Βρετανοί επιστήμονες σκοπεύουν στη γέννηση του Σύμπαντος

Από το BBC και το British Information Services, 23 Σεπτεμβρίου 2004

Βρετανοί επιστήμονες από το Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ και το Πανεπιστήμιο του Έξετερ ανακάλυψαν ότι η εξέλιξη του σύμπαντος ήταν πολύ πιο αργή από όσο  νομίζαμε προηγουμένως. Ο Δρ Andrew Bunker, που μελέτησε εικόνες που λήφθηκαν από το Διαστημικό Τηλεσκόπιο Hubble, παρουσίασε τα αποτελέσματα της έρευνας του στο Διαστημικό Ινστιτούτο Επιστήμης Τηλεσκοπίων στη Βαλτιμόρη.

Η εικόνα παρουσιάζει εξασθενημένους γαλαξίες που τα άστρα τους έλαμψαν αμέσως μετά το Big Bang. Αλλά ο μειωμένος αριθμός τους αναγκάζει τους επιστήμονες να σκεφτούν ξανά την Κοσμική εξέλιξη.

Η βρετανική ομάδα ήταν η πρώτη που ανέλυσε εικόνες του Hubble από την περιοχή, Ultra Deep Field (HUDF), οι οποίες δίνουν την πιο βαθιά στον χρόνο εικόνα του σύμπαντος. Η ομάδα αυτή είδε τον αριθμό των γαλαξιών που σχηματίζουν άστρα και βρήκε ότι υπήρχαν πολύ λιγότερα άστρα από όσο ανέμεναν. Ίσως ο ρυθμός με τον οποίο γεννιούνται τα νέα αστέρια ήταν πολύ πιο αργός από αυτόν που στο παρελθόν θεωρούσαμε.

Οι επιστήμονες μέχρι τώρα πίστευαν ότι η ενέργεια που ελευθερώθηκε, όταν γεννήθηκαν τα αστέρια, προκάλεσε μια υπεριώδη ακτινοβολία αρκετή για να φωτίσει το ψυχρό, αρχέγονο υδρογόνο που σχηματίστηκε αμέσως μετά από την Μεγάλη Έκρηξη, αλλά τώρα πρέπει να την ξανασκεφτούν αυτή την άποψη.

"Μπορούμε να μετρήσουμε πόσο γρήγορα γεννιούνται τα αστέρια στο αρχικό σύμπαν", λέει ο Andrew Bunker. "Αλλά τα αποτελέσματα, μας αποκαλύπτουν έναν γρίφο. Ο ρυθμός γέννησης των άστρων φαίνεται χαμηλός συγκρινόμενος με το πιο πρόσφατο παρελθόν. Αυτή όμως η ιδέα δεν είναι αυτό που περίμεναν οι θεωρητικοί φυσικοί: Τον πρώτο καιρό, το Σύμπαν φαίνεται να υποβάλλεται σε μια γρήγορη θέρμανση. Κύριος υποψήφιος για αυτό που την προκάλεσε είναι η υπεριώδης ακτινοβολία, η οποία μπορεί να παραχθεί καθώς γεννιούνται τα αστέρια. Όμως, τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι αυτό δεν συμβαίνει, ο μικρός αριθμός των άστρων που σχηματίζονται, και βρέθηκαν με το Ultra Deep Field, μπορεί να μην είναι επαρκής για να το κάνει αυτό. Ίσως αυτή η θέρμανση συνέβη πιο πίσω στον χρόνο, πιο κοντά δηλαδή στην Μεγάλη Έκρηξη".

Με την ανάλυση των εικόνων που λήφθηκαν από το τηλεσκόπιο Hubble η ομάδα του Bunker θα μπορούσε να δει σχεδόν στην αρχή του χρόνου. Ήταν σε θέση να προσδιορίσουν 50 αντικείμενα, που πιθανά είναι γαλαξίες, τόσο μακριά που το φως θέλει 13 δισεκατομμύρια χρόνια για να φθάσει στη Γη. Οι γαλαξίες που αποκαλύφθηκαν από την ομάδα υπήρχαν όταν το σύμπαν είχε το 5% της ηλικίας του. Αυτή η εποχή είναι η πιο κοντινή, που ο άνθρωπος έχει φτάσει, στη Μεγάλη Έκρηξη, όταν η ηλικία του σύμπαντος ήταν μικρότερη από ένα δισεκατομμύρια χρόνια.

Μάλιστα ο ίδιος αποκαλύπτει και τα εξής: "Ίσως μια άλλη συναρπαστική πιθανότητα είναι ότι η φυσική τότε ήταν πολύ διαφορετική στο αρχικό σύμπαν".

Ο δε Richard Ellis από το Τεχνολογικό Ινστιτούτο της Καλιφόρνιας, δήλωσε τα εξής: "Για πρώτη φορά, έχουμε επιτέλους πραγματικά στοιχεία για να εξετάσουμε αυτά τα τελικά σύνορα - αλλά χρειαζόμαστε περισσότερες παρατηρήσεις".

