|
Το Big Bang θεωρείται από πολλούς ότι έσβησε κάθε ίχνος αυτού που
υπήρχε πριν από αυτό. Αστροφυσικοί όμως στο
Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Καλιφόρνιας (Caltech) πιστεύουν ότι με τη νέα
θεωρητική τους ερμηνεία για ένα αποτύπωμα από τα πρώτα στάδια του σύμπαντος μπορεί,
επίσης, να ρίξει φως σε αυτό που υπήρχε πριν.
"Δεν είναι πλέον εντελώς τρελό να ρωτήσετε τι συνέβη πριν από το Big
Bang," παρατηρεί ο Marc Kamionkowski καθηγητής Θεωρητικής Φυσικής και
Αστροφυσικής στο Caltech. Με τον Kamionkowski συντάχθηκε η μεταπτυχιακή
φοιτήτρια Adrienne Erickcek και ο ερευνητικός συνεργάτης Sean
Carroll για να προτείνουν ένα μαθηματικό μοντέλο που να εξηγεί μια
ανωμαλία σε ένα σύμπαν, που υποτίθεται ότι είναι ομοιόμορφα
κατανεμημένη η
ακτινοβολία και η ύλη.
Οι έρευνες τους ξεκίνησαν από το φαινόμενο του
πληθωρισμού, που προτάθηκε για πρώτη φορά το 1980, και αναφέρει πως ο
χώρος επεκτάθηκε εκθετικά λίγες στιγμές μετά το Big Bang. "Με το
τέλος του πληθωρισμού," περιγράφει ο Erickcek, "το σύμπαν δεν γίνεται ομοιόμορφο, όπως προβλέπει
η απλούστερη θεωρία του. Ορισμένα τμήματά του διαφέρουν
λίγο πιο πολύ από κάποια άλλα".
Μέχρι πρόσφατα, οι μετρήσεις της Μικροκυματικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου (CMB), μια μορφή ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας που
διαπέρασε όλο το
σύμπαν 380.000 χρόνια μετά το Big Bang, ήταν συνεπείς με τον πληθωρισμό -
οι μικρές διακυμάνσεις της CMB φαίνονταν να είναι ίδιες παντού. Αλλά πριν από
λίγα χρόνια, ορισμένοι ερευνητές, συμπεριλαμβανομένης και μιας ομάδας με
επικεφαλής τον Krzysztof Gorski της NASA, εξέτασαν δεδομένα όπως
καταγράφηκαν από τον δορυφόρο Wilkinson Microwave Probe (WMAP) της NASA.
Έτσι, ανακάλυψαν ότι το εύρος
της διακύμανσης της ακτινοβολίας CMB δεν είναι η ίδια προς όλες τις κατευθύνσεις.
"Αν μπορούσαμε να δούμε ραδιοσυχνότητες, θα βλέπαμε ολόκληρο τον
ουρανό να λάμπει. Κι αυτό είδε ο δορυφόρος WMAP," περιγράφει ο Kamionkowksi.
Ο WMAP περιγράφει την CMB σαν το λυκόφως της ακτινοβολίας λίγο μετά το Big Bang, που
μετατράπηκε σε μικροκυματική ακτινοβολία καθώς το σύμπαν επεκτάθηκε κατά τη
διάρκεια των τελευταίων 13,7 δισεκατομμυρίων ετών. Ο δορυφόρος
αποκάλυψε, επίσης, πιο έντονες κηλίδες - αποκλίσεις από τη μέση τιμή -
στην ακτινοβολία CMB στο ήμισυ του ουρανού από ό,τι στο άλλο.
"Είναι μια πιστοποιημένο ανωμαλία," παρατήρησε ο Kamionkowski. "Αλλά από την
στιγμή που ο πληθωρισμός φαίνεται να εξηγεί τόσο καλά οτιδήποτε άλλο,
φαίνεται πρόωρο να απορρίψουμε αυτή τη θεωρία." Αντίθετα, η ομάδα
δούλεψε με
τη θεωρία για τη μαθηματική αντιμετώπιση της ασυμμετρίας.
Οι ερευνητές ξεκίνησαν εξετάζοντας αν η τιμή ενός ενεργειακού πεδίου που
πιστεύεται ότι έχει οδηγήσει τον πληθωρισμό, το λεγόμενο πεδίο inflaton, ήταν
διαφορετικό στη μία πλευρά του σύμπαντος από το άλλο. Η εργασία τους αυτή
δεν είχε
αποτέλεσμα - βρήκαν ότι αν αλλάξει η μέση τιμή του ίνφλατον(inflaton), τότε η μέση
θερμοκρασία και το πλάτος των διακυμάνσεων της ενέργειας στο χώρο, επίσης,
αλλάζει. Έτσι λοιπόν διερεύνησαν ένα δεύτερο ενεργειακό πεδίο, που το
ονόμασαν curvaton, που είχε προταθεί προηγουμένως ότι προκαλεί τις
διακυμάνσεις που παρατηρούνται στην CMB. Εισήγαγαν λοιπόν μια αναταραχή
στο πεδίο curvaton για να επηρεάζει μόνο τον τρόπο με τον οποίο
μεταβάλλεται η θερμοκρασία από σημείο σε σημείο μέσα στο χώρο, ενώ παράλληλα
να διατηρεί
τη μέση τιμή της.
Το νέο μοντέλο προβλέπει πιο ψυχρά από ότι καυτά σημεία στην ακτινοβολία CMB,
εξηγεί ο Kamionkowski. Η δε Erickcek προσθέτει ότι αυτή η πρόβλεψη θα δοκιμαστεί
από τον δορυφόρο Planck, μια διεθνής αποστολή υπό την ευθύνη της
Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος και η οποία
προγραμματίζεται να ξεκινήσει τον Απρίλιο του 2009.
Για την Erickcek, τα πορίσματα της ομάδας κρατούν το κλειδί για την
καλύτερη κατανόηση
του πληθωρισμού. "Ο πληθωρισμός είναι μια περιγραφή του
τρόπου με τον οποίο το σύμπαν επεκτάθηκε," προσθέτει η ίδια. "Οι
προβλέψεις του έχουν επαληθευθεί, αλλά τι ήταν αυτό που τον καθοδήγησε και πόσο καιρό
κράτησε; Είναι ένας τρόπος για να δούμε τι συνέβη κατά τη
διάρκεια του πληθωρισμού, που έχει πολλά κενά που περιμένουμε να
συμπληρωθούν."
Αλλά η αναταραχή που οι ερευνητές εισήγαγαν μπορεί επίσης να προσφέρει την
πρώτη φευγαλέα άποψη του τι υπήρχε πριν από το Big Bang, γιατί θα μπορούσε να
είναι ένα αποτύπωμα που κληρονομήθηκε από την εποχή πριν από τον
πληθωρισμό. "Όλα αυτά είναι κρυμμένα κάτω από ένα πέπλο,
παρατηρησιακά," λέει ο Kamionkowski. "Αν το μοντέλο μας
κρατήσει, μπορεί να έχουμε την
ευκαιρία να δούμε πέρα από αυτό το πέπλο".
Η
μελέτη εμφανίζεται στο περιοδικό Physical Review D. |
