Είναι το Σύμπαν σφαιρικό;

27/11/2019

Γράφει ο Πάνος Τσιμπούκης

Είναι το Σύμπαν σφαιρικό ή επίπεδο; Η επιστημονική αυτή διαμάχη έρχεται στο προσκήνιο έπειτα από έρευνα τριών κοσμολόγων που δημοσιεύτηκε στην επιστημονική επιθεώρηση «Nature Astronomy», τα αποτελέσματα της οποίας υποδεικνύουν ότι το Σύμπαν είναι πιθανό να είναι σφαιρικό και όχι επίπεδο όπως υπέθεταν μέχρι σήμερα οι επιστήμονες. Ας δούμε με περισσότερες λεπτομέρειες για ποιον λόγο η Κοσμολογία, δηλαδή ο κλάδος της Φυσικής ο οποίος μελετάει τη γέννηση του Σύμπαντος, ενδέχεται να περνάει… υπαρξιακή κρίση.

 

Η πολύτιμη ακτινοβολία

 

Τα αποτελέσματα της συγκεκριμένης έρευνας, η οποία πραγματοποιήθηκε από ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, το Πανεπιστήμιο Σαπιέντσα της Ρώμης και το Ινστιτούτο Αστροφυσικής του Παρισιού, βασίστηκαν στις μετρήσεις της ακτινοβολίας κοσμικού υποβάθρου οι οποίες συλλέχθηκαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο Πλανκ. Το τηλεσκόπιο αυτό λειτούργησε από το 2009 μέχρι το 2013, συλλέγοντας δεδομένα για την κατανομή της ακτινοβολίας κοσμικού υποβάθρου στο Σύμπαν. Τι είναι όμως η ακτινοβολία αυτή και με ποιον τρόπο βοηθάει τους ερευνητές να εξάγουν συμπεράσματα για τα χαρακτηριστικά και τη δομή του Σύμπαντος; Πρόκειται για την ακτινοβολία η οποία απελευθερώθηκε κατά τα πρώτα στάδια σχηματισμού του Σύμπαντος, όταν αυτό βρισκόταν σε κατάσταση εξαιρετικά μεγάλων θερμοκρασιών και πιέσεων. Η ακτινοβολία αυτή είναι ομοιόμορφα κατανεμημένη στο Σύμπαν, ωστόσο η θερμοκρασία της δεν είναι ίδια σε όλα τα σημεία του, αντίθετα εμφανίζει πολύ ελαφριές διακυμάνσεις, τις οποίες οι επιστήμονες αποκαλούν ανισοτροπίες. Οι ανισοτροπίες είναι πολύτιμες στους ερευνητές για να εξάγουν συμπεράσματα σχετικά με την ιστορία του Σύμπαντος, την ηλικία του, την πυκνότητά του σε ύλη αλλά και για το πώς αυτό θα εξελιχθεί στο μέλλον. Ένας τρόπος ο οποίος χρησιμοποιείται από τους επιστήμονες για να μελετήσουν την κατανομή της ακτινοβολίας στον χώρο έγκειται στη μέτρηση της διαφοράς θερμοκρασίας της ακτινοβολίας σε διάφορα σημεία του Διαστήματος. Με αυτόν τον σκοπό, ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος απέστειλε στο Διάστημα το τηλεσκόπιο Πλανκ το 2009.

 

Τα νέα δεδομένα

 

Μέχρι σήμερα, σύμφωνα με τις εργασίες οι οποίες είχαν δημοσιευτεί επί του θέματος, οι αναλύσεις των δεδομένων τα οποία είχε συλλέξει το διαστημικό τηλεσκόπιο Πλανκ συνέπλεαν με την υπόθεση ότι το Σύμπαν είναι επίπεδο. Ωστόσο, οι επιστήμονες οι οποίοι πραγματοποίησαν την πρόσφατη δημοσίευση υποστηρίζουν ότι τα εν λόγω δεδομένα υποδεικνύουν ότι το φαινόμενο της βαρυτικής εστίασης παρατηρείται πιο έντονα απ’ ό,τι θα ανέμεναν οι ερευνητές – και κάτι τέτοιο μπορεί να εξηγηθεί αποτελεσματικά μέσω της υπόθεσης ότι το Σύμπαν είναι σφαιρικό. Το φαινόμενο της βαρυτικής εστίασης, το οποίο προβλέπεται από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας την οποία διατύπωσε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν, αναφέρεται στην κάμψη του φωτός η οποία παρατηρείται ανάμεσα σε μία μακρινή πηγή φωτός και στον παρατηρητή. Το γεγονός ότι τα δεδομένα τα οποία συνέλεξε το διαστημικό τηλεσκόπιο Πλανκ υποδεικνύουν ότι το φαινόμενο της κάμψης του φωτός παρατηρείται σε μεγαλύτερο βαθμό από τον αναμενόμενο, θα μπορούσε να εξηγηθεί από την ύπαρξη περισσότερης σκοτεινής ύλης από αυτή που προβλέπουν μέχρι σήμερα οι επιστήμονες. Και ένα σφαιρικό Σύμπαν μπορεί να εξηγήσει αποτελεσματικά τα ευρήματα αυτά, αφού μπορεί να «χωρέσει» μεγαλύτερη ποσότητα σκοτεινής ύλης από ένα επίπεδο Σύμπαν.

