Τι μπορεί να μας διδάξει το μοντέλο του σύμπαντος σαν το ελβετικό τυρί σχετικά με την σκοτεινή ενέργεια;

Πηγή: NASA, 22 Δεκεμβρίου 2008

Εδώ και 10 χρόνια, οι επιστήμονες έφθασαν στο εκπληκτικό συμπέρασμα ότι το σύμπαν μας διαστέλλεται με ολοένα και αυξανόμενη ταχύτητα, τεντώνοντας τον χώρο και τον χρόνο σαν το λιωμένο τυρί. Η δύναμη που αναγκάζει το σύμπαν να διαστέλλεται είναι ακόμη μυστηριώδης, και αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο έχει βαπτιστεί «σκοτεινή ενέργεια».

Όμως είναι η σκοτεινή ενέργεια πραγματική; Επιταχύνεται στην πραγματικότητα το Σύμπαν μας; Αυτά τα ερωτήματα κόλλησαν στο μυαλό της κοσμολόγου Ali Vanderveld, που δουλεύει στο Εργαστήριο Αεριοπροώθησης JPL.

Η Vanderveld μαζί με συναδέλφους της δημοσίευσε πρόσφατα μια μελέτη στο περιοδικό Physical Review ψάχνοντας για το πως μπορούσαν οι γιγάντιες οπές - στο σαν ελβετικό τυρί σύμπαν -  να κάνουν το διάστημα να φαίνεται ότι επιταχύνεται, ενώ στην πραγματικότητα δεν επιταχύνεται. Κατέληξαν έτσι στο συμπέρασμα πως αυτές τις τρύπες, ή τα κενά, δεν αρκούν για να εξηγηθεί η σκοτεινή ενέργεια. Ωστόσο, η Vanderveld λέει ότι είναι σημαντικό να συνεχίσουμε να αμφισβητούμε τα θεμελιώδη γνωρίσματα του χώρου που ζούμε.

"Μερικές φορές παίρνουμε ως δεδομένη την σκοτεινή ενέργεια", αναφέρει η Vanderveld. "Υπάρχουν όμως και άλλες θεωρίες που θα μπορούσαν να εξηγήσουν γιατί το σύμπαν φαίνεται να κινείται ολοένα με ταχύτερους ρυθμούς."

Γιατί όμως οι επιστήμονες νομίζουν ότι το σύμπαν επιταχύνεται; Ένα μεγάλο μέρος των αποδεικτικών στοιχείων προέρχονται από παρατηρήσεις που ελήφθησαν κατά την τελευταία σχεδόν δεκαετία, από πολύ μακρινές κολοσσιαίες υπερκαινοφανείς εκρήξεις.

Η κάμερα Ευρέως Πεδίου μαζί με την Πλανητική Κάμερα στο τηλεσκόπιο Hubble συνέβαλαν σε αυτή την ρηξικέλευθη έρευνα. Οι αστρονόμοι είχαν ήδη καταλάβει ότι ο χώρος, από τότε που φτιάχτηκε περίπου πριν 13,7 δισεκατομμύρια χρόνια επεκτείνεται. Αλλά δεν ήξεραν αν αυτή η επέκταση συμβαίνει με σταθερό ρυθμό, ή ακόμη και αν επιβραδύνεται. Όταν όμως παρατήρησαν μακρινούς σουπερνόβα δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά, οι επιστήμονες μπορούσαν να καταλάβουν πως συμπεριφέρεται η διαστολή του χώρου με την πάροδο του χρόνου.

Τα αποτελέσματα ήταν δυσνόητα. Το φως των πιο μακρινών σουπερνόβα ήταν πιο εξασθενημένο από όσο νομίζαμε, που δείχνει ότι είναι πιο μακριά από όσο υπολογίζαμε παλιά. Αν όμως είναι πιο μακριά, τότε αυτό σημαίνει πως η απόσταση μεταξύ της Γης και της σουπερνόβα αυξάνεται με ολοένα και μεγαλύτερη ταχύτητα. Πρόσθετες δε έρευνες έχουν από τότε δείξει ένα επιταχυνόμενο σύμπαν.

