Ανάλυση αντιπαρατίθεται στο μοντέλο του σχηματισμού του σύμπαντος

Πηγή: PhysicsWorld, 16 Νοεμβρίου 2007

Μικροσκοπικές μεταβολές θερμοκρασίας που βρέθηκαν στους χάρτες του Κοσμικού Μικροκυματικού Υποβάθρου είναι συνήθως η πιθανή απόδειξη ότι τα αστέρια, οι γαλαξίες και άλλες μεγάλης κλίμακας δομές αναπτύχθηκαν από διαταραχές της πυκνότητας στο πρώιμο σύμπαν. Αλλά ένας φυσικός στις ΗΠΑ υποστηρίζει με αμφιλεγόμενο τρόπο ότι αυτές οι παρατηρηθείσες μεταβολές προκαλούνται στην πραγματικότητα από τα άτομα του υδρογόνου στο Γαλαξία μας. Εάν όμως είναι σωστές οι απόψεις του, οι κοσμολόγοι θα πρέπει να ξανασκεφτούν δραστικά τα μοντέλο τους για την εξέλιξη του σύμπαντος.

Ο Gerrit Verschuur υποστηρίζει ότι οι ραδιοεκπομπές από το υδρογόνο στο Γαλαξία μας (πάνω εικόνα) θα μπορούσαν να αποτυπωθούν στην έρευνα Μικροκυματικής Ανισοτροπίας του Κοσμικού Υπόβαθρου Wilkinson (κάτω εικόνα). 

Στο καυτό πλάσμα του πρώιμου σύμπαντος, το φως που έμεινε από το Big Bang δεν θα μπορούσε να ταξιδέψει μακριά χωρίς να σκεδαστεί από τα ηλεκτρόνια που ήταν ελεύθερα στον χώρο. Αλλά όταν το σύμπαν ήταν περίπου 380.000 ετών, είχε ψυχθεί τόσο ώστε να μπορούν τα ηλεκτρόνια και τα πρωτόνια να συνδυαστούν και να σχηματίσουν τα άτομα του υδρογόνου. Τα φωτόνια θα μπορούσαν τότε να ταξιδέψουν ελεύθερα σε μεγάλες αποστάσεις χωρίς να σκεδαστούν, οπότε το μήκος κύματος τους 'τεντώθηκε' εξ αιτίας της διαστολής του σύμπαντος. Σήμερα εμείς παρατηρούμε αυτό το μήκος κύματος στο Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων (CMB) - έναν χάρτη της δομής του πρώιμου σύμπαντος που 'πάγωσε' στον χρόνο.

Τα στοιχεία που λήφθηκαν για τη CMB από το δορυφόρο COBE το 1993, και σε μεγάλη έκταση από τον δορυφόρο ελέγχου της ανισοτροπίας των μικροκυμάτων Wilkinson (WMAP) το 2003, έδειξαν ότι οι μικροσκοπικές παραλλαγές της θερμοκρασίας διαπέρασαν τη μικροκυματική ακτινοβολία.

Αυτές έδειξαν ότι ο πρώιμος Κόσμος δεν είχε μια ομαλή κατανομή της μάζας, αλλά είχε πυκνές περιοχές που - όπως προτείνουν τα μοντέλα των κοσμολόγων - επρόκειτο να προκύψουν από αυτές οι γαλαξίες και οι άλλες δομές που βλέπουμε σήμερα.

Λανθασμένη πηγή

Ο Gerrit Verschuur, ένας φυσικός από το πανεπιστήμιο της Μέμφιδος, διαφωνεί με την τελευταία άποψη. Έχει παρατηρήσει ότι οι μεταβολές της θερμοκρασίας που καταγράφονται από τον δορυφόρο WMAP τείνουν να συμπέσουν με τις ραδιοεκπομπές από το ουδέτερο υδρογόνο στον Γαλαξία μας. Με άλλα λόγια, οι διακυμάνσεις μπορούν να μην είναι καθόλου μέρος της CMB καθόλου.

