Οι επιστήμονες υπολογίζουν ότι το σύμπαν αποτελείται σχεδόν ολοκληρωτικά από σκοτεινή ενέργεια
Eνα
υπερτηλεσκόπιο στην Αριζόνα ξεκίνησε την πιο ενδελεχή επόπτευση του
ουράνιου κόσμου που έγινε ποτέ μέχρι σήμερα. Στόχος του πενταετούς
προγράμματος είναι να ρίξει άπλετο φως στη σκοτεινή ενέργεια, τη
μυστηριώδη δύναμη που, σύμφωνα με τους ειδικούς, προκαλεί επιτάχυνση της
διαστολής του σύμπαντος.
Η θεωρία του Μπιγκ Μπανγκ (για τη δημιουργία του σύμπαντος) αρχικά προέβλεπε ότι η διαστολή του θα επιβραδυνόταν, και, επίσης, πιθανολογούσε ότι θα άρχιζε η συστολή του, ως αποτέλεσμα της βαρυτικής έλξης. Ωστόσο, το 1998, οι επιστήμονες, προς μεγάλη έκπληξή τους, ανακάλυψαν ότι το σύμπαν εξακολουθούσε να διαστέλλεται και ότι αυτή η διαδικασία διαρκώς επιταχυνόταν. Σύμφωνα με την επικρατούσα άποψη, κάτι «αντιμαχόταν» τη βαρυτική έλξη. Αυτό το «κάτι» ονομάστηκε σκοτεινή ενέργεια. Οι ειδικοί έχουν υπολογίσει ότι το σύμπαν αποτελείται σχεδόν ολοκληρωτικά από σκοτεινή ενέργεια. Τα άτομα που αποτελούν αστέρια, γαλαξίες και πλανήτες δεν συνιστούν περισσότερο από το 5% του σύμπαντος.
Ο καθηγητής Οφέρ Λαχάβ, του University College του Λονδίνου, συμμετέχει στο πρόγραμμα. Οπως επισημαίνει, η επιστημονική κοινότητα δεν γνώριζε τίποτα για τη σκοτεινή ενέργεια ακόμη και είκοσι χρόνια μετά την ανακάλυψή της: «Είναι ντροπή να ζούμε σε ένα σύμπαν και να έχουμε γνώσεις μόνο για το 5% του. Η φύση της σκοτεινής ενέργειας, και τι ακριβώς είναι, πιθανώς να επιφέρει επανάσταση σε ολόκληρο τον κόσμο της επιστήμης της Φυσικής».
Κατά τη νέα ερευνητική προσπάθεια, διεθνής ομάδα επιστημόνων (από 25 ιδρύματα, σε ΗΠΑ, Βρετανία, Ισπανία, Γαλλία και Ελβετία) θα χρησιμοποιήσει το φασματοσκόπιο σκοτεινής ενέργειας (Desi), το οποίο έχει εφαρμοστεί στο τηλεσκόπιο Μαγιάλ του αστεροσκοπείου Κιτ Πικ της Αριζόνας. Στο εσωτερικό του υπάρχουν πέντε χιλιάδες οπτικές ίνες, καθεμία από τις οποίες δρα σαν ένα μίνι τηλεσκόπιο. Αυτή η ιδιομορφία επιτρέπει στο όργανο να αιχμαλωτίζει φως από πέντε χιλιάδες διαφορετικούς γαλαξίες ταυτόχρονα, ώστε να υπολογίσει την απόστασή τους από τη Γη και να εκτιμήσει πόσο διεστάλη το σύμπαν, καθώς αυτό το φως ταξίδευε προς τον πλανήτη μας. Σε ιδανικές συνθήκες μπορεί να μελετά ένα νέο σύνολο πέντε χιλιάδων γαλαξιών ανά εικοσάλεπτο.
Οσο μακρύτερα «κοιτάζει» το Desi, τόσο παλιότερα στον χρόνο μπορεί να δει. Αυτό συμβαίνει λόγω του χρόνου που απαιτείται για να ταξιδέψει το φως μέχρι τη Γη. Μπορεί να παρατηρήσει αντικείμενα σε απόσταση 10 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Παρότι έχουν εκπονηθεί παρόμοια προγράμματα και παλιότερα, το Desi θα καλύψει πολύ μεγαλύτερο όγκο του Διαστήματος και θα μετρήσει την ταχύτητα διαστολής του σύμπαντος με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια. Ηδη η επιστημονική ομάδα έχει δημιουργήσει ένα χάρτη του σύμπαντος, από τον οποίο επιλέχθηκαν 35 εκατομμύρια γαλαξίες για να μελετηθούν.
