Θα μπορούσε το σύμπαν να σχετίζεται με κοσμική χορδή;

Πηγή: PhysOrg, 19 Ιανουαρίου 2008

Μια ομάδα φυσικών και αστρονόμων στο πανεπιστήμιο του Σάσσεξ και του Αυτοκρατορικού Κολεγίου στο Λονδίνο έχουν βρει κάποια στοιχεία - υπαινιγμούς, ότι μπορούν να υπάρχουν κοσμικές χορδές -  γραμμές καθαρής υλοενέργειας -  οι οποίες τυλίγουν ολόκληρο το σύμπαν.

Η εικόνα, που προέρχεται από μια προσομοίωση,  δείχνει μια μικρή περιοχή του αισθητού σύμπαντος λίγο μετά το σχηματισμό των χορδών, περίπου σε 10^-36 sec,, όταν οι αποστάσεις μεταξύ τους ήταν ακόμα μερικές φορές μόνο το πάχος τους.

Οι κοσμικές χορδές προβλέπονται από τις θεωρίες φυσικής υψηλής ενέργειας, συμπεριλαμβανομένης και της θεωρίας υπερχορδών. Η τελευταία βασίζεται στην ιδέα ότι τα σωματίδια είναι όχι μόνο σαν μικρά σημεία, αλλά και μικροσκοπικές διακυμάνσεις μικροσκοπικών χορδών. Οι κοσμικές χορδές προβλέπονται πως έχουν μεγάλη μάζα - ίσως όση και η μάζα του ήλιου - η οποία όμως περιέχεται σε ένα μονοδιάστατο σωλήνα μεγάλου μήκους και πλάτους λιγότερο από το ένα δισεκατομμυριοστό του ενός δισεκατομμυριοστού του μεγέθους ενός ατόμου.

Ο επικεφαλής ερευνητής Mark Hindmarsh, φυσικός στο πανεπιστήμιο του Σάσσεξ, λέει ότι είναι ένα συναρπαστικό αποτέλεσμα για τους φυσικούς. Οι κοσμικές χορδές είναι λείψανα του πολύ πρώιμου σύμπαντος και η ανακάλυψη τους σηματοδοτεί την πιθανή κατασκευή μιας θεωρίας όλων των δυνάμεων και των σωματιδίων.

Η ομάδα του πήρε τα δεδομένα από τον Δορυφόρο Μικροκυματικής Ανισοτροπίας Wilkinson της NASA (WMAP), που είναι ο δορυφόρος που χαρτογράφησε αυτή την περίοδο την ένταση των κοσμικών μικροκυμάτων από όλες τις κατευθύνσεις του ουρανού. Η ομάδα σύγκρινε προσεκτικά τις προβλέψεις, του τι θα έπρεπε να φανεί με και χωρίς τις χορδές.

Ο Δρ Hindmarsh σχολίασε: "Δεν μπορούμε ακόμα να δούμε αυτές τις χορδές άμεσα. Είναι πολλά δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά μας. Μπορούμε μόνο να ψάξουμε για έμμεσα στοιχεία της ύπαρξής τους μέσω των μετρήσεων ακρίβειας του Κοσμικού Μικροκυματικού Υποβάθρου, των κοσμικών ακτίνων, της ακτινοβολίας βαρύτητας, και της έρευνας των διπλών εικόνων από τα απόμακρα κβάζαρ."

Η ομάδα τεσσάρων ατόμων είναι μέλη του COSMOS, η κορυφαία βρετανική ομάδα κοσμολογίας που δουλεύει με υπερυπολογιστές. Χρησιμοποιώντας έναν υπερυπολογιστή Silicon Graphics έκαναν προβλέψεις για το τι επιπτώσεις θα είχαν οι χορδές πάνω στο Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων, τα ραδιοκύματα λείψανα από τη Μεγάλη Έκρηξη που διαχέονται σε όλο τον Κόσμο. Αυτή η ομάδα έβγαλε το συμπέρασμα ότι η καλύτερη εξήγηση για το μοτίβο αυτής της ακτινοβολίας είναι μια θεωρία που περιλαμβάνει τις χορδές.

Ο Hindmarsh λέει ότι απαιτούνται καλύτερα δεδομένα προτού να μπορεί να επιβεβαιωθεί η ύπαρξη των κοσμικών χορδών. Ελπίζει δε ότι αυτό θα γίνει από τη δορυφορική αποστολή Planck της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας, που αναμένεται να πετάξει αυτό το έτος.

Τα αποτελέσματα δημοσιεύονται στις Physical Review Letters.

Κοσμικές Χορδές

Πρόκειται για μονοδιάστατα δηλαδή γραμμικά αντικείμενα, τα οποία σχηματίζονται όταν σπάει μια αξονική ή κυλινδρική συμμετρία. Οι χορδές μπορούν να συσχετίζονται με τις μεγάλες θεωρίες ενοποίησης (GUT) της σωματιδιακής φυσικής, ή μπορούν να σχηματιστούν κατά τις ηλεκτρασθενείς αλληλεπιδράσεις. Είναι πολύ λεπτές και μπορούν να εκταθούν κατά μήκος του ορατού σύμπαντος. Μια τυπική χορδή σύμφωνα με τις θεωρίες GUT, έχει πάχος μικρότερο κατά ένα τρισεκατομμύριο φορές από την ακτίνα του ατόμου του υδρογόνου. Ακόμη, μια τέτοια χορδή μήκους 10 χιλιομέτρων θα ζυγίζει όσο η ίδια η Γη.  

Το 1976 ο φυσικός T.W.Kibble του Imperial College of Science, διατύπωσε την άποψη ότι κατά τη διάρκεια των πρώτων φάσεων του σύμπαντος, η αλληλεπίδραση μεταξύ περιοχών κενού με διαφορετικά ενεργειακά περιεχόμενα δημιούργησε χορδές απειροστού πλάτους και μήκους της τάξης κοσμικών αποστάσεων. Τις ονόμασε δε κοσμικές χορδές. Μπορούμε αυτές να τις φανταστούμε σαν λεπτούς σωλήνες κενού πολύ μεγάλης ενέργειας, που ταξιδεύουν με ταχύτητες κοντά στην ταχύτητα του φωτός, καμπυλώνοντας δε τον χώρο.

Ένα εκατοστό μιας τέτοιας χορδής υπολογίζεται να ζυγίζει περί τα 4*10¹² κιλά. Σαν αποτέλεσμα αυτής της τρομερής πυκνότητας είναι να δημιουργεί μεγάλα βαρυτικά πεδία, που αναγκάζουν τις χορδές σχήματος βρόχου να ταλαντώνονται με ταχύτητες κοντά με αυτήν του φωτός. Οι ταλαντώσεις αυτές, σύμφωνα με τον δημιουργό της θεωρίας, δημιουργούν βαρυτικά κύματα που ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός.

Η ύπαρξή τους δικαιολογεί κατά τους φυσικούς και την ακανόνιστη κατανομή της μάζας στο σύμπαν, όπως και η κύρια αιτία του σχηματισμού των σμηνών των γαλαξιών. Επίσης, μπορούν οι κοσμικές αυτές χορδές να δημιουργήσουν φαινόμενα βαρυτικών φακών.

Οι θεωρίες των κοσμικών χορδών λένε ότι δημιουργήθηκαν αμέσως μετά από τον πληθωρισμό (από το αυτόματο σπάσιμο της βαθμίδας). Πριν από λίγο καιρό αστρονόμοι θεώρησαν ότι έχουν ανακαλύψει κάτι εκπληκτικό, μια τεράστια κοσμική χορδή μήκους 100 αστρονομικών μονάδων.