Και νέο φως στη σκοτεινή ενέργεια

Από την ιστοσελίδα PhysicsWeb, Ιούνιος 2004

Κοσμολόγοι στις ΗΠΑ έκαναν τις πιο ακριβείς μετρήσεις για το πως η σκοτεινή ενέργεια μεταβάλλεται με τον χρόνο - και βρήκαν ότι παραμένει απόλυτα σταθερή. Οι  Max Tegmark στο πανεπιστήμιο της Pennsylvania και Yun Wang στο πανεπιστήμιο της Oklahoma εκτέλεσαν αριθμητικές εξομοιώσεις σε παρατηρησιακά δεδομένα των σούπερ-νόβα, της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου και των γαλαξιακών σμηνών. 

Τα αποτελέσματα τα οποία συμφωνούν με τις προβλέψεις του Einstein για μια μη μεταβαλλόμενη κοσμολογική σταθερά, ενισχύουν περισσότερο την ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας. Βλέπε (Phys. Rev. Lett. 92 241302). 

Η επιτάχυνση του Σύμπαντος, οδηγείται από μια δύναμη που έχει απωστικό μάλλον παρά ελκτικό χαρακτήρα κατά τις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις. Αν και αποκλήθηκε σκοτεινή ενέργεια, και πιστεύεται ότι καταλαμβάνει περίπου τα δύο τρίτα του σύμπαντος, κανείς δεν ξέρει από τι ακριβώς αποτελείται. Οι πιθανές εξηγήσεις για τη φύση της σκοτεινής ενέργειας περιλαμβάνουν μια "Κοσμολογική σταθερά" - η οποία παραμένει αμετάβλητη με το χρόνο - και προβλέφθηκε πρώτα από τον Einstein το 1917. 

Αλλά υπάρχουν και άλλες περισσότερο εξωτικές εξηγήσεις - όπως η πεμπτουσία, τροποποιημένες βαρυτικές θεωρίες που περιλαμβάνουν και άλλες διαστάσεις, ή φυσική των χορδών - οι οποίες προτείνουν ότι η σκοτεινή ενέργεια μεταβάλλεται με τον χρόνο. Αν η σκοτεινή ενέργεια γινόταν προοδευτικά ισχυρότερη, το σύμπαν θα διαχωριζόταν βαθμιαία και θα έφτανε στο "μεγάλο σχίσμα" όπως αποκαλείται. Αν αντίθετα γινόταν ασθενέστερη, το σύμπαν θα κατέρρεε σε μια "μεγάλη σύνθλιψη". .

Οι Tegmark και Wang χρησιμοποίησαν μια νέα προσέγγιση ανεξάρτητη από συγκεκριμένο μοντέλο, για να μετρήσουν την πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας. Ανέλυσαν δεδομένα από σούπερ-νόβα τύπου 1α, οι οποίοι είχαν καταγραφεί από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Επίσης δεδομένα της κοσμικής ακτινοβολίας υποβάθρου (CMB), που λήφθηκαν από τον διερευνητή της κοσμικής ανισοτροπίας Wilkinson (WMAP), από την ψηφιακή χαρτογράφηση του ουρανού Sloan (SDSS), και  παρατηρήσεις σμηνών γαλαξιών σε πολύ μεγάλη κλίμακα αποστάσεων. 

Τα αποτελέσματα συμφωνούν με προηγούμενα δεδομένα για τους σούπερ-νόβα, τα οποία έδειχναν ότι η σκοτεινή ενέργεια παραμένει σταθερή με τον χρόνο και ταιριάζει καλά με την κοσμολογική σταθερά του Einstein. Επιπλέον, οι φυσικοί υπολόγισαν ότι αν η πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας άλλαζε με τον χρόνο, μια μεγάλη σύνθλιψη ή ένα μεγάλο σχίσμα δεν θα συνέβαινε τουλάχιστον για χρονική περίοδο 50 δισεκατομμυρίων ετών, και στα πλαίσια των μοντέλων που επιτρέπουν τέτοια γεγονότα. Αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν να οδηγήσουν σε μια νέα ευρείας αποδοχής επανεκτίμηση αυτών των θεωριών. 

"Εκπλήσσομαι από το γεγονός ότι η σκοτεινή ενέργεια μοιάζει τόσο σταθερή," λέει ο Tegmark. "Οι θεωρητικοί έχουν επινοήσει κομψά μοντέλα στα οποία η σκοτεινή ενέργεια αυξάνει ή μειώνει την πυκνότητά της με τον χρόνο, και ακόμη και με αυτή τη νέα βελτιωμένη μέθοδο, αποδεικνύεται τέλεια συνεπής με το μοντέλο για τη σταθερά Λ του Einstein στο οποίο η πυκνότητά της είναι απλά μια σταθερά.