Πώς, όμως, η σκοτεινή ενέργεια συμβάλλει στη διαστολή του σύμπαντος; Το κλειδί φαίνεται να είναι μία δύναμη, η «πίεση κενού», η οποία προκαλεί διακυμάνσεις στο υφάδι του χωροχρόνου, σε υποατομικό επίπεδο. Υπολογισμοί που πραγματοποιήθηκαν υποδεικνύουν ότι η «πίεση κενού» είναι εντυπωσιακά μεγαλύτερη (1 με 120 μηδενικά) συγκριτικά με τη δύναμη που καταγράφουν οι αστρονόμοι να απωθεί τους γαλαξίες. Μία πιθανότητα είναι αυτή η «πίεση κενού» να ήταν πολύ πιο ενισχυμένη στην αρχή του σύμπαντος και να μειώθηκε στα σημερινά της επίπεδα. Αν, ωστόσο, οι αστρονόμοι διαπιστώσουν ότι η «πίεση κενού» παρέμεινε σταθερή, τότε θα πρέπει να διατυπωθούν κάποιες πιο τολμηρές θεωρίες.
Μία από αυτές υποθέτει ότι το σύμπαν μας είναι κομμάτι ενός πελώριου «πολυσύμπαντος», που διαθέτει μια απειροελάχιστη «πίεση κενού», ενώ αυτή των άλλων είναι πολύ μεγαλύτερη. Ωστόσο η ύλη, και κατά συνέπεια η ζωή, μπορεί να υπάρξει μόνο σε ένα σύμπαν σαν το δικό μας, με ισχνή «πίεση κενού». Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι η θεωρία της βαρύτητας δεν είναι ολοκληρωμένη. Σε αντίθεση με τις άλλες θεμελιώδεις δυνάμεις η βαρύτητα δεν διαθέτει αντίθετη δύναμη, όπως είναι τα θετικά και αρνητικά φορτία του ηλεκτρισμού. Το Desi θα μπορέσει να επιτρέψει στους κοσμολόγους να διαπιστώσουν κατά πόσον η θεωρία βαρύτητας και χωροχρόνου (Γενικής Σχετικότητας) του Αϊνστάιν είναι σωστή. Αν αυτό δεν ισχύει, τότε η έννοια της σκοτεινής ενέργειας πιθανώς να μην είναι αναγκαία. Αντίθετα, απολύτως αναγκαία θα είναι μια ολοκληρωμένη θεωρία βαρύτητας, η οποία θα μπορεί να ερμηνεύσει την επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος.
O «Ευκλείδης»
Αναμφίβολα η κατασκευή του υπερτηλεσκοπίου της Αριζόνας είναι ένα σημαντικό επίτευγμα. Ομως, στον αγώνα της διαστημικής παρατήρησης δεν ήθελε να μείνει ουραγός η Ευρώπη και η δική της προσπάθεια έρευνας του «σκοτεινού Σύμπαντος» έφτασε πριν από μερικές εβδομάδες σε ένα σημείο-ορόσημο: το διαστημικό τηλεσκόπιο «Ευκλείδης» εξήλθε «νικητής» από τον θάλαμο όπου υποβλήθηκε στις συνθήκες που θα συναντήσει όταν θα τεθεί σε τροχιά. Ο «Ευκλείδης», ένα πρόγραμμα της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος, θα εκτοξευθεί το 2022 με στόχο τη χαρτογράφηση του Σύμπαντος και την αναζήτηση ιχνών για τη φύση της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας. Το πρόγραμμα, κόστους 800 εκατομμυρίων ευρώ, είναι μόνον ένα από τα πολλά νέα πειράματα που θα εκπονηθούν τα επόμενα χρόνια και οι επιστήμονες φιλοδοξούν ότι οι τεχνολογίες επόμενης γενιάς που θα χρησιμοποιηθούν θα τους παρέχουν γνώσεις που μέχρι σήμερα δεν κατάφεραν να αποκτήσουν. Τώρα οι μηχανικοί του προγράμματος θα ελέγξουν κατά πόσον ο «Ευκλείδης» μπορεί να αντέξει στις αντίξοες συνθήκες της εκτόξευσης σε τροχιά. Η ολοκλήρωση του διαστημικού τηλεσκοπίου έχει καθυστερήσει ήδη ένα χρόνο, αλλά πλέον οι επιστήμονες είναι αισιόδοξοι.