Ο Verschuur έκανε την ανακάλυψή του μελετώντας την έρευνα Leiden-Argentina-Bonn (LAB),  ένα χάρτη των ραδιοεκπομπών από το ουδέτερο υδρογόνο στον Γαλαξία μας που ολοκληρώθηκε για όλο τον ουρανό το 2005. "Είναι τόσα πολλά τα στοιχεία όλου του ουρανού που αποθαρρύνουν τους χρήστες της έρευνας, έτσι ώστε αυτοί εξαγάγουν μόνο τα στοιχεία για μια μικρή περιοχή του ουρανού, για την οποία ενδιαφέρονται," τονίζει ο Verschuur.

Ο ίδιος εργάστηκε με τα στοιχεία μιας μεγάλης περιοχής. Και στην δημοσίευση του ο Verschuur σημειώνει έξι περιοχές του ουρανού όπου έχει βρει οπτικούς συσχετισμούς μεταξύ του LAB και των ερευνών του WMAP, αν και λέει ότι έχει βρει από τότε περίπου 200 συσχετισμένες περιοχές.

Εάν η ανάλυσή του είναι σωστή, θα υπονόμευε το καθιερωμένο μοντέλο της "ψυχρής σκοτεινής ύλης" για την εξέλιξη του σύμπαντος, η οποία λέει ότι οι μεγάλης κλίμακας δομές γεννήθηκαν από τις μικρές διαταραχές της πυκνότητας στον πρώιμο Κόσμο. Σύμφωνα με τις μελέτες της έρευνας του WMAP, η κανονική ύλη αποτελεί ακριβώς το 4% του σύμπαντος, με τη μυστήρια σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια να είναι το 24% και το 72%, αντίστοιχα. Αν και οι επιστήμονες του WMAP έπρεπε να αφαιρέσουν προσεκτικά τις γνωστές συνεισφορές από τις φυσικές διαδικασίες στο Γαλαξία μας, ο Verschuur επισημαίνει ότι οι συσχετίζοντας εκπομπές του υδρογόνου θα μπορούσαν να προέρχονται από μια μη αναγνωρισμένη διαδικασία.

Στατιστική ανάλυση

Δεν συμφωνούν όμως όλοι με τα συμπεράσματα του αμερικανού φυσικού. Η Kate Land από το πανεπιστήμιο της Οξφόρδης και ο Anže Slosar στο πανεπιστήμιο της Λουμπλιάνα σύγκριναν τους διάφορους χάρτες από τις έρευνες LAB και WMAP, σε διαφορετικές ζώνες συχνότητας και κλίμακες χρησιμοποιώντας τις τεχνικές "Monte Carlo", αλλά δεν βρήκαν κανέναν στατιστικά σημαντικό συσχετισμό.

"Οι συσχετισμοί με το μάτι είναι πολύ παραπλανητικοί," συμπεραίνουν οι τελευταίοι.

Ακόμα κι έτσι, ο Verschuur θέλει να συνεχίσει τις αναλύσεις του. "Θα προσπαθήσω τώρα να μελετήσω αυτές τις περιπτώσεις στην διαστρική φυσική, για να μην θυμώνω για τα στατιστικά επιχειρήματα," διευκρινίζει.

Αλλά και ο Gary Hinshaw, ένας φυσικός στην ομάδα αποστολής του WMAP στο Κέντρο Διαστημικής Πτήσης Goddard της NASA, αμφισβητεί τα συμπεράσματα του Verschuur. "Η εντύπωσή μου είναι ότι αυτή η άποψη βασίζεται πρώτιστα σε μια οπτική σύγκριση των χαρτών και όχι σε μια αυστηρή στατιστική ανάλυση, γι αυτό και τα αποτελέσματα είναι κάπως ανεκδοτικά," λέει. Αναφερόμενος δε στη μελέτη των Land και Slosar, πρόσθεσε: "Σκέφτομαι ότι αυτη η εργασία τους βάζει πραγματικά το ζήτημα στο αρχείο."