Ανακαλύψτε πώς ήταν το σύμπαν τα 11 δισεκατομμύρια «χαμένα» χρόνια



Ένας νέος τρισδιάστατος χάρτης,ο μεγαλύτερος που έχει δημιουργηθεί ποτέ, αποτυπώνει την εικόνα του σύμπαντος από μια εποχή που μας ήταν παντελώς άγνωστη ως τώρα.



Αν προσπαθήσετε για λίγο να σκεφτείτε την έκταση και την ηλικία του σύμπαντος που μας περιβάλλει, είναι σίγουρο ότι πολύ σύντομα θα «παραιτηθείτε». Τα όρια του σύμπαντος, το οποίο εξάλλου συνεχώς επεκτείνεται, είναι σχεδόν άγνωστα σε εμάς. Στην πραγματικότητα αυτό που γνωρίζουμε ως σύμπαν είναι μόνο αυτό που μπορούμε να δούμε, αυτό που μας έχει αποκαλυφθεί μέσω του φωτός που έχει προλάβει να «ταξιδέψει» ως τις μέρες μας στη Γη.

Το σύμπαν υπάρχει περίπου 13,75 δισεκατομμύρια χρόνια και οι επιστήμονες γνωρίζουν περίπου πώς ήταν στην αρχή της δημιουργίας του, αλλά και στα τελευταία δισεκατομμύρια χρόνια. Ωστόσο τα ενδιάμεσα 11 δισ. χρόνια της ιστορία του είχαν «χαθεί». Τώρα όμως χάρη σε μια μελέτη επιστημόνων μπορούμε να πάρουμε μια «γεύση» για το τι συνέβη στο σύμπαν αυτά τα «χαμένα» χρόνια και να δούμε το σύμπαν από τον δικό μας γαλαξία, τον Milky Way, μέχρι και αρχαία μακρινά σώματα που έζησαν πριν από 11 δισ. έτη φωτός.

Ο χάρτης ενός ασύλληπτου χρόνου

Μια ομάδα αστροφυσικών δημιούργησε τον μεγαλύτερο τρισδιάστατο χάρτη του σύμπαντος βοηθώντας έτσι να συμπληρωθεί ένα μεγάλο κενό στην ιστορία του και δημιουργώντας παράλληλα νέα περίπλοκα ερωτήματα σχετικά με αυτό, όπως τη ταχύτητα με την οποία επεκτείνεται.



Το Sloan Digital Sky Survey (SDSS), ένα έργο με τη συμμετοχή εκατοντάδων επιστημόνων σε δεκάδες ιδρύματα παγκοσμίως, συγκέντρωσε χιλιάδες δεδομένα δεκαετιών και χαρτογράφησε το σύμπαν με εκατοντάδες τηλεσκόπια. Καταγράφοντας τα στοιχεία από περισσότερους από δυο εκατομμύρια γαλαξίες και κβάζαρ (λαμπεροί ενεργοί γαλαξιακοί πυρήνες, οι οποίο βρίσκονται τόσο μακριά που μοιάζουν σαν αστέρια), οι επιστήμονες δημιούργησαν μια τρισδιάσταση απεικόνιση των 11 δισ. ετών που «έλειπαν» ως τώρα δημιουργώντας τον χάρτη eBOSS σε μια προσπάθεια να καταλάβουμε καλύτερα πώς δημιουργήθηκε και αναπτύχθηκε το σύμπαν.

«Γνωρίζουμε τόσο την αρχαία ιστορία του σύμπαντος όσο και την πρόσφατη ιστορία διαστολής του αρκετά καλά, αλλά υπάρχει ένα μυστηριώδες ενδιάμεσο κενό 11 δισ. ετών», αναφέρει ο κοσμολόγος Κάιλ Ντόσον από το πανεπιστήμιο της Γιούτα, ο οποίος ήταν ο επικεφαλής επιστήμονας της ανακοίνωσης. «Για πέντε χρόνια δουλέψαμε για να γεμίσουμε αυτό το κενό και χρησιμοποιήσαμε αυτές τις πληροφορίες για να περιγράψουμε μερικές από τις σημαντικότερες εξελίξεις στην κοσμολογία την τελευταία δεκαετία», συμπλήρωσε.