Η θεωρία του Μπιγκ Μπανγκ (για τη δημιουργία του σύμπαντος) αρχικά προέβλεπε ότι η διαστολή του θα επιβραδυνόταν, και, επίσης, πιθανολογούσε ότι θα άρχιζε η συστολή του, ως αποτέλεσμα της βαρυτικής έλξης. Ωστόσο, το 1998, οι επιστήμονες, προς μεγάλη έκπληξή τους, ανακάλυψαν ότι το σύμπαν εξακολουθούσε να διαστέλλεται και ότι αυτή η διαδικασία διαρκώς επιταχυνόταν. Σύμφωνα με την επικρατούσα άποψη, κάτι «αντιμαχόταν» τη βαρυτική έλξη. Αυτό το «κάτι» ονομάστηκε σκοτεινή ενέργεια. Οι ειδικοί έχουν υπολογίσει ότι το σύμπαν αποτελείται σχεδόν ολοκληρωτικά από σκοτεινή ενέργεια. Τα άτομα που αποτελούν αστέρια, γαλαξίες και πλανήτες δεν συνιστούν περισσότερο από το 5% του σύμπαντος.
Ο καθηγητής Οφέρ Λαχάβ, του University College του Λονδίνου, συμμετέχει στο πρόγραμμα. Οπως επισημαίνει, η επιστημονική κοινότητα δεν γνώριζε τίποτα για τη σκοτεινή ενέργεια ακόμη και είκοσι χρόνια μετά την ανακάλυψή της: «Είναι ντροπή να ζούμε σε ένα σύμπαν και να έχουμε γνώσεις μόνο για το 5% του. Η φύση της σκοτεινής ενέργειας, και τι ακριβώς είναι, πιθανώς να επιφέρει επανάσταση σε ολόκληρο τον κόσμο της επιστήμης της Φυσικής».
Κατά τη νέα ερευνητική προσπάθεια, διεθνής ομάδα επιστημόνων (από 25 ιδρύματα, σε ΗΠΑ, Βρετανία, Ισπανία, Γαλλία και Ελβετία) θα χρησιμοποιήσει το φασματοσκόπιο σκοτεινής ενέργειας (Desi), το οποίο έχει εφαρμοστεί στο τηλεσκόπιο Μαγιάλ του αστεροσκοπείου Κιτ Πικ της Αριζόνας. Στο εσωτερικό του υπάρχουν πέντε χιλιάδες οπτικές ίνες, καθεμία από τις οποίες δρα σαν ένα μίνι τηλεσκόπιο. Αυτή η ιδιομορφία επιτρέπει στο όργανο να αιχμαλωτίζει φως από πέντε χιλιάδες διαφορετικούς γαλαξίες ταυτόχρονα, ώστε να υπολογίσει την απόστασή τους από τη Γη και να εκτιμήσει πόσο διεστάλη το σύμπαν, καθώς αυτό το φως ταξίδευε προς τον πλανήτη μας. Σε ιδανικές συνθήκες μπορεί να μελετά ένα νέο σύνολο πέντε χιλιάδων γαλαξιών ανά εικοσάλεπτο.
Οσο μακρύτερα «κοιτάζει» το Desi, τόσο παλιότερα στον χρόνο μπορεί να δει. Αυτό συμβαίνει λόγω του χρόνου που απαιτείται για να ταξιδέψει το φως μέχρι τη Γη. Μπορεί να παρατηρήσει αντικείμενα σε απόσταση 10 δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Παρότι έχουν εκπονηθεί παρόμοια προγράμματα και παλιότερα, το Desi θα καλύψει πολύ μεγαλύτερο όγκο του Διαστήματος και θα μετρήσει την ταχύτητα διαστολής του σύμπαντος με πολύ μεγαλύτερη ακρίβεια. Ηδη η επιστημονική ομάδα έχει δημιουργήσει ένα χάρτη του σύμπαντος, από τον οποίο επιλέχθηκαν 35 εκατομμύρια γαλαξίες για να μελετηθούν.
