Σκοτεινή ενέργεια.

Φως στα μυστήρια της «σκοτεινής ενέργειας».

Ο ισχυρισμός ότι μια μυστηριώδης σκοτεινή ενέργεια επιταχύνει τη διαστολή του Σύμπαντος πλέον φαίνεται πιο βάσιμος, μετά την πρόσφατη επιτυχημένη εφαρμογή μιας ιδιόρρυθμης γεωμετρικής εξέτασης που προτάθηκε πριν από 30 και πλέον χρόνια.

Ζεύγος γαλαξιών σε τροχιά, που σύμφωνα με τους επιστήμονες αποτελεί βάση για την «έξυπνη» απόδειξη της ύπαρξης σκοτεινής ενέργειας στο Σύμπαν.

Η επιταχυνόμενη διαστολή παρατηρήθηκε το 1998. Αστρονόμοι που μελετούσαν σουπερνόβα τύπου 1α (αστρικές εκρήξεις με προβλέψιμη φωτεινότητα), ανακάλυψαν έκπληκτοι ότι τα πιο μακρινά από αυτά τα σουπερνόβα διακρίνονταν πιο αμυδρά απ' όσο θα αναμενόταν αν το Σύμπαν διαστελλόταν με σταθερούς ρυθμούς.

Κάτι τέτοιο υποδήλωνε ότι κάποια άγνωστη δύναμη -που ακολούθως ονομάστηκε σκοτεινή ενέργεια- θα πρέπει να επενεργεί ενάντια στη βαρύτητα και να διογκώνει το Σύμπαν.

Από εκείνη τη στιγμή, μελέτες που σύγκριναν τις μεταβολές στη μικροκυματική κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου -μια «ηχώ» του Μπιγκ Μπανγκ- με τη σημερινή κατανομή των γαλαξιών, επέτρεψαν στους κοσμολόγους να ανιχνεύσουν τον τρόπο με τον οποίο διαστάλθηκε το Σύμπαν, ενισχύοντας την αντίληψη της σκοτεινής ενέργειας.

Υπαινίχθηκαν επίσης ότι το Σύμπαν είναι «επίπεδο» -δηλαδή ότι περιλαμβάνει ακριβώς τόση ύλη ώστε να το κρατά σε μια λεπτή ισορροπία μεταξύ της αναδίπλωσης εντός του και της αέναης διεύρυνσής του.

Οι δύο αυτές υποθέσεις έχουν γίνει θεμελιώδες στοιχείο του τρόπου με τον οποίο οι κοσμολόγοι αντιλαμβάνονται το Σύμπαν. Τώρα όμως, ο Κριστιάν Μαρινονί και η Αντελίν Μπιζί του Κέντρου Θεωρητικής Φυσικής του Πανεπιστημίου της Προβηγκίας στη Μασσαλία επαλήθευσαν ανεξάρτητα τις ιδέες αυτές αναλύοντας τη γεωμετρία γαλαξιακών ζευγών σε τροχιά. Η μελέτη τους δημοσιεύθηκε στο περιοδικό «Nature» πριν από μερικές εβδομάδες.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια εκδοχή της εξέτασης των Αλκοκ-Πατσίνσκι, η οποία βασίζεται στην αναγνώριση συμμετρικών αντικειμένων στο Διάστημα και στη χρήση τους ως «πρότυπες σφαίρες». Κάθε αλλοίωση στο Διάστημα που προκαλείται από την κοσμική διαστολή θα κάνει τις πιο μακρινές πρότυπες σφαίρες να μοιάζουν ασύμμετρες. «Και αυτή είναι μια άμεση απόδειξη της σκοτεινής ενέργειας», λέει ο Μαρινονί.

Πολλές ομάδες έρευνας δοκίμασαν να εφαρμόσουν αυτή την εξέταση, αλλά απέτυχαν επειδή δεν μπορούσαν να μετρήσουν τόσο μακρινά αντικείμενα με επαρκή ακρίβεια. Για να παρακάμψουν αυτή τη δυσκολία, οι δύο ερευνητές μελέτησαν την κατανομή των προσανατολισμών σε ζεύγη γαλαξιών που βρίσκονται σε τροχιά μεταξύ τους. Σε ένα Σύμπαν χωρίς σκοτεινή ενέργεια, η κατανομή αυτή αναμένεται να είναι σφαιρικά συμμετρική -με άλλα λόγια, ο αριθμός των γαλαξιακών ζευγών που βρίσκονται προσανατολισμένα προς οποιαδήποτε κατεύθυνση πρέπει να είναι ο ίδιος. Ομως οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι όσο πιο μακριά βρίσκονταν τα ζεύγη γαλαξιών τόσο πιο ασύμμετρη ήταν η κατανομή. Το μοντέλο τους ταιριάζει με όσα θα αναμένονταν σε ένα «επίπεδο» Σύμπαν που διαστέλλεται εξαιτίας της σκοτεινής ενέργειας.

Παρά ορισμένα προβλήματα αξιοπιστίας εξαιτίας ορισμένων υποθέσεων που μένει να επαληθευθούν, το αποτέλεσμα συνάρπασε τους ερευνητές. «Είναι μια πολύ έξυπνη ιδέα και θα χρειαστεί αρκετό χρόνο ώσπου να προσδιοριστεί αν θα γίνει αποδεκτή ή όχι», λέει ο Τσαρλς Αλκοκ, διευθυντής του Κέντρου Αστροφυσικής Χάρβαρντ-Σμιθσόνιαν και ένας από τους δύο εισηγητές, το 1979, της εξέτασης που χρησιμοποίησαν οι Μαρινονί και Μπιζί. Οπως και να 'χει όμως, με τις μελλοντικές παρατηρήσεις των παντοδύναμων διαστημικών τηλεσκοπίων, οι δύο ερευνητές ελπίζουν πως θα βρεθούν ακόμη πιο μακρινά ζεύγη γαλαξιών που θα αναλυθούν ώστε να δώσουν αποτελέσματα ανάλογης ακρίβειας με εκείνη που προσφέρουν οι μελέτες των σουπερνόβα τύπου 1α.

© 2010 Nature News

Μια πιο ακριβής μέτρηση των σουπερνόβα ρίχνει φως στην σκοτεινή ενέργεια.

Η σκοτεινή ενέργεια είναι μια μυστήρια δύναμη που διαποτίζει όλο το χώρο, δρώντας ως ένα σύστημα "ώθησης" για την επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος. Παρά το γεγονός ότι αποτελεί το 70 τοις εκατό του Σύμπαντος, η σκοτεινή ενέργεια ανακαλύφθηκε μόνο το 1998 από δύο ομάδες που παρατηρούσαν σουπερνόβα τύπου Ia. Μια σουπερνόβα τύπου 1a είναι μια κατακλυσμική έκρηξη σε ένα λευκό νάνο αστέρι.

Οι υπερκαινοφανείς εκρήξεις ή σουπερνόβα τύπου Ia, συμβαίνουν όταν ένας λευκός νάνος συσσωρεύει πάνω του υλικό από ένα συνοδό άστρο, μέχρι να υπερβεί το όριο Chandrasekhar οπότε εκρήγνυται. Από τη μελέτη αυτών των αστρικών εκρήξεων, οι αστρονόμοι μπορούν να μετρήσουν τη σκοτεινή ενέργεια και την διαστολή του σύμπαντος.

Τώρα επιστήμονες του Harvard έχουν βρει έναν τρόπο να κάνουν διορθώσεις για τις μικρές διαφορές στην εμφάνιση αυτών των σουπερνόβα, έτσι ώστε να φθάσουν σε ακόμα καλύτερα επίπεδα σαν τυπικοί δείκτες αποστάσεων. Το κλειδί γι αυτό είναι να ταξινομήσουν τις σουπερνόβα με βάση το χρώμα τους.

Οι σουπερνόβες είναι σήμερα ο καλύτερος τρόπος για να μετρηθεί η σκοτεινή ενέργεια, επειδή είναι ορατές σε όλο τον διαγαλαξιακό χώρο. Επίσης, μπορούν να λειτουργήσουν ως "πρότυπο κεριά" σε μακρινές γαλαξίες, επειδή είναι γνωστή η εγγενής φωτεινότητα τους. Ακριβώς όπως οι οδηγοί εκτιμούν την απόσταση των αυτοκινήτων που έρχονται από το αντίθετο ρεύμα τη νύχτα από τη φωτεινότητα των φώτων τους. Έτσι με τον ίδιο τρόπο μετρώντας τη φαινομενική φωτεινότητα μιας σουπερνόβα εκτιμούμε την απόστασή της (τα πιο αμυδρά ασφαλώς είναι πιο μακριά). Η δε μέτρηση των αποστάσεων ακολουθεί την επίδραση της σκοτεινής ενέργειας πάνω στην επέκταση του Σύμπαντος.

Τώρα δε τελευταία χάρη σε μια νέα μελέτη των σουπερνόβα τύπου Ia με επικεφαλής τον Ryan Foley του Κέντρου για την Αστροφυσική στο Harvard, έγινε καλύτερος και ο τρόπος μέτρησης της σκοτεινής ενέργειας. Το κλειδί γι αυτό είναι να ταξινομήσουμε τις σουπερνόβα με βάση το χρώμα τους.

