Πάρτε την καλύτερη κατανόηση που μπορούμε να έχουμε για τη βαρύτητα, εφαρμόστε τη στον τρόπο που περιστρέφονται οι γαλαξίες και γρήγορα θα δείτε το πρόβλημα που ανακύπτει: οι γαλαξίες θα έπρεπε να διαλύονται. Η ύλη των γαλαξιών περιστρέφεται σε τροχιά γύρω από ένα κεντρικό σημείο λόγω των αμοιβαίων βαρυτικών έλξεων που δημιουργούν κεντρομόλες δυνάμεις. Αλλά δεν υπάρχει αρκετή ύλη στους γαλαξίες για να προκαλέσει την παρατηρούμενη περιστροφή.
Η Vera Rubin, αστρονόμος που εργάζεται στο τμήμα του Ινστιτούτου Carnegie στην Washington DC το οποίο είναι υπεύθυνο για τον επίγειο μαγνητισμό, εντόπισε αυτή την ανωμαλία στα τέλη της δεκαετίας του 1970. Η καλύτερη απάντηση από τους φυσικούς ήταν ότι πρότειναν πως θα έπρεπε να υπάρχει περισσότερη ύλη εκεί έξω από αυτή που μπορούμε να δούμε. Το πρόβλημα ήταν, πως κανείς δεν μπορούσε να εξηγήσει τι ήταν αυτή η 'σκοτεινή ύλη'.
Και εξακολουθούν να μη μπορούνε να την εξηγήσουν. Αν και οι ερευνητές έχουν κάνει πολλές προτάσεις σχετικά με το τι είδος σωματίδια αποτελούν τη σκοτεινή ύλη, δεν υπάρχει ομοφωνία. Είναι μια στενόχωρη τρύπα στην κατανόησή μας. Οι αστρονομικές παρατηρήσεις υποδεικνύουν πως η σκοτεινή ύλη αποτελεί πάνω από το 90% της ύλης του σύμπαντος, ωστόσο έχουμε εντυπωσιακή άγνοια για το τι είναι αυτό το 90 τοις εκατό.
Ίσως δε μπορούμε να βρούμε τι είναι αυτή η σκοτεινή ύλη επειδή δεν υπάρχει στην πραγματικότητα. Αυτή είναι ακριβώς η έκβαση που θα επιθυμούσε η Rubin. Εάν μπορούσα να διαλέξω, θα προτιμούσα να μάθαινα πως οι νόμοι του Νεύτωνα θα πρέπει να μετατραπούν ώστε να περιγράψουν σωστά τις βαρυτικές αλληλεπιδράσεις σε μακρινές αποστάσεις, δηλώνει. Αυτό είναι πιο γοητευτικό από ένα σύμπαν που είναι γεμάτο με ένα νέο είδος από υποατομικά σωματίδια.
Και πράγματι, οι επιστήμονες είναι διχασμένοι σχετικά με το ζήτημα της σκοτεινής ύλης. Από τη μια μεριά είναι εκείνοι που προσπαθούν να καταλάβουν τι είναι αυτή η αόρατη ύλη που φαίνεται πως υπάρχει σε αφθονία στο σύμπαν, ενώ από την άλλη μεριά βρίσκονται εκείνοι που προσπαθούν να ανακαλύψουν τι ακριβώς έχει πάει στραβά με τους νόμους του Νεύτωνα.
To σύμπαν διαστέλλεται
Στις αρχές του 1990, ένα πράγμα ήταν σαφώς αδιαφιλονίκητο σχετικά με τη διαστολή του σύμπαντος. Είτε θα είχε αρκετή ενεργειακή πυκνότητα ώστε να σταματήσει να διαστέλλεται και να καταρρεύσει, είτε ότι είχε τόση λίγη ενεργειακή πυκνότητα που δε θα σταματούσε ποτέ να διαστέλλεται, αλλά η βαρύτητα ήταν σίγουρο πως θα σταματούσε τη διαστολή καθώς θα περνούσε ο καιρός. Όπως φάνηκε, η επιβράδυνση δεν παρατηρήθηκε, αλλά θεωρητικά το σύμπαν θα έπρεπε να επιβραδύνεται. Το σύμπαν είναι γεμάτο από ύλη και η ελκτική δύναμη της βαρύτητας την κάνει να τείνει να συγχωνευτεί. Αλλά οι παρατηρήσεις του τηλεσκοπίου Hubble το 1998 που αφορούσαν κάποιους απομακρυσμένους υπερκαινοφανείς αστέρες έδειξαν πως πριν από πάρα πολλά χρόνια το σύμπαν διαστελλόταν με μικρότερη ταχύτητα από αυτή που διαστέλλεται σήμερα. Έτσι, η ταχύτητα διαστολής δεν μειώθηκε λόγω της βαρύτητας, όπως καθένας πίστευε, αλλά αντίθετα η διαστολή επιταχύνεται. Κανένας δεν περίμενε κάτι τέτοιο, κανένας δεν ήξερε πώς να το εξηγήσει. Αλλά κάτι το προκαλούσε.
Στο τέλος οι θεωρητικοί κατέληξαν με πολλών ειδών εξηγήσεις. Ίσως ήταν αποτέλεσμα μιας προ πολλού απορριφθείσας εκδοχής της βαρυτικής θεωρίας του Αϊνστάιν, αυτής που περιλάμβανε την αποκαλούμενη 'κοσμολογική σταθερά'. Ίσως πάλι ήταν κάποιο παράξενο είδος ενεργειακού ρευστού που γέμιζε τον χώρο. Πιθανόν κάτι να είναι λάθος με τη βαρυτική θεωρία του Αϊνστάιν και μια νέα θεωρία να μπορούσε να συμπεριλάβει κάποιου είδους πεδίο που δημιουργεί την κοσμική επιτάχυνση. Οι θεωρητικοί ακόμα δε γνωρίζουν ποια είναι η σωστή εξήγηση, αλλά της έδωσαν ένα όνομα: την ονόμασαν σκοτεινή ενέργεια.