Δρ. Ελεονώρα Ντι Βαλεντίνο

Μια διαμάχη με μέλλον

 

Σε άρθρο της στην ιστοσελίδα «The Conversation», η ερευνήτρια και μία εκ των τριών συγγραφέων της επιστημονικής δημοσίευσης Ελεονώρα Ντι Βαλεντίνο από το Πανεπιστήμιο του Μάντσεστερ, επιχειρηματολογώντας υπέρ της δημοσίευσης, αναφέρει ότι ένα μοντέλο σφαιρικού Σύμπαντος δεν μπορεί να γίνει εύκολα αποδεκτό από την επιστημονική κοινότητα, κι αυτό οφείλεται σε δύο λόγους: Αφενός, επειδή για να επιβεβαιωθεί η υπόθεση η οποία διατυπώνεται στην εν λόγω επιστημονική δημοσίευση χρειάζεται να αναπτυχθεί πιο εκλεπτυσμένη τεχνολογία, κατάλληλη για πιο ακριβείς μετρήσεις της ακτινοβολίας κοσμικού υποβάθρου. Αφετέρου, επειδή η αποδοχή της υπόθεσης ότι το Σύμπαν ενδέχεται να είναι σφαιρικό φέρνει… τα πάνω κάτω σε μία σειρά από σημαντικές θεωρίες οι οποίες προβλέπουν ότι το Σύμπαν είναι επίπεδο, με χαρακτηριστικότερο παράδειγμα τη θεωρία του Κοσμικού Πληθωρισμού, η οποία περιγράφει τα πρώτα κλάσματα δευτερολέπτου που ακολούθησαν τη Μεγάλη Έκρηξη.
Όπως άλλωστε η ίδια σημειώνει στο εν λόγω άρθρο, «το πιο ενδιαφέρον αποτέλεσμα το οποίο παρουσιάζεται στη δημοσίευσή μας δεν είναι ότι το Σύμπαν φαίνεται να είναι κυρτό και όχι επίπεδο, αλλά το γεγονός ότι ίσως χρειαστεί να τοποθετήσουμε τα κομμάτια του κοσμικού παζλ σε τελείως διαφορετική σειρά».

Οικοδόμηση ενός νέου μοντέλου

Όπως υποστηρίζει η κοσμολόγος Ελεονώρα Ντι Βαλεντίνο, η επιστημονική κοινότητα δεν θα πρέπει να απορρίψει εύκολα τα αποτελέσματα της έρευνας (ακόμη κι αν αυτά δεν μπορούν τυπικά να θεωρηθούν στατιστικά αποδεκτά) επειδή ενδέχεται να είναι τα σπέρματα για την οικοδόμηση ενός νέου μοντέλου του Σύμπαντος.

Η Θεωρία του Κοσμικού Πληθωρισμού

Ένας από τους σημαντικότερους… μπελάδες που προκύπτουν από τα αποτελέσματα τα οποία υποδεικνύουν ότι το Σύμπαν ενδέχεται να είναι σφαιρικό είναι η Θεωρία του Κοσμικού Πληθωρισμού. Η θεωρία αυτή, η οποία περιγράφηκε για πρώτη φορά στα τέλη της δεκαετίας του 1970, περιγράφει τον τρόπο με τον οποίον το Σύμπαν διαστάλθηκε τα πρώτα κλάσματα δευτερολέπτου μετά τη Μεγάλη Εκρηξη. Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή, η Μεγάλη Εκρηξη πραγματοποιήθηκε σε έναν απειροελάχιστο χώρο και μέσα σε κλάσματα δευτερολέπτου το Σύμπαν διαστάλθηκε εκθετικά, με τη διαστολή αυτή να περιορίζεται έπειτα σε σημαντικά χαμηλότερους ρυθμούς. Βασισμένοι σε αυτή τη θεωρία, οι επιστήμονες είναι σε θέση να εξηγήσουν μία σειρά παρατηρήσεων, όπως παραδείγματος χάριν το γεγονός ότι η κατανομή της ύλης στο Σύμπαν εμφανίζεται να είναι ομοιόμορφη. Ωστόσο, από τη θεωρία αυτή απορρέει επίσης και η πρόβλεψη ότι το Σύμπαν είναι επίπεδο. Εάν λοιπόν επιβεβαιωθεί η θεωρία των επιστημόνων για τη σφαιρικότητα του Σύμπαντος, η επιστημονική κοινότητα θα χρειαστεί να αναθεωρήσει, μεταξύ άλλων, τη θεωρία του Κοσμικού Πληθωρισμού, η οποία παρέχει πολύτιμες εξηγήσεις για τη δομή του Σύμπαντος.

ΠΗΓΗ: www.tovima.gr