«Η σκοτεινή ενέργεια είναι το μεγαλύτερο μυστήριο στη φυσική και την αστρονομία σήμερα. Τώρα όμως έχουμε έναν καλύτερο τρόπο για την αντιμετώπισή του», δήλωσε ο Foley στο 217ο συνέδριο της Αμερικανικής Αστρονομικής Εταιρείας.

Οι σουπερνόβα τύπου Ia χρησιμοποιούνται ως πρότυπα ‘κεριά’, που σημαίνει ότι έχουν γνωστή εγγενή φωτεινότητα. Ωστόσο, δεν είναι όλοι τους εξίσου λαμπροί. Οι αστρονόμοι πρέπει να κάνουν γι αυτό ορισμένες τροποποιήσεις-διορθώσεις. Ειδικότερα, υπάρχει μια γνωστή σχέση μεταξύ του πόσο γρήγορα η σουπερνόβα λάμπει και εξασθενίζει (η φωτεινή καμπύλη της) και της εγγενούς ακραίας φωτεινότητας.

Ακόμα και όταν οι αστρονόμοι θα κάνουν διορθώσεις για αυτό το φαινόμενο, οι μετρήσεις τους παρουσιάζουν ακόμη κάποια διαφορά στην φωτεινότητα, που οδηγεί σε ανακρίβειες κατά τον υπολογισμό των αποστάσεων τους και ως εκ τούτου ανακρίβειες στα αποτελέσματα της σκοτεινής ενέργειας. Μέχρι τώρα άλλες μελέτες που εξέταζαν τρόπους για να κάνουν πιο ακριβείς διορθώσεις, είχαν περιορισμένη επιτυχία.

Ο Foley ανακάλυψε ότι μετά από διόρθωση για το πόσο γρήγορα η σουπερνόβα τύπου Ia μειώνει την λαμπρότητα της, παρουσιάζει μια ξεχωριστή σχέση μεταξύ της ταχύτητας που εκτινάσσουν την ύλη τους και το χρώμα τους: όσο μεγαλώνει η ταχύτητα εκτίναξης τόσο ελαφρώς πιο κόκκινα είναι και το αντίθετο, τα πιο αργά από αυτά είναι πιο γαλάζια.

Προηγουμένως, οι αστρονόμοι υπέθεταν ότι πιο κόκκινες εκρήξεις εμφανίζονταν λόγω της παρεμβολής της σκόνης, που επίσης θα έκανε πιο αμυδρή την έκρηξη, οπότε έκανε την σουπερνόβα να φαίνεται πιο μακριά από ό,τι ήταν στην πραγματικότητα. Το έργο του Foley δείχνει ότι κάποια από την χρωματική διαφορά είναι σύμφυτη με την ίδια σουπερνόβα.

Η νέα μελέτη τα κατάφερε για δύο λόγους. Πρώτον, χρησιμοποίησε μεγάλο δείγμα, άνω των 100 σούπερνόβα. Αλλά το πιο σημαντικό είναι πως επέστρεψε στις "πρώτες αρχές” και επανεξέτασε την υπόθεση ότι οι σουπερνόβα τύπου Ia έχουν ένα μέσο χρώμα.

Στην φωτογραφια αέρια που ξεχύθηκαν στο διάστημα μετά την έκρηξη του σουπερνόβα Κασσιόπη Α (Cassiopeia A)

Υπέρψυχρα άτομα ίσως μπορούν να αποκαλύψουν την σκοτεινή ενέργεια του κενού.

Τεκμηριωμένες γνώσεις σχετικά με τη σκοτεινή ενέργεια και την διαστολή του σύμπαντος θα μπορούσαν να προέλθουν για πρώτη φορά από ένα πείραμα, που περιλαμβάνει υπέρψυχρα άτομα. Αυτό πιστεύει μια ομάδα φυσικών στις ΗΠΑ και το Ηνωμένο Βασίλειο με επικεφαλής τον νομπελίστα Martin Perl, και η οποία σχεδιάζει να ρίξει άτομα καισίου σε δύο ατομικά συμβολόμετρα μήκους 1,5 μέτρων. Οι δυνάμεις του σκοτεινού τομέα (του πεδίου της σκοτεινής ενέργειας) πάνω στα άτομα θα οδηγήσει σε μια διαφορά φάσης που η ομάδα ελπίζει να μετρηθεί με τη σύγκριση των αποτελεσμάτων στις δύο συσκευές.

Η σκοτεινή ενέργεια είναι το όνομα που δίνεται στην μυστηριώδη ουσία που πιστεύεται ότι προκαλεί την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος, με την άσκηση αρνητικής πίεσης που αντιτίθεται στην έλξη της βαρύτητας. Αλλά αν και η σκοτεινή ενέργεια φαίνεται να αντιπροσωπεύει περίπου το 75% της υλοενέργειας του σύμπαντος, οι επιστήμονες δεν έχουν καμία πραγματική ιδέα το τι είναι αυτή η σκοτεινή ενέργεια. Οι περισσότερες προσπάθειες για την κατανόηση αυτής περιλαμβάνουν παρατηρήσεις των απόμακρων σουπερνοβών και της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας.

Όμως ο Perl και οι συνεργάτες του πιστεύουν ότι μπορούμε να συγκεντρώσουμε νέες πληροφορίες σχετικά με τη σκοτεινή ενέργεια, από ένα πείραμα με ατομικά συμβολόμετρα που πραγματοποιείται σε εργαστήριο εδώ στη Γη. Η ομάδα ελπίζει να εντοπίσει τυχόν άγνωστο «σκοτεινό περιεχόμενο του κενού» (DCV), η οποία, όπως υποστηρίζουν, θα μπορούσε να συμπεριφερθεί όπως η σκοτεινή ενέργεια στον κοσμολογικό χρόνο και στις αντίστοιχες αποστάσεις. Το πείραμα, το οποίο περιγράφεται στην διεύθυνση arxiv.org,

http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1101/1101.5626v1.pdf

θα πρέπει να οργανωθεί και να λειτουργήσει μέχρι το 2014.

Διαφορετικές χωροχρονικές διαδρομές

Σύμφωνα με το προσχέδιο του Perl, κάθε ατομικό συμβολόμετρο λειτουργεί με την ρίψη μιας δέσμης ατόμων μέσα σε ένα θάλαμο κενού ύψους 1,5 μέτρων. Ένας παλμός λέιζερ στη συνέχεια πυροδοτεί την δέσμη στην κορυφή του θαλάμου, βάζοντας κάθε άτομο σε μια υπέρθεση δύο κβαντικών καταστάσεων. Ένας δεύτερος παλμός λέιζερ θα χρησιμοποιηθεί για να ανασυνδέσει τα άτομα στο κατώτατο σημείο του θαλάμου, και ακολούθως μετριέται η συμβολή των κυμάτων μεταξύ των δύο διαδρομών, για να μας αποκαλύψει την μετατόπιση φάσης μεταξύ των καταστάσεων που συσσωρεύεται κατά τη διάρκεια της πτώσης.

Οι ερευνητές σχεδιάζουν να εκτελέσουν το πείραμα χρησιμοποιώντας δύο πανομοιότυπα συμβολόμετρα, που θα τους επιτρέψει να εξουδετερώσουν την επίδραση του πεδίου βαρύτητας της Γης.

Αν δεν υπάρχουν φαινόμενα που να οφείλονται στην DCV (σκοτεινή ενέργεια), οι μετατοπίσεις φάσης που μετρούν οι συσκευές θα είναι οι ίδιες. Ωστόσο, εάν η πυκνότητα του σκοτεινού περιεχομένου του κενού DCV είναι διαφορετική σε κάθε συμβολόμετρο, τότε οι μετατοπίσεις της φάσης θα είναι διαφορετικές.

Σύμφωνα με την ομάδα, η ανίχνευση βασίζεται σε δύο παραδοχές.

Η πρώτη είναι ότι η DCV ασκεί μια δύναμη στην ύλη κι αυτή δεν είναι βαρυτικής φύσης.

Η δεύτερη υπόθεση είναι ότι το πεδίο της DCV έχει μια ανομοιόμορφη χωρική κατανομή. Με άλλα λόγια, τα άτομα στα δύο διαφορετικά συμβολόμετρα θα αισθάνονται λίγο διαφορετικές δυνάμεις, γεγονός που θα οδηγήσει σε μια μικρή μετατόπιση στη σχετική φάση των ατόμων, και η οποία θα μπορούμε να την μετρήσουμε.

Δύσκολο να συνδεθεί με τη σκοτεινή ενέργεια

Ωστόσο, αυτή η δεύτερη υπόθεση έρχεται σε αντίθεση με το μοντέλο της κοσμολογικής σταθεράς της σκοτεινής ενέργειας, η οποία περιγράφει τη σκοτεινή ενέργεια ως ιδιότητα του κενού χώρου που είναι ίδια παντού μέσα στο σύμπαν.