Μια ομάδα ερευνητών από το Εργαστήριο Fermi πρόσφατα επικαλούνται ένα μοντέλο του σύμπαντος, σαν το ελβετικό τυρί, για να εξηγήσουν γιατί αυτές οι υπερκαινοφανείς μπορεί να φαίνονται ότι κινούνται πιο γρήγορα από ότι είναι στην πραγματικότητα. Το σύμπαν αποτελείται από σβώλους ύλης με παρεμβολή γιγαντιαίων οπών, ή κενών, κάπως σαν το ελβετικό τυρί.

Πράγματι, πέρυσι, αστρονόμοι του Πανεπιστημίου της Μινεσότα ανέφεραν την ανεύρεση του βασιλιά όλων των γνωστών κενών χώρων, που εκτείνεται σε μήκος ενός δισεκατομμυρίου ετών φωτός. Με άλλα λόγια, το φως θέλει ένα δισεκατομμύριο χρόνια για να πάει από τη μία πλευρά του κενού στην άλλη!

Δεξιά: Το μεγαλύτερο κενό στο σύμπαν που ανακάλυψαν ερευνητές της Μινεσότα μπορεί να έχει αφήσει το ίχνος του στην κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου

Οι ερευνητές στο Εργαστήριο Fermi λένε πως αυτά τα κενά θα μπορούσαν να είναι ανάμεσα σε μας και στις σουπερνόβα που παρατηρούνται, δρώντας σαν κοίλοι φακοί οπότε κάνουν τα αντικείμενα να εμφανίζονται εξασθενημένα και μακρύτερα απ' ό,τι είναι πραγματικά. Αν αυτό είναι αλήθεια, τότε οι σουπερνόβες μπορεί να μην επιταχύνονται φεύγοντας μακριά από μας. Η θεωρία τους ισχυρίζονται ότι προβλέπει ένα τρόπο με τον οποίο η σκοτεινή ενέργεια θα μπορούσε να δοκιμαστεί.

Η Vanderveld και οι συνάδελφοί της στο Πανεπιστήμιο Cornell, φαινόταν να είναι πιο κοντά σε αυτή τη θεωρία και βρήκαν λίγες τέτοιες "τρύπες" στον χώρο. Η ομάδα στο Fermi είχε υποθέσει ένα σύνολο από κενά θα ευθυγραμμίζονται μεταξύ της Γης και των υπερκαινοφανών, όμως η Vanderveld λέει ότι στην πραγματικότητα, τα κενά θα κατανέμονται περισσότερο τυχαία - αλλά και πάλι σαν ελβετικό τυρί. Με αυτή την τυχαία κατανομή, τα κενά κενά δεν είναι αρκετά για να εξηγηθεί η σκοτεινή ενέργεια.

"Οι συσσωρεύσεις ύλης στο σύμπαν θα μπορούσαν κάλλιστα να είναι ακόμη μια εξαπάτηση ώστε να νομίζουμε ότι αυτό επιταχύνεται", λέει η Vanderveld. "Μα εμείς δεν βρήκαμε ότι αυτό συμβαίνει σε συμφωνία με τα καλύτερά σημερινά μοντέλα του σύμπαντος."

Υπάρχει, ωστόσο, μια άλλη παράξενη δυνατότητα που θα μπορούσε να δημιουργεί την ψευδαίσθηση ενός σύμπαντος που επιταχύνεται. Αν το  ηλιακό μας σύστημα, απλώς συμβαίνει να βρίσκεται στη μέση ενός κενού, τότε αυτό το κενό θα νοθεύει τις παρατηρήσεις μας. Αλλά, πριν λίγες ημέρες μια ομάδα Καναδών αστροφυσικών   απέκλεισε αυτή την δυνατότητα.