Από το 1998 που οι αστρονόμοι ανακάλυψαν πως το σύμπαν διαστέλλεται σε ολοένα και πιο γρήγορες ταχύτητες αποτελεί ένα από τα διασημότερα, αλλά και τα πιο στενάχωρα προβλήματα στη φυσική. Είναι ένα φαινόμενο που ακόμα αναζητά την αιτία του, μέχρι τότε, καθένας πίστευε πως η διαστολή του σύμπαντος μειωνόταν συνέχεια μετά από τη μεγάλη έκρηξη. Οι θεωρητικοί ακόμα το ψάχνουν, αναζητώντας μια εξήγηση που να βγάζει νόημα, λέει η κοσμολόγος Katherine Freese του Πανεπιστημίου του Michigan, στο Ann Arbor. Ελπίζουμε όλοι πως επερχόμενες παρατηρήσεις σε υπερκαινοφανείς αστέρες ή σε γαλαξιακά συμπλέγματα μπορεί να μας δώσουν περισσότερα στοιχεία.
Είναι επίσης πιθανό πως η θεωρία του Αϊνστάιν για τη Γενική Σχετικότητα ίσως θα πρέπει να αλλάξει όταν εφαρμόζεται σε μεγάλες κλίμακες στο σύμπαν. Το πεδίο είναι ακόμα ανοιχτό, λέει η Freese.
Σκοτεινή ροή
Δε μπορούμε να δούμε τι βρίσκεται πέρα από τον ορατό ορίζοντα του σύμπαντός μας, απλά επειδή το φως που εκπέμπεται πίσω από τον ορίζοντα δεν είχε ποτέ το χρόνο για να μας φτάσει. Παρά αυτή τη δυσκολία, πάντα υποθέταμε πως το διάστημα είναι γεμάτο με το ίδιο υλικό οπουδήποτε κι αν πάει κανείς στο σύμπαν.
Έτσι, τα πρόσφατα ευρήματα από τον Sasha Kashlinsky του Κέντρου Διαστημικών Πτήσεων Goddard της NASA στο Greenbelt στο Maryland, δεν βγάζουν κανένα νόημα. Με τους συνεργάτες του βρήκε μια ομάδα από συμπλέγματα γαλαξιών να κινούνται με μια ασυνήθιστη ταχύτητα στην κατεύθυνση μιας μικρής περιοχής του ουρανού μεταξύ των αστερισμών του Κενταύρου και Vela. Ο Kashlinsky αποκάλεσε το φαινόμενο αυτό 'σκοτεινή ροή', ως φόρο τιμής στη σκοτεινή ενέργεια και στη σκοτεινή ύλη.
Δεν υπάρχει εμφανής λόγος γιατί τα συμπλέγματα θα έπρεπε να κινούνται με τόσο μεγάλες ταχύτητες, εκτός εάν εφαρμόζεται σ' αυτά μια ασυνήθιστα μεγάλη έλξη από κάτι που βρίσκεται πέρα από τον ορατό ορίζοντα. Αλλά τι είναι αυτό; Η πιο προφανής απάντηση είναι πως υπάρχει κάτι μεγάλο εκεί έξω, πολύ μεγαλύτερο από οτιδήποτε ξέρουμε στο γνωστό μας σύμπαν. Ένας τέτοιος γίγαντας θα επέβαλλε μια μορφή κλίσης στο σύμπαν, κάνοντας την ύλη να κινηθεί σε μια συγκεκριμένη κατεύθυνση, όπως υποδηλώνουν οι παρατηρήσεις της σκοτεινής ροής.
Εάν υπάρχουν τέτοιες κοσμικές μεγα-δομές, πιθανότατα αντικαθιστούν ένα μυστήριο με ένα άλλο. Μία από τις θεμέλιους λίθους της κοσμολογίας είναι η Κοπερνίκεια Αρχή, που λέει πως δεν υπάρχει κάτι το ιδιαίτερο σχετικά με την περιοχή του σύμπαντος στην οποία βρισκόμαστε. Έτσι, εάν υπάρχουν μεγα-δομές πέρα από τον ορίζοντά μας, θα έπρεπε να βρίσκονται και στη δική μας περιοχή. Αλλά δεν έχουμε δει καμία.
Υπάρχουν επίσης υποδείξεις πως η έλξη μπορεί να προέρχεται από ένα άλλο σύμπαν. Αυτό θα ήταν καλό νέο για όσους υποστηρίζουν τη θεωρία του αιώνιου πληθωρισμού, που υποθέτει πως το σύμπαν στην πραγματικότητα αποτελείται από πολλά μίνι σύμπαντα, σα φουσκάλες, που αποκολλήθηκαν το ένα από το άλλο. Ο Kashlinsky προετοιμάζει άρθρα με περαιτέρω αποτελέσματα. Υποστηρίζει πως οι παρατηρήσεις μας οδηγούν σε μεγα-δομές πέρα από τον ορίζοντα.
Μετάφραση - Απόδοση - Σχολιασμός: Αμαλία Τσακίρη, για το ESOTERICA.gr
http://www.esoterica.gr