Πράγματι, αν το πείραμα εντόπιζε μέχρι σήμερα άγνωστες δυνάμεις (σχετικές με την σκοτεινή ενέργεια), θα ήταν δύσκολο να συγκριθούν τα αποτελέσματα με άλλες μετρήσεις της σκοτεινής ενέργειας.

Οι περισσότερες αναζητήσεις της σκοτεινής ενέργειας (όπως με την ανάλυση του μικροκυματικού υπόβαθρου) γίνονται σε κοσμολογικές κλίμακες χώρου και χρόνου, ενώ εδώ μας ενδιαφέρουν οι διακυμάνσεις της πυκνότητας σκοτεινής ενέργειας σε γήινες κλίμακες, εδώ και τώρα. Δυστυχώς η Κοσμολογία δεν μας λέει τι να περιμένουμε σε αυτές τις κλίμακες.

Γι αυτό και ορισμένοι κοσμολόγοι είναι επιφυλακτικοί σχετικά με την ικανότητα του πειράματος να μας πεί κάτι για τη σκοτεινή ενέργεια.. Τα ατομικά συμβολόμετρα είναι μεν μια συναρπαστική τεχνολογική εξέλιξη, που θα αποτελέσει σημαντικό εργαλείο για τη βασική έρευνα φυσική, ωστόσο οι κοσμολόγοι δεν έχουν καμία προσδοκία ότι θα μας αποκαλύψει την αιτία της κοσμικής επιτάχυνσης.

Ο Robert Caldwell, κοσμολόγος στο Κολλέγιο Dartmouth, λέει ότι θα ήταν "φανταστικό" αν η ομάδα του Perl ανακάλυπτε κάποια νέα φαινόμενα στο εργαστήριο. Ωστόσο, προειδοποιεί, μπορεί να είναι πολύ δύσκολη η σύνδεση εκ των των υστέρων με την σκοτεινή ενέργεια".

Νέες μετρήσεις της σταθεράς του Hubble δίνουν ώθηση στην θεωρία της σκοτεινής ενέργειας.

Αστρονόμοι χρησιμοποιώντας το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble της NASA έχουν αποκλείσει μια εναλλακτική θεωρία για τη φύση της σκοτεινής ενέργειας, αφού υπολόγισαν ξανά τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος με μια πολύ μεγάλη ακρίβεια.

Το σύμπαν φαίνεται να διαστέλλεται με ένα αυξανόμενο ρυθμό. Κάποιοι πιστεύουν ότι αυτή εξηγείται από το γεγονός ότι το σύμπαν είναι πλημμυρισμένο με μια σκοτεινή ενέργεια, που λειτουργεί αντίθετα από την βαρύτητα. Μια εναλλακτική πρόταση στην προηγούμενη υπόθεση είναι ότι μια γιγάντια φυσαλίδα, από σχετικά άδειο χώρο πλάτους οκτώ δισεκατομμυρίων ετών φωτός, περιβάλλει την γαλαξιακή μας γειτονιά. Αν εμείς ζούσαμε κοντά στο κέντρο αυτού του κενού, θα βλέπαμε τους γαλαξίες να απομακρύνονται επιταχυνόμενα από μας, γεγονός που θα ήταν μια ψευδαίσθηση.

Η υπόθεση αυτή έχει καταρριφθεί από τους αστρονόμους εξαιτίας των ακριβέστερων μετρήσεων του ρυθμού διαστολής του σύμπαντος, επικεφαλής των οποίων ήταν ο Adam Riess από το Πανεπιστήμιο Johns Hopkins στη Βαλτιμόρη.

Οι παρατηρήσεις του Παρατηρητηρίου Hubble έγιναν από την ομάδα SHOES (Supernova Ho for the Equation of State), που εργάζεται για να βελτιώσει την ακρίβεια της σταθεράς του Hubble. Ως γνωστόν η μεγαλύτερη ακρίβεια της σταθεράς Hubble μας επιτρέπει να κατανοήσουμε την συμπεριφορά της σκοτεινής ενέργειας.

Αυτές οι παρατηρήσεις βοήθησαν στον προσδιορισμό του σημερινού ρυθμού διαστολής του σύμπαντος με μια αβεβαιότητα μόλις 3,3%. Η νέα μέτρηση μείωσε το περιθώριο του σφάλματος κατά 30%, σε σχέση με την προηγούμενη καλύτερη μέτρηση της σταθεράς του Hubble που έγινε το 2009. Τα αποτελέσματα του Riess θα δημοσιευθούν την 1 Απριλίου στο “The Astrophysical Journal”.

Η τιμή του ρυθμού διαστολής του σύμπαντος που μετρήθηκε είναι 73,8 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο και ανά megaparsec. Αυτό σημαίνει ότι για κάθε επιπλέον ένα εκατομμύριο parsecs (ή 3.260.000 έτη φωτός), που είναι ένας γαλαξίας από τη Γη, ο γαλαξίας φαίνεται να ταξιδεύει με ταχύτητα 73,8 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο πιο γρήγορα από εμάς.

Κάθε μείωση της αβεβαιότητας του ρυθμού διαστολής του σύμπαντος μας βοηθάει στην πιο στέρεα κατανόηση των κοσμικών συστατικών του. Γνωρίζοντας την ακριβή τιμή του ρυθμού διαστολής του σύμπαντος περιορίζει κι άλλο το εύρος της ισχύος της σκοτεινής ενέργειας και βοηθά τους αστρονόμους να κάνουν με μεγαλύτερη ακρίβεια τις εκτιμήσεις τους για άλλες κοσμικές ιδιότητες, συμπεριλαμβανομένου του σχήματος του σύμπαντος και την κατάσταση των νετρίνο, τα σωματίδια φάντασμα, που υπήρχαν στο πρώιμο σύμπαν.

“Με τη νέα κάμερα του Hubble μοιάζουμε στους αστυνομικούς που χρησιμοποιούν το ραντάρ για να συλλάβουν το σύμπαν για υπερβολική ταχύτητα” αστειεύεται ο Riess. “Φαίνεται ότι μάλλον η σκοτεινή ενέργεια είναι αυτή που πατάει το γκάζι”

Σπάζοντας τη Φυσαλίδα

Η σκοτεινή ενέργεια είναι ένα από τα μεγαλύτερα κοσμολογικά μυστήρια της σύγχρονης φυσικής. Ακόμη και ο Αλβέρτος Αϊνστάιν αναγκάστηκε να αποδεχθεί μια απωστική δύναμη, που την ονόμασε κοσμολογική σταθερά, η οποία θα εξισορροπούσε στις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας την βαρύτητα και θα κρατούσε το σύμπαν σταθερό, όπως ήξεραν τότε ότι ήταν το σύμπαν οι επιστήμονες.

Κατάλαβε όμως γρήγορα το λάθος του λέγοντας μάλιστα ότι ήταν το μεγαλύτερο σφάλμα της ζωής του, όταν ο αστρονόμος Edwin Hubble ανακάλυψε το 1929 ότι το σύμπαν διαστέλλεται.

Μέχρι όμως το 1998 δεν υπήρχαν στοιχεία για την σκοτεινή ενέργεια, ώσπου το 1998 οι παρατηρήσεις δύο ερευνητικών ομάδων (η μία ομάδα είχε με επικεφαλής τον Riess) την ανακάλυψαν.

Η ιδέα της σκοτεινής ενέργειας ήταν τόσο περίεργη, που πολλοί επιστήμονες άρχισαν να προτείνουν άλλες περίεργες ερμηνείες, συμπεριλαμβανομένης και της θεωρίας της κοσμικής “φυσαλίδας”. Σε αυτή τη θεωρία, η φυσαλίδα με μια πολύ μικρή πυκνότητα διαστέλλεται γρηγορότερα από όσο άλλες περιοχές του σύμπαντος, που περιέχουν πολύ περισσότερη ύλη.

Για έναν παρατηρητή στο εσωτερικό της φυσαλίδας, αυτή η διαστολή του σύμπαντος φαίνεται σαν να προκαλείται από μια δύναμη, σαν ένα είδος σκοτεινής ενέργειας, Η θεωρία της φυσαλίδας απαιτεί ο ρυθμός διαστολής του σύμπαντος είναι πολύ πιο αργός, από όσο υπολογίζουν οι αστρονόμοι, κάπου 60 με 65 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο και ανά μέγαπαρσέκ. Με τη μείωση της αβεβαιότητας στην τιμής της σταθεράς του Hubble στο 3,3%, αναφέρει ο Riess ότι αποκλείεται η τιμή να φτάσει στο παραπάνω νούμερο.

Οι υποστηρικτές της θεωρίας των φυσαλίδων δέχονται ότι ο ρυθμός διαστολής στο τοπικό σύμπαν είναι υψηλότερος σε σχέση με τις πιο απομακρυσμένες περιοχές. Αλλά αντί να δεχτούν ότι ο ρυθμός της διαστολής έχει αυξηθεί με τον χρόνο, προτείνουν ότι η τοπική μας κοσμική γειτονιά τυχαίνει να περιέχει λιγότερη ύλη από τον μέσο όρο. Μέσα σε αυτό λοιπόν το "κενό", ο ρυθμός διαστολής είναι υψηλότερος από ό,τι μακριά μας, επειδή υπάρχει λιγότερη βαρύτητα για να επιβραδύνει το σύμπαν.

