεί να φανεί κανένα άστρο στον ουρανό.

Οι παρατηρήσεις των υπερκαινοφανών

Για να μετρήσει τη σκοτεινή ενέργεια η ομάδα  του Adam Riess μέτρησε το ρυθμό διαστολής του σύμπαντος σε διαφορετικές περιόδους του παρελθόντος. Γι' αυτό έκανε χρήση του Hubble για να παρατηρήσει το φως που μόλις έφθανε στη Γη από εκρήξεις αρχαίων άστρων, τις γνωστές εκρήξεις υπερκαινοφανών. Στο τμήμα του ουρανού, που παρατηρούσαν, ανακάλυψαν 42 νέα σουπερνόβα σε πολύ μακρινούς γαλαξίες, συμπεριλαμβανομένων έξι από τα επτά πιο μακρινά γνωστά αντικείμενα.

"Εάν ο Αϊνστάιν είχε δίκιο και η σκοτεινή ενέργεια θα είναι σε δράση για πάντα, τότε το σύμπαν θα διαστέλλεται για πάντα", αναφέρει ο Reiss.

"Αλλά αυτή τη στιγμή, είμαστε δύο φορές πιο βέβαιοι από πριν ότι η κοσμολογική σταθερά του Αϊνστάιν υπάρχει, ή τουλάχιστον ότι η σκοτεινή ενέργεια δεν φαίνεται να μεταβάλλεται αρκετά γρήγορα -αν μεταβάλλεται καν- για να προκαλέσει το τέλος του Σύμπαντος σύντομα", αναφέρει ο Reiss.

Ο Riess αναφέρει ότι μέτρησαν δύο ιδιότητες σε κάθε υπερκαινοφανή για να μάθουν το ρυθμό διαστολής του σύμπαντος την εποχή που το φως άφησε αυτά τα σουπερνόβα.

"Για να μετρήσουμε το ρυθμό της διαστολής μετρήσαμε την απόσταση του καθώς και το ρυθμό που φαίνεται να απομακρύνεται από τη Γη¨, εξηγεί ο Riess. "Ο λόγος αυτών των δύο αριθμών μας δίνει μια ταχύτητα και αυτό το μέγεθος μας πληροφορεί για το ρυθμό της διαστολής του σύμπαντος κατά το παρελθόν".

Επειδή το φως αφήνει τον κάθε υπερκαινοφανή σε διαφορετική εποχή στα δισεκατομμύρια χρόνια του σύμπαντος που εξαρτάται από την απόσταση του, οι αστρονόμοι μπορούν έτσι να υπολογίσουν το ρυθμό διαστολής σε διαφορετικές εποχές και, από εκεί, την ισχύ της σκοτεινής ενέργειας. Από αυτές τις μετρήσεις ο Riess λέει ότι ο ρυθμός διαστολής και η σκοτεινή ενέργεια είναι σχετικά σταθερά μεγέθη. 

Σχεδόν σταθερός ρυθμός διαστολής

"Η σκοτεινή ενέργεια φαίνεται σαν λίγο σταθερή ή και σταθερή και η ισχύς της σκοτεινής ενέργειας είναι σχετικά συνεπής με την κοσμολογική σταθερά της θεωρίας του Einstein", εξήγησε ο Riess.

"Είναι ακόμα μια ακατέργαστη μέτρηση. Δεν μπορούμε να αποκλείσουμε ότι η σκοτεινή ενέργεια είναι μόνο λίγο σταθερή και αλλάζει, αλλά αν αυτό συμβαίνει, τότε δεν μεταβάλλεται πολύ γρήγορα".

Αν η σκοτεινή ενέργεια αυξανόταν με την πάροδο του χρόνου, οι γαλαξίες, τα άστρα, και τελικά τα ίδια τα άτομα, θα απομακρύνονταν τόσο μεταξύ τους ώστε το Σύμπαν θα σκιζόταν κάτω από την απωστική κοσμολογική δύναμη.

Το σύμπαν αν διαστέλλεται συνεχώς το φως των γαλαξιών, σε μερικά δισεκατομμύρια χρόνια - ίσως και 30, δεν θα μπορεί να φθάσει σε μας, γιατί η ταχύτητα διαστολής θα ξεπερνά την ταχύτητα του φωτός. Έτσι κάθε γαλαξίας θα γίνει ένα ερημονήσι μέσα στο σύμπαν. Το σύμπαν θα γίνει τότε ένας σκοτεινός, ψυχρός Κόσμος για όλους μας. 

Αν όμως η σκοτεινή ενέργεια διαρκώς μειωνόταν, κάποια στιγμή η βαρύτητα θα ανακτούσε τον έλεγχο και θα ανάγκαζε το Σύμπαν να συρρικνωθεί μέχρι να συνθλιβεί στον εαυτό του.

Ενώ αυτό ακούγεται πιο ευχάριστο από μια Μεγάλη Σύνθλιψη ή από μια Μεγάλη Διάσχιση, σημαίνει επίσης ένα ψυχρό, σκοτεινό και μοναχικό μέλλον. Όχι ότι αυτό θα πειράξει τους ανθρώπους, δεδομένου ότι πρόκειται να συμβεί μετά από 30 δισεκατομμύρια χρόνια.

Φυσικά, θα ήταν ωραίο να γνωρίζαμε τι πρόκειται να συμβεί, όμως οι ερευνητές έχουν τρομάξει γιατί λόγω βλάβης των διαστημικών λεωφορείων ο Hubble μπορεί να πεθάνει.

Δυστυχώς, η NASA λόγω του ατυχήματος του Κολούμπια πριν ένα χρόνο, έχει σαν προτεραιότητα την ασφάλεια των αστροναυτών στα διαστημικά λεωφορεία.