Οι επιστήμονες έχουν ήδη καταφέρει να μετρήσουν τον δείκτη της αρχικής διαστολής του σύμπαντος τη στιγμή της δημιουργίας του χάρη στην κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου, μια αρχαία ακτινοβολία που έχει αφήσει τα ίχνη της από την εποχή του Big Bang και οι επιστήμονες μπορούν ακόμα να την εντοπίσουν. Παράλληλα, μπορούν να υπολογίσουν την πρόσφατη διαστολή του σύμπαντος μετρώντας την απόσταση που αυξάνεται συνεχώς μεταξύ της Γης και των κοντινών γαλαξιών. Ωστόσο, το μεσοδιάστημα ήταν πάντοτε ένα άγνωστο μυστήριο.

«Συνδυάζοντας τις λεπτομερείς αναλύσεις από τον χάρτη eBOSS και τα προηγούμενα πειράματα του SDSS, τώρα αποκτήσαμε τις πιο λεπτομερείς μετρήσεις της ιστορίας της διαστολής του σύμπαντος στο πιο ευρύ πλαίσιο του κοσμικού χρόνου», αναφέρει από την πλευρά του ο Γουίλ Πέρσιβαλ από το Πανεπιστήμιο του Γουότερλου και ερευνητής του eBOSS. «Αυτές οι μελέτες μάς επιτρέπουν να συνδέσουμε όλες τις μετρήσεις σε μια ολοκληρωμένη ιστορία της διαστολής του σύμπαντος».

Στοιχείο – κλειδί στην συγκεκριμένη μελέτη ήταν το φαινόμενο redshift (ερυθρή μετατόπιση), μια διαδικασία κατά την οποία οι πιο αρχαίοι μακρινοί γαλαξίες κυριολεκτικά «τεντώνονται» από την διαστολή του σύμπαντος, αυξάνοντας το μήκος κύματος στο οποίο εκπέμπουν και τρέποντάς το προς το ερυθρό τέλος του φάσματος. Το αποτέλεσμα αυτής της κοσμικής χρωματικής αλλαγής είναι οι πιο απομακρυσμένες φωτεινές πηγές να εμφανίζονται πιο ερυθρές, ενώ αυτές που είναι πιο κοντά στη Γη να εμφανίζονται πιο μπλε (ΦΩΤΟ).



Για να υπολογίσουν τον δείκτη της κοσμικής διαστολής πριν από 11 δισ. χρόνια, οι επιστήμονες υπολόγισαν το redshift εκατομμυρίων μακρινών αντικειμένων μαζί με την ταχύτητά τους, μια μέτρηση που δείχνει κατά πόσο ένας γαλαξίας ελκύεται από την βαρύτητα κάποιου άλλου σώματος γύρω του.

Η «μυστηριώδης» σκοτεινή ενέργεια

Οι εικόνες που συνδυάστηκαν λένε την ιστορία του σύμπαντος ξεκινώντας περίπου 300.000 χρόνια μετά την δημιουργία του. Η πιο ολοκληρωμένη ιστορία της δημιουργίας του σύμπαντος έδειξε ότι η διεύρυνση του σύμπαντος φαίνεται να επιταχύνθηκε περίπου πριν από έξι δισ. χρόνια. Από τότε γίνεται όλο και πιο γρήγορη.