“Το πιο δύσκολο κομμάτι αυτής της θεωρίας της φυσαλίδας ήταν ότι έπρεπε να αποδείξουμε ότι ζούμε πολύ κοντά στο κέντρο αυτής της κενής περιοχής του χώρου”, εξήγησε ο Lucas Macri συνεργάτης του Riess. “Αυτό όμως έχει μια πιθανότητα να συμβαίνει περίπου μία στο εκατομμύριο. Αλλά επειδή ξέρουμε ότι κάτι παράξενο κάνει το σύμπαν να επιταχύνεται είναι καλύτερα να αφήσουμε τα δεδομένα να είναι ο οδηγός μας”.

Η χρησιμοποίηση των άστρων σαν μέτρα (δείκτες) κοσμικών αποστάσεων για τη μέτρηση του ρυθμού διαστολής του σύμπαντος είναι μια πολύ δύσκολη υπόθεση. Αρχικά η ομάδα του Riess έπρεπε πρώτα να προσδιορίσει τις ακριβείς αποστάσεις των γαλαξιών που βρίσκονται κοντά και μακριά από τη Γη. Η ομάδα σύγκρινε εκείνες τις αποστάσεις με την ταχύτητα που απομακρύνονται οι γαλαξίες εξ αιτίας της διαστολής του χώρου. Χρησιμοποίησαν αυτές τις δύο τιμές για να υπολογίσουν την σταθερά του Hubble. Η τελευταία συσχετίζει την ταχύτητα που απομακρύνονται οι γαλαξίες από μας, με την απόσταση τους από τον Γαλαξία.

Επειδή οι αστρονόμοι δεν μπορούν να μετρήσουν απευθείας τις αποστάσεις των γαλαξιών, χρησιμοποιούν έμμεσα τη λαμπρότητα κάποιων άστρων ή άλλων αντικειμένων σαν κοσμικούς δείκτες των αποστάσεων. Αυτά είναι αντικείμενα με μία εγγενή λαμπρότητα, λαμπρότητα που δεν εξασθενίζει το φως τους με την απόσταση, την ατμοσφαιρική ή την αστρική σκόνη. Γι αυτό και οι αποστάσεις τους μαζί με την φαινομένη λαμπρότητα τους μπορεί να μας δείξουν την αληθινή ή απόλυτη λαμπρότητα τους.

Οι πιο αξιόπιστοι κοσμικοί δείκτες για τις κοντινές αποστάσεις είναι οι μεταβλητοί Κηφείδες. Άστρα που η λαμπρότητα τους αυξομειώνεται περιοδικά. Αλλά οι Κηφείδες μπορούν να ανιχνευτούν μόνο στον Γαλαξία μας (λόγω της αμυδρότητας τους) κι όχι στους πιο απομακρυσμένους γαλαξίες. Για να υπολογίσει μακρινές αποστάσεις η ομάδα του Riess χρησιμοποίησε μια ειδική κατηγορία άστρων που εκρήγνυνται, τα σουπερνόβα Ia.

Αυτές οι αστρικές εκρήξεις λάμπουν τόσο πολύ που μπορούμε να τις δούμε και στα πιο απομακρυσμένα σημεία του σύμπαντος. Συγκρίνοντας την φαινόμενη λαμπρότητα των σουπερνόβα la με την αντίστοιχη των παλλόμενων Κηφείδων, οι αστρονόμοι μπορούν να προσδιορίσουν με ακρίβεια την απόλυτη λαμπρότητά τους και ως εκ τούτου να υπολογίσουν την απόστασή των σουπερνόβα τύπου Ia από τη Γη.

Χρησιμοποιώντας την πολύ καλή ευκρίνεια της νέας κάμερας του Hubble (WFC3) για να μελετήσουν περισσότερα άστρα στο ορατό αλλά και υπέρυθρο φως, κατόρθωσαν να μειώσουν τα συστηματικά σφάλματα που προέκυπταν από τις συγκρίσεις των μετρήσεων από διαφορετικά τηλεσκόπια.

Οι αστρονόμοι ελπίζουν το Hubble να συνεχίσει τις μετρήσεις του ώστε να μειώσουν την αβεβαιότητα στην σταθερά του Hubble ακόμα περισσότερο, στο μισό της σημερινής της τιμής, οπότε να κατανοήσουμε καλύτερα ιδιότητες της σκοτεινής ενέργειας.

Η σκοτεινή ενέργεια του σύμπαντος όντως υπάρχει βεβαιώνει μια έρευνα.

Η επιβεβαίωση έρχεται μετά την τετραετή μελέτη περισσότερων από 200.000 γαλαξιών στο πλαίσιο της λεγόμενης έρευνας “WiggleZ Dark Energy Survey” και θα παρουσιαστεί από μια διεθνή ομάδα αστρονόμων σε δύο ξεχωριστές επιστημονικές δημοσιεύσεις.

Οι 26 επιστήμονες από 14 διαφορετικούς ερευνητικούς φορείς, με επικεφαλής τον καθηγητή Michael Drinkwater της Σχολής Φυσικής του αυστραλιανού πανεπιστημίου του Κουίνσλαντ, "κοιτώντας" μέχρι οκτώ δισεκατομμύρια χρόνια στο παρελθόν, ανέλυσαν τον τρόπο κατανομής των γαλαξιών στο σύμπαν, καθώς επίσης το πόσο γρήγορα οι ομάδες γαλαξιών έχουν σχηματιστεί στο πέρασμα του χρόνου. Μέσα από το συνδυασμό αυτών των παρατηρήσεων και των σχετικών μετρήσεων, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι πράγματι υπάρχει η σκοτεινή ενέργεια, που όμως ακόμα κανείς δεν ξέρει τι ακριβώς είναι, παρόλο που η ιδέα της προτάθηκε για πρώτη φορά στη δεκαετία του ΄90.

Για να ερμηνεύσουν την επέκταση του σύμπαντος, οι αστροφυσικοί έπρεπε είτε να αναθεωρήσουν την θεωρία γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, είτε να αποδεχτούν ότι στο σύμπαν είναι πανταχού παρούσα μια νέα μορφή ενέργειας, που προκαλεί τη συνεχή επέκτασή του και άρα την απομάκρυνση των γαλαξιών μεταξύ τους. Σήμερα, οι περισσότεροι επιστήμονες αποδέχονται ότι η σκοτεινή ενέργεια αποτελεί ένα είδος "κοσμολογικής σταθεράς", μια ιδέα που είχε προτείνει ο Αϊνστάιν και αργότερα την απέρριψε, θεωρώντας την το μεγαλύτερο λάθος του (μάλλον…λανθασμένα).

Εκτός από τη σκοτεινή ενέργεια (72%-74%) και την κοινή ορατή ύλη (4%), υπάρχει η επίσης μυστηριώδης σκοτεινή ύλη, που αποτελεί το υπόλοιπο 22 έως 24% περίπου του σύμπαντος και δεν εκπέμπει, ούτε αντανακλά το ορατό φως, γι’ αυτό πήρε το όνομά της.

Μια σημαντική εξέλιξη για την μελέτη της σκοτεινής ύλης είναι το νέο πανάκριβο επιστημονικό όργανο Άλφα Μαγνητικό Φασματόμετρο (AMS), που μόλις εγκατέστησαν οι αστροναύτες του διαστημικού λεωφορείου Endeavour στο Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Το νέο όργανο, κόστους 2 δισεκατομμυρίων δολαρίων και βάρους 7,5 τόνων, έχει ως στόχο να "δει" την ύλη του σύμπαντος που δεν μπορεί να δει κανένα άλλο τηλεσκόπιο μέχρι σήμερα.

Το AMS κατά την επόμενη δεκαετία τουλάχιστον, θα συλλαμβάνει τα σωματίδια υψηλής ενέργειας της κοσμικής ακτινοβολίας, αναζητώντας έτσι απτά ίχνη σκοτεινής ύλης, αντιύλης και άλλων "εξωτικών" φυσικών φαινομένων. Οι επιστήμονες ευελπιστούν ότι το όργανο θα φέρει μια επανάσταση στην αστροφυσική και την αστρονομία, ανάλογη με εκείνη του τηλεσκοπίου Hubble.

Το AMS διαθέτει ένα πανίσχυρο μαγνήτη που διοχετεύει τις κοσμικές ακτίνες στους ανιχνευτές-αισθητήρες του, ώστε να «διαβάσουν» τα ενεργειακά φορτία τους, τα ενεργειακά επίπεδά τους και άλλες πληροφορίες, τις οποίες θα μεταβιβάζει στη Γη. Ο σχεδιασμός και η κατασκευή του οργάνου απαίτησε σχεδόν δύο δεκαετίες και τη συμμετοχή περισσότερων από 600 φυσικών και άλλων επιστημόνων από 16 χώρες.

Επίσης:

http://www.astrovox.gr/forum/viewtopic.php?t=14485

Μήπως η αντιβαρύτητα ή σκοτεινή ενέργεια διαρρέει από ένα παρακείμενο σύμπαν; Μπορεί να το μάθουμε σύντομα.