Πώς, όμως, η σκοτεινή ενέργεια συμβάλλει στη διαστολή του σύμπαντος; Το κλειδί φαίνεται να είναι μία δύναμη, η «πίεση κενού», η οποία προκαλεί διακυμάνσεις στο υφάδι του χωροχρόνου, σε υποατομικό επίπεδο. Υπολογισμοί που πραγματοποιήθηκαν υποδεικνύουν ότι η «πίεση κενού» είναι εντυπωσιακά μεγαλύτερη (1 με 120 μηδενικά) συγκριτικά με τη δύναμη που καταγράφουν οι αστρονόμοι να απωθεί τους γαλαξίες. Μία πιθανότητα είναι αυτή η «πίεση κενού» να ήταν πολύ πιο ενισχυμένη στην αρχή του σύμπαντος και να μειώθηκε στα σημερινά της επίπεδα. Αν, ωστόσο, οι αστρονόμοι διαπιστώσουν ότι η «πίεση κενού» παρέμεινε σταθερή, τότε θα πρέπει να διατυπωθούν κάποιες πιο τολμηρές θεωρίες.
Μία από αυτές υποθέτει ότι το σύμπαν μας είναι κομμάτι ενός πελώριου «πολυσύμπαντος», που διαθέτει μια απειροελάχιστη «πίεση κενού», ενώ αυτή των άλλων είναι πολύ μεγαλύτερη. Ωστόσο η ύλη, και κατά συνέπεια η ζωή, μπορεί να υπάρξει μόνο σε ένα σύμπαν σαν το δικό μας, με ισχνή «πίεση κενού». Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι η θεωρία της βαρύτητας δεν είναι ολοκληρωμένη. Σε αντίθεση με τις άλλες θεμελιώδεις δυνάμεις η βαρύτητα δεν διαθέτει αντίθετη δύναμη, όπως είναι τα θετικά και αρνητικά φορτία του ηλεκτρισμού. Το Desi θα μπορέσει να επιτρέψει στους κοσμολόγους να διαπιστώσουν κατά πόσον η θεωρία βαρύτητας και χωροχρόνου (Γενικής Σχετικότητας) του Αϊνστάιν είναι σωστή. Αν αυτό δεν ισχύει, τότε η έννοια της σκοτεινής ενέργειας πιθανώς να μην είναι αναγκαία. Αντίθετα, απολύτως αναγκαία θα είναι μια ολοκληρωμένη θεωρία βαρύτητας, η οποία θα μπορεί να ερμηνεύσει την επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος.
O «Ευκλείδης»
Αναμφίβολα η κατασκευή του υπερτηλεσκοπίου της Αριζόνας είναι ένα σημαντικό επίτευγμα. Ομως, στον αγώνα της διαστημικής παρατήρησης δεν ήθελε να μείνει ουραγός η Ευρώπη και η δική της προσπάθεια έρευνας του «σκοτεινού Σύμπαντος» έφτασε πριν από μερικές εβδομάδες σε ένα σημείο-ορόσημο: το διαστημικό τηλεσκόπιο «Ευκλείδης» εξήλθε «νικητής» από τον θάλαμο όπου υποβλήθηκε στις συνθήκες που θα συναντήσει όταν θα τεθεί σε τροχιά. Ο «Ευκλείδης», ένα πρόγραμμα της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος, θα εκτοξευθεί το 2022 με στόχο τη χαρτογράφηση του Σύμπαντος και την αναζήτηση ιχνών για τη φύση της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας. Το πρόγραμμα, κόστους 800 εκατομμυρίων ευρώ, είναι μόνον ένα από τα πολλά νέα πειράματα που θα εκπονηθούν τα επόμενα χρόνια και οι επιστήμονες φιλοδοξούν ότι οι τεχνολογίες επόμενης γενιάς που θα χρησιμοποιηθούν θα τους παρέχουν γνώσεις που μέχρι σήμερα δεν κατάφεραν να αποκτήσουν. Τώρα οι μηχανικοί του προγράμματος θα ελέγξουν κατά πόσον ο «Ευκλείδης» μπορεί να αντέξει στις αντίξοες συνθήκες της εκτόξευσης σε τροχιά. Η ολοκλήρωση του διαστημικού τηλεσκοπίου έχει καθυστερήσει ήδη ένα χρόνο, αλλά πλέον οι επιστήμονες είναι αισιόδοξοι.
