 |
| Νέα μελέτη ταράζει τα νερά της κοινότητα των κοσμολόγων και τον κόσμο της Φυσικής |
Ένα περίεργο «κοσμικό σφάλμα» στη βαρύτητα θα μπορούσε να εξηγήσει την παράξενη συμπεριφορά που παρουσιάζει το Σύμπαν στις μεγαλύτερες κλίμακες του σύμφωνα με μια νέα μελέτη. Η θεωρία της γενικής σχετικότητας διατυπώθηκε για πρώτη φορά από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν το 1915 και παραμένει η καλύτερη και ακριβέστερη περιγραφή για το πώς λειτουργεί η βαρύτητα σε μεσαίες έως μεγάλες κλίμακες.
Ωστόσο η παρατήρηση τεράστιων σε αριθμό ομάδων βαρυτικά δεσμευμένων γαλαξιών να αλληλεπιδρούν αποκάλυψε μερικές «ασυνέπειες» που υποδηλώνουν ότι η βαρύτητα, η οποία θεωρείται ότι είναι σταθερή σε όλους τους χρόνους και τις κλίμακες, θα μπορούσε στην πραγματικότητα να γίνει ελαφρώς πιο αδύναμη σε μεγάλες κοσμικές αποστάσεις.
Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στην επιθεώρηση «Journal of Cosmology and Astroparticle Physics», οι ερευνητές περιέγραψαν αυτή την ασυνέπεια ως ένα «κοσμικό σφάλμα» και λένε ότι η προτεινόμενη λύση θα μπορούσε να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε μερικά από τα μεγάλα μυστήρια του Σύμπαντος.
«Είναι σαν να φτιάχνεις ένα παζλ σε μια σφαιρική επιφάνεια μετά να βάζεις τα κομμάτια σε ένα επίπεδο τραπέζι και να προσπαθείς να τα ταιριάξεις μεταξύ τους. Κάποια στιγμή, τα κομμάτια στο τραπέζι δεν θα ταιριάζουν πολύ μεταξύ τους, γιατί χρησιμοποιείς λάθος πλαίσιο. Το σφάλμα αυτό μοιάζει με αναμμένο φυτίλι μια βόμβας που αν τελικά σκάσει θα αποκαλύψει μια θεμελιώδη παραβίαση της αρχής της ισοδυναμίας του Αϊνστάιν (ή της συμμετρίας Lorentz) κάτι που θα μπορούσε να υποδεικνύει ριζικά διαφορετικές εικόνες για την κβαντική βαρύτητα, τη Μεγάλη Έκρηξη ή τις μαύρες τρύπες» λέει ο Νιαγές Αφσόρντι καθηγητής αστροφυσικής στο Πανεπιστήμιο του Waterloo στο Οντάριο, εκ των επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας.
Η τροποποίηση
Η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν είναι εξαιρετικά καλή στο να περιγράφει το Σύμπαν πάνω από τις κβαντικές κλίμακες και έχει προβλέψει διάφορες πτυχές του Σύμπαντος συμπεριλαμβανομένων των μαύρων τρυπών, του φαινομένου του βαρυτικού φακού, των βαρυτικών κυμάτων και της Μεγάλης Έκρηξης.
Ωστόσο, ορισμένες διαφορές μεταξύ θεωρίας και πραγματικότητας παραμένουν. Πρώτον οι προσπάθειες να μπει σε κάποια είδους κλιμάκωση η θεωρία της γενικής σχετικότητας για να περιγραφεί το πώς λειτουργεί η βαρύτητα σε κβαντικές κλίμακες έχει ως αποτέλεσμα οι συνήθως ισχυρές εξισώσεις της γενικής σχετικότητας να καταλήξουν σε ακατανόητες ανοησίες.