Νέα αποτελέσματα από την έρευνα Galaxy Evolution Explorer της NASA και το Αγγλο-Αυστραλιανό τηλεσκόπιο επιβεβαιώνουν ότι η σκοτεινή ενέργεια είναι μια ήρεμη, ομοιόμορφη δύναμη που κυριαρχεί πλέον πάνω στην βαρύτητα. Οι παρατηρήσεις της επιβεβαιβεώνονται από ακριβείς μετρήσεις της απομάκρυνσης των γαλαξιακών ζευγών.

Διαρροή βαρύτητας από άλλο σύμπαν

Αλλά τι προκαλεί αυτή την «ήρεμη, ομοιόμορφη δύναμη» που κυριαρχεί πάνω στη βαρύτητα; Οι αστρονόμοι γνωρίζουν εδώ και χρόνια ότι κάτι άγνωστο αναγκάζει τον Γαλαξία μας, όπως και δισεκατομμύρια άλλους γαλαξίες να απομακρύνονται μεταξύ τους με την ιλιγγιώδη ταχύτητα των 22 εκατομμυρίων χιλιομέτρων την ώρα. Αλλά δεν μπορούσαν να εντοπίσουν τι είναι ακριβώς, ή πού βρίσκεται.

Μπορεί να επίκειται μία από τις πιο συναρπαστικές ανακαλύψεις του νέου αιώνα μας, αν ο επιταχυντής LHC παράγει νανο-μαύρες τρύπες. Σύμφωνα με την καλύτερη σύγχρονη θεωρία μας, τέτοιες νάνο μαύρες τρύπες δεν ήταν δυνατόν να παραχθούν με τα επίπεδα ενέργειας που αναπτύσσονται στον LHC, αλλά θα μπορούσαν να γεννηθούν μόνο εάν ένα παράλληλο σύμπαν παρείχε μια επιπλέον βαρυτική δύναμη. Διάφορες εκδοχές της θεωρίας του πολυσύμπαντος δείχνουν ότι υπάρχει τουλάχιστον ένα άλλο σύμπαν πολύ κοντά στο δικό μας, ίσως και ένα χιλιοστό μόνο μακριά μας. Το γεγονός αυτό (αν είναι αλήθεια) καθιστά πιθανό η βαρύτητα από το άλλο σύμπαν, να “διαρρέει” προς το δικό μας, κάτι που θα ήταν υπεύθυνη για την παραγωγή της σκοτεινής ενέργειας και της σκοτεινής ύλης που απαρτίζουν το 96% του δικού μας σύμπαντος.

Ο φημισμένος για την εργασία του πάνω στη θεωρία των χορδών Burt Ovrut, που σήμερα είναι Καθηγητής Θεωρητικής Φυσικής Υψηλών Ενεργειών στο Πανεπιστήμιο της Πενσυλβάνια, φαντάστηκε δύο σύμπαντα βράνες, σαν το δικό μας, που χωρίζονται από ένα μικρό κενό της τάξεως των 10-32 μέτρων. Δεν μπορεί όμως να υπάρξει επικοινωνία μεταξύ των δύο κόσμων, εκτός από την βαρυτική έλξη του παράλληλου σε μας σύμπαντος, η οποία θα μπορούσε να διασχίσει αυτό τα μικροσκοπικό κενό.

Η νέα έρευνα

Τελευταία 26 αστρονόμοι από 14 διαφορετικά Ινστιτούτα με τη χρήση του Αγγλο-Αυστραλιανού τηλεσκοπίου, συνέβαλαν στο πρότζεκτ «WiggleZ Dark Energy Survey», που χαρτογράφησε την κατανομή των γαλαξιών σε ένα πρωτοφανή όγκο του Σύμπαντος.

Επειδή το φως χρειάζεται πάρα πολύ χρόνο να φτάσει στη Γη από τα απώτερα άκρα του σύμπαντος, ήταν σαν να κοιτάξαμε πίσω στον χρόνο κατά επτά δισεκατομμύρια χρόνια – περισσότερο από τη μισή ηλικία του σύμπαντος, αρχής δεδομένης από το Big Bang.

"Ήταν η πρώτη γαλαξιακή έρευνα που επεκτάθηκε σε μια τόσο μεγάλη έκταση του κοσμικού χρόνου”, δήλωσε ο Michael Drinkwater από το Πανεπιστήμιο του Queensland στην Αυστραλία (UQ).

Η έρευνα, που κάλυψε πάνω από 200.000 γαλαξίες, χρειάστηκε τέσσερα χρόνια για να ολοκληρωθεί και είχε στόχο να μετρήσουν τις ιδιότητες της «σκοτεινής ενέργειας» – μια έννοια που αρχικά αναπτύχθηκε από τον Αϊνστάιν στη θεωρία της Γενικής Σχετικότητας.

Η σκοτεινή ενέργεια είναι το όνομα που έδωσαν οι αστρονόμοι στα τέλη του 1990 σε μια άγνωστη αιτία που προκαλεί την επιτάχυνση της διαστολής του Σύμπαντος. Αυτό το μυστηριώδες φαινόμενο, που αψηφά τη βαρύτητα, αποτελεί περίπου το 72 τοις εκατό του Σύμπαντος, ενώ το 24 τοις εκατό αποτελεί τη σκοτεινή ύλη, και το υπόλοιπο 4 τοις εκατό είναι η συνηθισμένη ύλη που φτιάχνει τους πλανήτες, τα αστέρια και τους γαλαξίες.

«Η ανακάλυψη της επιτάχυνσης ήταν ένα τεράστιο σοκ, επειδή πήγαινε ενάντια σε όλα όσα νομίζαμε ότι γνωρίζαμε για τη βαρύτητα," αναφέρει η συν-ερευνήτρια Tamara Davis από το Πανεπιστήμιο του Queensland. "Το πρόβλημα ήταν, ότι τα δεδομένα των σουπερνόβα δεν θα μπορούσαν να μας πουν αν η σκοτεινή ενέργεια ήταν πραγματικά εκεί, ή αν η ίδια η θεωρία της βαρύτητας του Αϊνστάιν ήταν μια αποτυχία."

Σε μια νέα έρευνα λοιπόν στην Αυστραλία οι αποστάσεις των γαλαξιών έχουν υπολογιστεί με βάση ένα «πρότυπο κανόνα." Η μέθοδος αυτή βασίζεται στην προτίμηση ζεύγη γαλαξιών που πρέπει να έχουν μεταξύ τους απόσταση 490 εκατομμυρίων ετών φωτός σήμερα. Αυτή η μεταξύ τους απόσταση φαίνεται να ελαττώνεται καθώς πάμε πίσω στον χρόνο, ακριβώς όπως ένας χάρακας σταθερού μήκους.

Το πρότζεκτ «WiggleZ» χρησιμοποίησε δύο άλλα είδη παρατηρήσεων για να δώσει έναν ανεξάρτητο έλεγχο πάνω στα αποτελέσματα των σουπερνόβα: Η μία μέτρησε του πως οι γαλαξίες είναι κατανεμημένοι στο χώρο και η άλλη μέτρησε του πόσο γρήγορα τα σμήνη των γαλαξιών σχηματίστηκαν με την πάροδο του χρόνου.

Σύμφωνα με τον καθηγητή Warrick Couch, Διευθυντή του Κέντρου Αστροφυσικής, η επιβεβαίωση της ύπαρξης της αντι-βαρύτητας είναι ένα σημαντικό βήμα προς την κατανόηση του Σύμπαντος.

"Αν και η ακριβής φυσική που απαιτείται για να εξηγήσει τη σκοτεινή ενέργεια παραμένει ένα μυστήριο, το ότι γνωρίζουμε ότι υπάρχει η σκοτεινή ενέργεια έχει βοηθήσει στην κατανόηση για την προέλευση, την εξέλιξη και τη μοίρα του Σύμπαντος», τόνισε.

Ισχυρός φασματογράφος

Οι παρατηρήσεις του WiggleZ έγινε δυνατή λόγω ενός ισχυρού φασματογράφου που βρίσκεται στο αγγλο-αυστραλιανό τηλεσκόπιο. Ο φασματογράφος αυτός ήταν σε θέση να πάρει εικόνες από 392 γαλαξίες ανά ώρα, και των γαλαξιών που βρίσκονται στα μισά του δρόμου προς την άκρη του παρατηρήσιμου Σύμπαντος.

Επίσης, ένας άλλος φασματογράφος το Μαγνητικό Φασματόμετρο Alpha, μια συσκευή πάνω από 6.900 κιλά, που θα ψάχνει για κοσμικές ακτίνες – υψηλής ενέργειας φορτισμένα σωματίδια που έρχονται από το διάστημα – παραδόθηκε την περασμένη εβδομάδα ανέπαφα στον ISS.

Το τελευταίο όργανο περιέχει ένα μόνιμο μαγνήτη, περίπου, 1.900 kg για να δημιουργήσει ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο πάνω από 3.000 φορές την ένταση του πεδίου της Γης. Αυτός ο μαγνήτης εκτρέπει τις κοσμικές ακτίνες, έτσι ώστε να γίνει ανάλυση των ιδιοτήτων τους, όπως το φορτίο και η ταχύτητα τους.

