Κατανοώντας το Σύμπαν στις αρχικές του στιγμές

Από την ιστοσελίδα του παρατηρητηρίου JODRELL BANK, 4 Μαρτίου 2004

Χρησιμοποιώντας ένα βρετανικό ραδιοτηλεσκόπιο, την Πολύ Μικρή Σειρά (VSA) όπως λέγεται, που βρίσκεται στην Τενερίφη, αστρονόμοι από τα Πανεπιστήμια του Μάντσεστερ και του Κέιμπριτζ καθώς και του ισπανικού Instituto de Astrofisica de Canarias (IAC), έχουν κάνει μετρήσεις του Μικροκυματικού Κοσμικού Υποβάθρου (CMB) - την ακτινοβολία που απέμεινε από τη Μεγάλη Έκρηξη - ρίχνοντας έτσι νέο φως στα γεγονότα που συνέβησαν τις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος.

Συνδυάζοντας τα αποτελέσματα τους με αυτά του δορυφόρου Wilkinson MAP  της NASA (WMAP), ήταν σε θέση να βρουν τη συμπεριφορά του σύμπαντος κατά τη διάρκεια της "πληθωριστικής" φάσης, που θεωρείται ότι έχει συμβεί όταν η ηλικία του ήταν μόνο 10^-35 δευτερόλεπτα. Εάν επιβεβαιωθούν αυτά τα αποτελέσματα τότε θα προκαλέσουν σημαντικές αλλαγές στις σημερινές απόψεις για τον πληθωρισμό και για τις πρώτες στιγμές της δημιουργίας.

Ο Richard Davis του Παρατηρητήριου Jodrell Bank, του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ, ο οποίος συμμετείχε στην κατασκευή και σχεδίαση της VSA και που καθοδηγεί την ομάδα του Jodrell Bank, είπε ότι η ομάδα του εξέτασε τις πρώτες στιγμές μετά τη δημιουργία, όταν το σύμπαν ήταν της τάξεως των 10^-33 μέτρων. Χρησιμοποιώντας το όργανο αυτό, οι επιστήμονες είδαν την ηχώ της φοβερής διαστολής, που πραγματοποιήθηκε στις αρχές της ύπαρξης του σύμπαντος.

Η ιδέα του πληθωρισμού είναι ότι το Σύμπαν επεκτάθηκε εξαιρετικά γρήγορα κατά τη διάρκεια των πρώτων του στιγμών, δημιουργώντας έτσι έναν Κόσμο που οι ιδιότητες είναι πολύ ομοιόμορφες σε μεγαλύτερες κλίμακες.

Εντούτοις η Κβαντική Μηχανική, η θεωρία του υποατομικού κόσμου, πιστεύει ότι είχαν δημιουργηθεί μικρές διακυμάνσεις στην πυκνότητα του αρχικού σύμπαντος, και από τις πυκνότερες περιοχές του αρχικού σύμπαντος, τελικά φτιάχτηκαν οι σημερινοί γαλαξίες.

Αυτές οι διακυμάνσεις αποτυπώνονται, επίσης, ως μικρές παραλλαγές της θερμοκρασίας στην παρατηρηθείσα Μικροκυματική Κοσμική Ακτινοβολία (CMB). Έτσι μπόρεσαν να τις μελετήσουν με τη βοήθεια εξαιρετικά ευαίσθητων οργάνων, όπως είναι το ραδιοτηλεσκόπιο VSA.

Οι κβαντομηχανικές διακυμάνσεις παρήγαγαν μεταβολές στην πυκνότητα και τη θερμοκρασία μεγάλης κλίμακας μεγεθών. Οι παρατηρήσεις με το VSA δίνουν μεγαλύτερες λεπτομέρειες από εκείνες του δορυφόρου WMAP. Έτσι, μας βοηθούν να κατανοήσουμε καλύτερα για το πώς η κατανομή αυτών των διακυμάνσεων μεταβάλλεται ως συνάρτηση του μεγέθους.

Οι προηγούμενες απόψεις των κοσμολόγων έλεγαν ότι, αφού ερμηνεύεται η διάδοχη ιστορία του Σύμπαντος, η κατανομή των διακυμάνσεων θα ήταν ανεξάρτητη από την κλίμακα.

Εντούτοις, τα καινούργια αποτελέσματα δείχνουν ότι οι διακυμάνσεις είναι πιο εμφανείς σε μια γωνιακή κλίμακα περίπου 0,5 του βαθμού, που είναι το μέγεθος του φεγγαριού στον ουρανό. Και σε μεγαλύτερες κλίμακες από αυτή (το μέγεθος του σύμπαντος) και σε μικρότερες κλίμακες (το μέγεθος ενός σμήνους γαλαξιών), αυτές οι παραλλαγές στην πυκνότητα και στη θερμοκρασία είναι πολύ λιγότερες.

"Τα δημοφιλέστερα μοντέλα του πληθωρισμού προβλέπουν πολύ μικρότερες παραλλαγές - διαφορές - από εκείνες που φάνηκαν στις νέες παρατηρήσεις", είπε ο Richard Battye (Παρατηρητήριο Jodrell Bank), ο οποίος ασχολήθηκε με την ανάλυση και την ερμηνεία των στοιχείων.

"Η αυξανόμενη ευαισθησία των οργάνων, όπως είναι το ραδιοτηλεσκόπιο VSA, μας βοηθάει να εξετάσουμε αυτά τα μοντέλα του πληθωρισμού. Τα αποτελέσματα δεν είναι εντελώς αποφασιστικά σε αυτή τη φάση, αλλά εάν αληθινά τότε θα χρειαστεί να ξανασκεφτούμε  ριζικά τις επικρατούσες απόψεις για τις πρώτες στιγμές της δημιουργίας".

Τα αποτελέσματα από το VSA έχουν επιβεβαιωθεί από ένα ταυτόχρονο πείραμα, το Cosmic Background Imager (CBI), το οποίο βρίσκεται ψηλά στις Χιλιανές Άνδεις και χρησιμοποιείται από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνιας.

Τα αποτελέσματα είναι σε αυτή τη φάση ιδιαίτερα ενδεικτικά, αλλά αναμένεται ότι οι επόμενες μετρήσεις από το VSA, το CBI και από το δορυφόρο PLANCK, θα επιτρέψουν να συναχθούν πιο οριστικά συμπεράσματα.

Ο δορυφόρος PLANCK, που πρόκειται να προωθηθεί από την Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία το 2007, θα χρησιμοποιήσει ιδιαίτερα ευαίσθητους δέκτες, που φτιάνονται από μηχανικούς στο Παρατηρητήριο Jodrell Bank.

Αυτά τα αποτελέσματα βρίσκονται σε δύο εργασίες που έχουν υποβληθεί στο Monthly Notices της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.