Επιπλέον η ολοκλήρωση του τρέχοντος καθιερωμένου μοντέλου του Σύμπαντος απαιτούσε την εισαγωγή δύο μυστηριωδών προσθηκών γνωστών ως σκοτεινή ύλη και σκοτεινή ενέργεια. Πιστεύεται ότι αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος των περιεχομένων του Σύμπαντος αλλά τόσο η σκοτεινή ενέργεια όσο και η σκοτεινή ύλη δεν έχουν ποτέ εντοπιστεί άμεσα και ταυτόχρονα η ύπαρξη τους αποτυγχάνει να εξηγήσει γιατί ο κόσμος μας διαστέλλεται με διαφορετικές ταχύτητες ανάλογα με το πού κοιτάμε.
Ως απάντηση σε αυτά τα προβλήματα, οι συγγραφείς της νέας εργασίας κατέληξαν σε μια απλή πρόταση: μια προσαρμογή στη θεωρία του Αϊνστάιν σε διαφορετικές κλίμακες απόστασης. «Η τροποποίηση είναι πολύ απλή: Υποθέτουμε ότι η καθολική σταθερά της βαρύτητας είναι διαφορετική σε κοσμολογικές κλίμακες, σε σύγκριση με μικρότερες κλίμακες όπως το ηλιακό σύστημα ή το γαλαξιακό. Αυτό το ονομάζουμε κοσμικό σφάλμα» λέει ο Αφσόρντι.
Τα μοτίβα
Σύμφωνα με τους ερευνητές αυτό το σφάλμα δημιουργεί μεταβολές στα μοτίβα που βρίσκονται στο κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων, την υπολειπόμενη ακτινοβολία που παράχθηκε 380.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, καθώς και στη δομή και την διαστολή του Σύμπαντος. Αυτές οι προσαρμογές μοιάζουν ανεπαίσθητες αλλά το συμπέρασμα ότι οι νόμοι της βαρύτητας αλλάζουν στις κλίμακες απόστασης σε σημαντικό βαθμό.
Οι ερευνητές είπαν ότι η ύπαρξη του σφάλματος θα μπορούσε να επιβεβαιωθεί από νέες παρατηρήσεις γαλαξιών όπως με το διαστημικό τηλεσκόπιο Ευκλείδης του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος, το Φασματοσκοπικό Όργανο Σκοτεινής Ενέργειας και το Παρατηρητήριο Simons. Λένε ότι αυτά τα όργανα θα μπορούν να κάνουν τις μετρήσεις αυτού του σφάλματος με τέσσερις φορές μεγαλύτερη ακρίβεια από ο,τι είναι δυνατό σήμερα και, ως εκ τούτου, να επιβεβαιώσουν ή να διαψεύσουν τη θεωρία τους.
Ωστόσο, ορισμένοι επιστήμονες λένε ότι μια απλή τροποποίηση της σχετικότητας του Αϊνστάιν μπορεί να μην είναι αρκετή. Στην πραγματικότητα, είναι πιθανό οι αποκλίσεις που αποκαλύπτονται από αστρονομικές παρατηρήσεις να αποτελούν υποδείξεις ότι η κατανόησή μας για το Σύμπαν χρειάζεται μια πλήρη επανεκτίμηση.
«Δεν αποτελεί έκπληξη το γεγονός ότι αυτό το νέο μοντέλο ταιριάζει λίγο καλύτερα στα δεδομένα, αλλά ίσως αυτό μας λέει κάτι. Σημαίνει ότι καταλαβαίνουμε ακόμη λιγότερα από όσα νομίζαμε. Το πιστεύω μου είναι ότι αντί να προσθέτουμε περισσότερα νέα πράγματα, χρειαζόμαστε μια νέα εξήγηση. Αλλά κανείς δεν έχει βρει κάτι που να έχει νόημα ακόμα» υποστηρίζει ο Σκοτ Ντόντελσον πρόεδρος του τμήματος Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Carnegie Mellon που δεν συμμετείχε στη μελέτη.