Ο Sam Ting, επιστημονικός υπεύθυνος για το πείραμα Alpha Magnetic Spectrometer-2, ελπίζει ότι θα μας δώσει στοιχεία που θα αποδεικνύουν την ύπαρξη των παράλληλων κόσμων που αποτελούνται από αντι-ύλη. Οι τυχόν ανακαλύψεις θα μπορούσαν να επαληθεύουν τις θεωρίες και να απαντήσουν σε βασικές ερωτήσεις σχετικά με το πώς σχηματίστηκε το Σύμπαν.

Σύμφωνα με τον Sam Ting, το πείραμα ήδη έδωσε τα πρώτα του δεδομένα καθώς περίμενε την ημερομηνία εκτόξευσης με το διαστημικό λεωφορείο Endeavour, Το AMS-02 θα ψάξει ανάμεσα στις κοσμικές ακτίνες για κάποια εξωτικά σωματίδια, για αντιύλη και για σκοτεινή ύλη. Το όργανο θα τοποθετηθεί στο εξωτερικό τμήμα του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού (ISS) και δεν θα απαιτήσει διαστημικούς περιπάτους για να προσκολληθεί.

Από τα πλεονεκτικό σημείο που βρίσκεται το ANS υπάρχει η ελπίδα ότι το πείραμα θα ανοίξει ένα νέο παράθυρο στην σωματιδιακή φυσική και έτσι να προκαλέσει μια επανάσταση στην κατανόηση του Σύμπαντος.

Υπάρχει, επίσης, η ελπίδα ότι το πείραμα θα ανακαλύψει σωματίδια που το φορτίο τους τους θα είναι ακριβώς το αντίθετο από τα συνηθισμένα σωματίδια (αντιύλη).

Παράλληλα Σύμπαντα

Οι τυχόν ανακαλύψεις θα μπορούσαν να επαληθεύσουν τις θεωρίες και να απαντήσουν σε βασικές ερωτήσεις σχετικά με το πώς σχηματίστηκε το Σύμπαν, όπως την θεωρία του Burt Ovrut, ο οποίος υπήρξε πρωτοπόρος της Μ-θεωρίας των υπερχορδών, που μπορεί να εξηγεί τη Μεγάλη Έκρηξη χωρίς την παρουσία μιας ιδιομορφίας.

Η θεωρία Orvut για σύμπαντα-βράνες θα μπορούσε να εξηγήσει την επίδραση της σκοτεινής ύλης στις περιοχές όπου το Σύμπαν είναι βαρύτερα από ό,τι θα πρέπει να είναι αν υπήρχε μόνο η κανονική ύλη. Με τη θεωρία του Ovrut, κάποια προβλήματα γύρω από το Big Bang (από τι ξεκίνησε και τι προκάλεσε την έναρξη του Big Bang) αντικαθίστανται από ένα αιώνιο κοσμικό κύκλο, όπου η σκοτεινή ενέργεια δεν είναι πλέον μια μυστηριώδη άγνωστη ποσότητα, αλλά μάλλον η επιπλέον βαρυτική δύναμη που αναγκάζει το σύμπαν να αλληλεπιδράσει με το άλλο σύμπαν (αλληλεπίδραση βράνης-βράνης).

Στο διάγραμμα φαίνεται καθαρά ότι η διαστολή του σύμπαντος επιταχύνεται. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει εκτός της συνηθισμένης ύλης και η σκοτεινή ενέργεια με τη μορφή της Λ του Einstein.

Και τωρα μια ανατρεπτική θεωρία.

Η σκοτεινή ενέργεια είναι ένα μύθος – Η εμφάνιση της επιτάχυνσης της διαστολής προκαλείται από την επιβράδυνση του χρόνου.

Θυμόσαστε το χωροχρονικό συνεχές (ο τετραδιάστατος χωροχρόνος); Λοιπόν τι θα γινόταν αν το χρονικό τμήμα της εξίσωσης κυριολεκτικά μειώνεται; Νέα στοιχεία δείχνουν ότι ο χρόνος σιγά-σιγά εξαφανίζεται από το Σύμπαν μας, και μια μέρα θα εξαφανιστεί εντελώς. Αυτή η ριζοσπαστική θεωρία μπορεί να εξηγήσει και ένα κοσμολογικό μυστήριο που έχει φέρει σε αμηχανία τους επιστήμονες εδώ και χρόνια.

Οι επιστήμονες πριν μερικά χρόνια μέτρησαν το φως από μακρινά αστέρια που τελείωσαν τη ζωή τους μέσα με μία υπερκαινοφανή έκρηξη, για να δείξουν ότι το σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό. Υπέθεσαν ότι αυτοί οι υπερκαινοφανείς εξαπλώνονται πολύ γρηγορότερα καθώς το σύμπαν γερνάει. Οι φυσικοί επίσης υπέθεσαν ότι ένα είδος αντι-βαρυτικής δύναμης θα πρέπει να αναγκάζει τους γαλαξίες να απομακρύνονται μεταξύ τους, ενώ την ονόμασαν αυτή την αγνώστων στοιχείων δύναμη «σκοτεινή ενέργεια».

Η ιδέα ότι ο ίδιος ο χρόνος θα μπορούσε να πάψει να υπάρχει σε δισεκατομμύρια χρόνια – και όλα θα παραλύσουν – έχει προταθεί από τους Ισπανούς Jose Senovilla, Marc Mars και Raul Vera του Πανεπιστημίου του Μπιλμπάο και της Σαλαμάνκα. Απόρροια αυτού του ριζικού τέλους του ίδιου του χρόνου είναι μια εναλλακτική εξήγηση για την "σκοτεινή ενέργεια" – τη μυστηριώδη αντιβαρυτική δύναμη που έχει προταθεί για να εξηγήσει ένα κοσμικό φαινόμενο που έχει φέρει σε αμηχανία τους επιστήμονες.

Ωστόσο, μέχρι σήμερα κανείς δεν ξέρει πραγματικά τι είναι η σκοτεινή ενέργεια, ή από πού προέρχεται. Ο καθηγητής Senovilla και οι συνεργάτες του έχουν προτείνει μια εναλλακτική λύση που δεν το χωράει ο νους. Προτείνουν ότι δεν υπάρχει η σκοτεινή ενέργεια και κάνουμε λάθος να νομίζουμε ότι η διαστολή του Σύμπαντος επιταχύνεται, ενώ στην πραγματικότητα, ο ίδιος ο χρόνος επιβραδύνεται, σαν το ρολόι που πάει πίσω.

Σε καθημερινό επίπεδο, η αλλαγή δεν θα ήταν αισθητή. Ωστόσο, θα ήταν φανερή στις μετρήσεις κοσμικής κλίμακας που ανιχνεύουν την πορεία του σύμπαντος κατά τη διάρκεια δισεκατομμυρίων ετών. Η αλλαγή θα ήταν απείρως αργή από την ανθρώπινη σκοπιά, αλλά χάρις στην τεράστια ηλικία του σύμπαντος και τις κοσμολογικές αποστάσεις, η μελέτη του αρχαίου φωτός από ήλιους που έλαμψαν πριν δισεκατομμύρια χρόνια θα μπορούσε να μετρηθεί εύκολα.

Η πρόταση της ομάδας, που δημοσιεύεται στο περιοδικό Physical Review D, απορρίπτει την σκοτεινή ενέργεια ως μύθο. Ο Senovilla προτείνει ότι η εμφάνιση της επιτάχυνσης προκαλείται από τον ίδιο τον χρόνο που σταδιακά επιβραδύνεται, .

"Δεν λέμε ότι η διαστολή του ίδιου του σύμπαντος είναι μια ψευδαίσθηση,» εξηγεί «Αυτό που λέμε είναι ότι μπορεί να είναι ψευδαίσθηση η επιτάχυνση αυτής της διαστολής. Δηλαδή, το ενδεχόμενο ο ρυθμός της διαστολής να αυξάνεται. "

“Εάν ο χρόνος βαθμιαία επιβραδύνεται, αλλά εμείς αφελώς την διατηρούμε στις εξισώσεις μας, για να προκύψουν οι αλλαγές της διαστολής, θεωρώντας ότι έχουμε μια σταθερή ροή του χρόνου, τότε τα απλά μοντέλα που έχουμε κατασκευάσει δείχνουν ότι λαμβάνει χώρα ένας επιταχυνόμενος ρυθμός της διαστολής.”

Επί του παρόντος, οι αστρονόμοι είναι σε θέση να διακρίνουν την ταχύτητα διαστολής του σύμπαντος με τη λεγόμενη “μετατόπιση προς το ερυθρό" τεχνική. Η τεχνική αυτή βασίζεται στην αντίληψη ότι τα άστρα όταν απομακρύνονται από εμάς το φως του εμφανίζεται πιο κόκκινο, από αυτά που κινούνται προς το μέρος μας.