Κοσμικές Εποχές

Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι οι ακραίες συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας που υπήρχαν μετά από το Big Bang τελικά έδωσαν τη θέση τους σε μικρότερες θερμοκρασίες, ώστε να επιτρέψουν στα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια να σχηματίσουν τα ουδέτερα άτομα του υδρογόνου και του ηλίου.

Την εποχή εκείνη όμως δεν είχαν σχηματιστεί τα αστέρια ώστε να φωτίσουν με το φως τους το σύμπαν. Γι αυτό και αυτή η σκοτεινή εποχή ονομάζεται "Κοσμικός Μεσαίωνας". Όταν όμως σχηματίστηκαν τα αστέρια, από νέφη υδρογόνου και ηλίου, ο Κοσμικός Μεσαίωνας ή Σκοτεινή Εποχή έδωσε τη θέση του στην "Κοσμική Αναγέννηση".

Τότε, αυτά τα καυτά, νεαρά άστρα παρήγαγαν μια έντονη υπεριώδη ακτινοβολία που "έψησε" το αέριο στο Σύμπαν - για να παραγάγει το διάχυτο διαγαλαξιακό πλάσμα που ανιχνεύουμε σήμερα.

Αλλά οι εικόνες του Hubble από την Εξαιρετικά Βαθιά Περιοχή  παρουσιάζουν ένα πρόβλημα για όλη αυτήν την ιστορία.

Όταν ο Bunker και οι συνάδελφοι του μέτρησαν το ρυθμό σχηματισμού των άστρων στους πιο παλιούς γαλαξίες της εικόνας (αυτούς που σχηματίστηκαν πολύ νωρίς στην ιστορία του Σύμπαντος), βρήκαν ότι ήταν λίγοι για να δημιουργηθούν τα επίπεδα της ακτινοβολίας που απαιτούνται για να παραχθεί το διαγαλαξιακό πλάσμα

"Δεν υπάρχει αρκετή ενέργεια για να εξηγηθεί ο επανα-ιονισμός του Σύμπαντος", εξηγεί ο Bunker. "Ίσως υπήρχε περισσότερη αστρική δραστηριότητα ακόμα πιο νωρίς στην ιστορία του σύμπαντος - αυτή είναι η μία πιθανότητα.

"Η άλλη πιθανότητα είναι ότι αυτή η φυσική ήταν πολύ διαφορετική στο νεαρό Σύμπαν. Κάτι λάθος υπάρχει σε αυτά που ξέρουμε γιια το πως σχηματίζονται τα άστρα".

Οι ερευνητές μετά τις ανακαλύψεις τους αναζητούν να κάνουν μια νέα χρονική κλίμακα των βασικών γεγονότων μετά το Big Bang.

Αναζήτηση στο κόκκινο

Τα στοιχεία του Hubble υποστηρίχθηκαν από παρατηρήσεις με το τηλεσκόπιο Keck στη Χαβάη και το τηλεσκόπιο Gemini στη Χιλή.

Η περιοχή, Ultra Deep Field

Η περιοχή - Εξαιρετικά Βαθιά Περιοχή - Βρίσκεται στο κέντρο του αστερισμού Fornax, δίπλα στον αστερισμό του Ωρίωνα. Και η εικόνα που πάρθηκε περιέχει κατ' εκτίμηση 10.000 γαλαξίες. Λήφθηκε δε με τη βοήθεια του οργάνου ACS και των οργάνων Nicmos του Hubble.

Όμως το Hubble χρειάστηκε 400 τροχιές για να κάνει τις παρατηρήσεις του χώρου αυτού ενώ ο συνολικός χρόνος παρατήρησης ανήλθε σε 11,3 ημέρες συνεχούς εξέτασης. Σημειώστε ότι αυτό το πιο απόμακρο φως ανιχνεύθηκε με ένα ρυθμό 1 φωτονίου μόνο ανά λεπτό παρατήρησης.

Στην εικόνα αριστερά βρίσκονται οι περιοχές που ο Hubble παρατηρεί . Μία από αυτές τις σκοτεινές και απόμακρες στον χρόνο περιοχές του Σύμπαντος είναι η  Εξαιρετικά Βαθιά Περιοχή (HUDF), με το μπλε χρώμα που βρίσκεται μόνο 400-700 εκατομμύρια χρόνια  μετά το Big Bang.

Μετά το Big Bang έχουμε την Εποχή της Ακτινοβολίας, εν συνεχεία τον Κοσμικό Μεσαίωνα (μια σκοτεινή εποχή όπου καμιά ακτινοβολία δεν υπήρχε), τα πρώτα άστρα και γαλαξίες. Αμέσως μετά είναι η περίοδος παρατήρησης.