Αυτή η περίεργη συνεχώς επιταχυνόμενη διεύρυνση είναι το αποτέλεσμα μιας «σκοτεινής ενέργειας», η οποία απαντά σε ορισμένες ερωτήσεις γύρω από την λειτουργία του σύμπαντος και ταυτόχρονα δημιουργεί πολλές νέες. Στην πραγματικότητα κανείς δεν ξέρει τι ακριβώς είναι αυτή η σκοτεινή ενέργεια και πού ακριβώς μπορεί να εντοπιστεί. Το μόνο που είναι σίγουρο είναι ότι αυτή η μυστηριώδης ενέργεια κάνει το σύμπαν να επιταχύνει συνεχώς την ταχύτητα διαστολής του τα τελευταία επτά δισ. χρόνια. Η νέα έρευνα ταυτοποίησε την ύπαρξη αυτής της ενέργειας, ωστόσο δεν μπόρεσε να δώσει απαντήσεις σχετικά με τη φύση της καθώς είναι πολύ δύσκολο να την κατανοήσουμε «βάσει των σημερινών γνώσεων μας για την φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων, τα οποία συγκροτούν την ύλη. Ωστοσο αυτό είναι κάτι που θα πρέπει να απασχολήσει και τους μελλοντικούς επιστήμονες», αναφέρεται στην σχετική ανακοίνωση των αποτελεσμάτων της μελέτης.



Την ίδια στιγμή, η νέα μελέτη υποδεικνύει ότι ίσως να μην υπολογίζαμε σωστά την ταχύτητα της διαστολής του σύμπαντος. Οι μετρήσεις του δείκτη διαστολής που έγιναν στην νέα μελέτη, γνωστού ως και σταθερά του Hubble, είναι κατά 10% μικρότερες από αυτές των υπολοίπων μελετών που χρησιμοποιούν κοντινούς γαλαξίας.

Οι διαφορές στον δείκτη διαστολής του σύμπαντος μεταξύ των διάφορων μετρήσεων είναι ένα πρόβλημα που έχει απασχολήσει έντονα τους αστρονόμους εδώ και χρόνια. Οι διαφορετικοί αριθμοί που δείχνουν την ταχύτητα διαστολής σημαίνουν ότι είτε μετράμε εδώ και δεκαετίες λάθος τον ρυθμό διαστολής είτε θα πρέπει να αποδεχθούμε ότι θα πρέπει να βρούμε εντελώς καινούργιους κανόνες της φυσικής.

Οι μελετητές πάντως υποστηρίζουν ότι υπάρχει πάντοτε η πιθανότητα οι διαφορές αυτές να είναι αποτέλεσμα λάθους, ειδικά από τη στιγμή που τα στοιχεία στην νέα έρευνα μπορούν να χρησιμοποιηθούν με διαφορετικούς τρόπους για να υπολογίσουν το ίδιο νούμερο. Η πιθανότητα αυτή  όμως υποστηρίζουν ότι είναι μικρή καθώς τα όργανα και οι μέθοδοι που χρησιμοποιούνται για τις μετρήσεις είναι απόλυτα ακριβείς. Οι επιστήμονες της νέας μελέτης αναφέρουν ότι ίσως υπάρχει μια εντυπωσιακή νέα πιθανότητα ύπαρξης μιας άγνωστης ως τώρα μορφής ύλης ή ενέργειας από τα πρώτα χρόνια του Σύμπαντος που έχει αφήσει τα σημάδια του στην ιστορία μας».



«Μόνο με χάρτες σαν τους δικούς μας μπορείς να πεις με σιγουριά ότι υπάρχει αναντιστοιχία στην σταθερά του Hubble. Αυτοί οι νέοι χάρτες από το eBOSS το δείχνουν πιο καθαρά από ποτέ», αναφέρει η Εύα-Μαρία Μίλερ του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης.

Η «σκοτεινή ενέργεια» και η ταχύτητα με την οποία διαστέλλεται το σύμπαν ακόμα και μετά από τόσο λεπτομερείς μελέτες συνεχίζει να παραμένει ένα άγνωστο μυστήριο με τους επιστήμονες να δουλεύουν συνεχώς προσπαθώντας να ρίξουν λίγο φως στο σκοτάδι που μας περιβάλλει. Εξάλλου οι ερευνητές του SDSS δήλωσαν έτοιμοι  για να συνεχίσουν να καταγράφουν τα ουράνια σώματα, τους μακρινούς γαλαξίες και τις μαύρες τρύπες και τα επόμενα είκοσι χρόνια αναζητώντας μια πιο λεπτομερή απάντηση.

Σχόλια