Οι επιστήμονες αναζητούν σουπερνόβα ορισμένου τύπου σαν αναφορά. Ωστόσο, η ακρίβεια αυτών των μετρήσεων εξαρτάται από το αν ο χρόνος ρέει σταθερά σε όλο το σύμπαν. Εάν ο χρόνος επιβραδύνεται, σύμφωνα με αυτή τη νέα θεωρία, η διάσταση του χρόνου μας σιγά-σιγά μετατρέπεται σε μια νέα διάσταση χώρου. Εκ αιτίας αυτής της επιβράδυνσης του χρόνου, πιστεύουν οι ερευνητές, φαίνονται τα πολύ μακρινά, αρχαία αστέρια σαν να επιταχύνονται.

"Οι υπολογισμοί μας δείχνουν ότι νομίζουμε πως είναι γεγονός η επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος," λέει ο καθηγητής Senovilla. Η θεωρία του είναι μια συγκεκριμένη παραλλαγή της θεωρίας υπερχορδών, στην οποία το σύμπαν μας περιορίζεται στην επιφάνεια μιας βράνης, που επιπλέει μέσα σε ένα υψηλότερων διαστάσεων χώρο, γνωστό ως "bulk". Σε δισεκατομμύρια χρόνια, ο χρόνος θα πάψει να είναι εντελώς ο γνωστός χρόνος.

"Τότε όλα θα είναι παγωμένα, σαν ένα στιγμιότυπο από μια εικόνα," δήλωσε ο Senovilla. "Ο πλανήτης μας θα έχει τελειώσει προ πολλού τότε."

Αν και ριζοσπαστικές και με πολλούς τρόπους πρωτοφανείς, αυτές οι ιδέες έχουν υποστήριξη. Ο Gary Gibbons, για παράδειγμα, κοσμολόγος στο Πανεπιστήμιο του Κέιμπριτζ, λέει ότι η ιδέα έχει μεγάλη αξία.

"Πιστεύουμε ότι ο χρόνος αναδύθηκε κατά τη διάρκεια του Big Bang, και εάν ο χρόνος μπορεί να αναδυθεί, μπορεί επίσης και να εξαφανιστεί – αυτό ακριβώς είναι το αντίθετο φαινόμενο από την ανάδυση."

Πιο κοντά στην κατανόηση της σκοτεινής ενέργειας.

Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο της Βαρσοβίας (FUW) και της Νάπολης ανακοίνωσαν την ανάπτυξη μιας νέας μεθόδου για τη μέτρηση των κοσμικών αποστάσεων. Λένε ότι η δική τους προσέγγιση χρησιμοποιεί τις ιδιότητες των εκρήξεων των ακτίνων-γ για το σκοπό αυτό.

Εκτός από την προφανή χρήση για την εκτίμηση των αποστάσεων μεταξύ των κοσμικών αντικειμένων, η νέα αυτή προσέγγιση θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί και για να αποκτήσουμε νέες γνώσεις για τη φύση της σκοτεινής ενέργειας, την κινητήρια δύναμη πίσω από την παγκόσμια διαστολή.

Η σκοτεινή ενέργεια πιστεύεται ότι αποτελεί το 74 τοις εκατό του συνόλου της κοσμικής υλο-ενέργειας.

Ενώ η σκοτεινή ενέργεια και η σκοτεινή ύλη, τελούν υπό τη διαρκή επιστημονική έρευνα εδώ και πολλά χρόνια, μέχρι σήμερα οι αστροφυσικοί δεν μπόρεσαν να εντοπίσουν απτά σημάδια καμιάς εξ αυτών. Πολλά δε επιστημονικά πειράματα έχουν δημιουργηθεί σε όλο τον κόσμο για την επίτευξη αυτού του δύσκολου στόχου.

Τώρα, η αναφερθείσα συνεργασία των αστροφυσικών με επικεφαλής τον Ester Piedipalumbo του FUW πιστεύει ότι μπορεί να χρησιμοποιήσει τις ιδιότητες των ακτίνων γάμμα, τα πιο βίαια φαινόμενα στο Σύμπαν, για να κατανοήσει βαθύτερα την σκοτεινή ενέργεια.

"Είμαστε σε θέση να καθορίσουμε την απόσταση μιας έκρηξης με βάση τις ιδιότητες της ακτινοβολίας που εκπέμπεται κατά τη διάρκεια της έκρηξης των ακτίνων-γ,” δήλωσε ο καθηγητής αστρονομίας στο FUW και μέλος της ομάδας Marek Demiański.

"Δεδομένου ότι ορισμένες από αυτές τις εκρήξεις έχουν σχέση με τα πιο απομακρυσμένα αντικείμενα που γνωρίζουμε στο διάστημα, είμαστε σε θέση για πρώτη φορά να εκτιμήσουμε την ταχύτητα διαστολής του χωροχρόνου, ακόμη και στην σχετικά πρώιμη περίοδο μετά το Big Bang,”, προσθέτει.

Μία από τις κύριες κατευθύνσεις της έρευνας για την κατανόηση της φύσης της σκοτεινής ενέργειας είναι να υπολογίσει το κατά πόσο ο χωροχρόνος επεκτείνεται από μόνος του – εξ αιτίας της κοσμολογικής σταθεράς που επινόησε ο Αϊνστάιν – ή εάν ένα ακόμα άγνωστο βαθμωτό πεδίο ευθύνεται για την διαρκώς επιταχυνόμενη διαστολή.

Προκειμένου να διαπιστωθεί ποιό από αυτά τα μοντέλα είναι σωστό, οι αστροφυσικοί διενεργούν έρευνες του σύμπαντος σε διάφορα χρονικά σημεία στην ιστορία του, προσπαθώντας έτσι να προσδιορίσουν τη φύση της σκοτεινής ενέργειας ανά πάσα στιγμή.

Έτσι, σκέφτηκαν να βάλουν τις εκρήξεις ακτίνων-γ (GRB) στο παιχνίδι Η ομάδα αυτή προτείνει τη χρήση των βίαιων φαινομένων για να μετρήσει τις αποστάσεις από τις πιο πρώιμες πηγές φωτός, που υπήρξαν ποτέ. Κι αυτό θα τους επιτρέψει να πάρουν περισσότερες πληροφορίες για τη φύση της σκοτεινής ενέργειας στις κρίσιμες στιγμές λίγο μετά το Big Bang.

Τα δεδομένα που συνέλεξε η ομάδα μέχρι στιγμής δεν αποκάλυψαν τίποτα σχετικά με τη φύση αυτής της δύναμης. "Είναι σκέτη απογοήτευση. Αλλά το σημαντικό είναι το γεγονός ότι έχουμε στα χέρια μας ένα εργαλείο για τον έλεγχο υποθέσεων για τη δομή του Σύμπαντος. Το μόνο που χρειάζεται να κάνουμε τώρα είναι να περιμένουμε τα επόμενα κοσμικά πυροτεχνήματα (εκρήξεις ακτίνων-γ)», καταλήγει ο Demiański .

Η σκοτεινή ενέργεια δεν έπαιζε σπουδαίο ρόλο στις απαρχές του σύμπαντος ενώ ίσως να είναι η κοσμολογική σταθερά.

Οι φυσικοί που προσπαθούν να κατανοήσουν τη φύση της σκοτεινής ενέργειας, ένα από τα πιο παράξενα πράγματα στο σύμπαν, έχουν κάνει ένα βήμα μπροστά βρίσκοντας πόση από αυτήν την ουσία θα μπορούσε να υπήρχε λίγο μετά το Big Bang.

Η σκοτεινή ενέργεια είναι η μυστηριώδης δύναμη που οι επιστήμονες θεωρούν ότι είναι υπεύθυνη για την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος. Κανείς μέχρι τώρα δεν ξέρει τι είναι ακριβώς η σκοτεινή ενέργεια, ενώ ακόμα δεν έχει ανιχνευθεί άμεσα.

Το φως από μακρινούς γαλαξίες είναι παραμορφωμένο από την ύλη που μεσολαβεί ανάμεσα σε μας και τους γαλαξίες. Ο λεγόμενος ασθενής εστιασμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να χαρακτηρίσει τη σκοτεινή ενέργεια.

Στη νέα μελέτη, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν το τηλεσκόπιο του Νότιου Πόλου στην Ανταρκτική για να παρατηρήσουν το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων, την διάχυτη ακτινοβολία που έχει απομείνει από τη Μεγάλη Έκρηξη, που έχει δώσει το έναυσμα του σύμπαντος. Αυτή η ακτινοβολία κρατάει τα μυστικά πολλών ιδιοτήτων που είχε το πρώιμο σύμπαν, επιτρέποντας στους επιστήμονες να συμπεράνουν το μέγιστο ποσό της σκοτεινής ενέργειας που θα μπορούσε να έχει παρουσιαστεί εκείνη τη χρονική στιγμή.

Με βάση τις μετρήσεις τους, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι η σκοτεινή ενέργεια δεν θα μπορούσε να αντιπροσώπευε πάνω από το 1,8% της συνολικής πυκνότητας του τότε σύμπαντος. Αντίθετα, η σκοτεινή ενέργεια κυριαρχεί στον χώρο σήμερα, αντιπροσωπεύοντας περίπου το 74% όλης της ύλης και της ενέργειας στο σύμπαν.

Ο κοσμικός ρόλος της σκοτεινής ενέργειας.

Μια από τις πιο δημοφιλείς θεωρίες της σκοτεινής ενέργειας είναι αυτή είναι κοσμολογική σταθερά, που αρχικά προστέθηκε στις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας από τον Αϊνστάιν και μετά αφαιρέθηκε από τον ίδιο κατά λάθος.

Εάν η σκοτεινή ενέργεια είναι πράγματι μία σταθερά (όπως υπονοεί η κοσμολογική σταθερά), τότε η πυκνότητα της – η ποσότητα της σκοτεινής ενέργειας ανά δεδομένη περιοχή του διαστήματος – δεν θα έχει αλλάξει με την πάροδο του χρόνου. Εν τω μεταξύ, η πυκνότητα της ύλης στο σύμπαν έχει αλλάξει, γίνεται όλο και πιο χαμηλή, καθώς επεκτείνεται το σύμπαν.

Έτσι, ενώ η σκοτεινή ενέργεια τώρα είναι σε αναλογία 3:1 με την κανονική ύλη, αυτή η αναλογία θα ήταν πολύ μικρότερη, όταν η ύλη στο νεαρό σύμπαν ήταν πολύ πυκνή. Δηλαδή η σκοτεινή ενέργεια θα ήταν εξαιρετικά ασήμαντη σε σύγκριση με την ύλη.

Τι είναι στην πραγματικότητα η σκοτεινή ενέργεια;

Οι νέες μετρήσεις είναι σύμφωνες με την προηγούμενη ιδέα, αλλά ακόμα δεν μπορούν να βοηθήσουν στο να μάθουμε αν η θεωρία της κοσμολογικής σταθεράς υπερτερεί από άλλα μοντέλα, που υποδηλώνουν ότι το αρχικό ποσοστό της σκοτεινής ενέργειας, αν και μικρό, δεν ήταν αμελητέο.

Ο επικεφαλής της μελέτης Christian Reichardt, ένας κοσμολόγος στο Πανεπιστήμιο του Berkeley, δήλωσε ότι τα μοντέλα στα οποία η σκοτεινή ενέργεια δεν είναι σταθερή έχουν κάποια θεωρητικά πλεονεκτήματα.

Για παράδειγμα, είπε, αυτά μπορούν να φιλοξενήσουν μια περίεργη σύμπτωση: Τυχαίνει να βρισκόμαστε σε ένα σύμπαν όπου η σκοτεινή ενέργεια και η ύλη είναι σχετικά συγκρίσιμα, χωρίς κανένα να κυριαρχεί απόλυτα πάνω στο άλλο. Αυτές οι θεωρίες περιτριγυρίζουν την ιδέα ότι το σύμπαν δεν ήταν πάντα έτσι.

Ο Christof Wetterich του Πανεπιστήμιου της Χαϊδελβέργης, ο οποίος το 1987 πρότεινε ένα μοντέλο με μία μεταβαλλόμενη σκοτεινή ενέργεια, η οποία ονομάζεται «πεμπτουσία», λέει ότι είναι δύσκολο να αποκλειστούν τέτοιου είδους μοντέλα, δεδομένου ότι δεν οδηγούν σε ειδική πρόβλεψη για την ποσότητα της σκοτεινής ενέργειας σε μία δεδομένη χρονική στιγμή.

"Σε κάθε περίπτωση, δεν υπάρχει απόκλιση από ένα απλό μοντέλο με κοσμολογική σταθερά, όπως φάνηκαν στα δεδομένα του τηλεσκόπιου του Νότιου Πόλου, και αυτό είναι εντυπωσιακό από μόνο του," είπε ο Wetterich. "Μπορεί να υπάρχει μάλλον ένα μικρό κλάσμα της πρώιμης σκοτεινής ενέργειας, σύμφωνα με τα αποτελέσματα των προηγούμενων ερευνών."

Συνολικά, πολλοί κοσμολόγοι είναι υπέρ της θεωρίας της κοσμολογικής σταθεράς.

“Υπάρχει ένα θεώρημα (η λεπίδα του Occam) ότι η πιο απλή εξήγηση είναι η καλύτερη, και η κοσμολογική σταθερά είναι σήμερα το πιο απλό μοντέλο που ταιριάζει με όλες τις παρατηρήσεις," τονίζει ο Christian Reichardt.

Καθώς οι επιστήμονες συλλέγουν ολοένα καλύτερα δεδομένα για το κοσμικό υπόβαθρο των μικροκυμάτων, από πειράματα όπως εκείνα που χρησιμοποιούν το Τηλεσκόπιο του Νότιου Πόλου ή τον Ευρωπαϊκό δορυφόρο Planck, η κατάσταση θα πρέπει σύντομα να ξεκαθαρίσει.

"Αυτή είναι μία ενδιαφέρουσα δημοσίευση," δηλώνει ο αστροφυσικός Bharat Ratra του Πανεπιστημίου του Kansas. Ο Ratra, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη, είναι ο αρχιτέκτονας, μαζί με τον Jim Peebles από το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον, ενός μοντέλου όπου η σκοτεινή ενέργεια μεταβάλλεται με τον χρόνο.

“Η κοσμολογική σταθερά του Αϊνστάιν είναι πολύ συνεπής με την παρατηρητικά δεδομένα ," δήλωσε ο Ratra , “αλλά η σκοτεινή ενέργεια, η οποία μειώνεται με αργό ρυθμό με τον χρόνο (και μεταβάλλεται ελαφρώς στον χώρο), όπως θεωρεί το μοντέλο του Peebles, δεν αποκλείεται ακόμη τελείως από τα δεδομένα.

“Η κατάσταση είναι πιθανό να γίνει πολύ πιο σαφής στα επόμενα χρόνια. Θα έχουμε ενδιαφέρουσες εποχές για την κοσμολογία!"

Η μελέτη αυτή θα δημοσιευτεί στο Astrophysical Journal Letters

Σουπερνόβα φωτίζει το μυστήριο της σκοτεινής ενέργειας (Ή μήπως όχι.

Οι υπερκαινοφανείς έχουν βοηθήσει τους αστρονόμους να ανακαλύψουν ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της επιστήμης, ενεργώντας σαν μια μηχανή του χρόνου για να μας βοηθήσουν στο να καταλάβουμε γιατί το σύμπαν επεκτείνεται με ένα επιταχυνόμενο ρυθμό, σύμφωνα με τον Robert Kirshner του Κέντρου Αστροφυσικής στο Harvard..

«Δεν καταλαβαίνουμε τι είναι αυτό. Πραγματικά δεν έχουμε καταλάβει σε βάθος την σκοτεινή ενέργεια που προκαλεί την επιταχυνόμενη διαστολή» λέει ο Robert Kirshner. Ωστόσο, αποτελεί μία από τις σημαντικότερες δυνάμεις στον κόσμο, δεδομένης της ικανότητάς της να τεντώνει τον χώρο, οπότε οι γαλαξίες αναγκάζονται να απομακρύνονται ο ένας από τον άλλο με επιταχυνόμενο ρυθμό.

Οι υπερκαινοφανείς χρησιμοποιήθηκαν από τους αστρονόμους ως κοσμικοί φάροι που μπορούν να δώσουν πληροφορίες σχετικά με την απόσταση και το χρόνο. "Μπορούμε να δούμε στο παρελθόν με ένα είδος μηχανής του χρόνου», τονίζει. Η μελέτη τους μας έδωσε για πρώτη φορά την πληροφορία ότι η λάμψη των σουπερνόβα τύπου Ia ήταν πιο αδύνατη από αυτή που περιμέναμε. Τι σήμαινε αυτό; Ότι επιταχύνονταν γρηγορότερα από ότι θα έπρεπε. "Βρήκαμε το σουπερνόβα να ήταν λίγο πιο μακριά από ό, τι περιμέναμε», εξήγησε.

Μελέτες από τότε έπεισαν τους επιστήμονες ότι τα αποτελέσματα είναι πραγματικά: ένα είδος «αντι-βαρύτητας" αναγκάζει το σύμπαν να διαστέλλεται. Η πρόκληση τώρα είναι να καταλάβουμε την δύναμη που είναι υπεύθυνη για αυτό.

Όμως, αρκετοί από κορυφαίους κοσμολόγους του κόσμου πιστεύουν ότι είμαστε σε ένα από τα πολλά σύμπαντα και ότι μπορεί να υπάρχει άλλη μια ένδειξη για μια πιο ριζοσπαστική ιδέα για το μυστήριο της σκοτεινής ενέργειας. Μέχρι τώρα, όπως γνωρίζουμε, δεν υπάρχει καμία απόδειξη ότι υφίστανται και άλλα σύμπαντα εκεί έξω.

Ορισμένες εκδόσεις αυτής της θεωρίας δείχνουν ότι υπάρχει τουλάχιστον άλλο ένα σύμπαν πολύ κοντά στο δικό μας, αλλά ίσως μας χωρίζει μία βράνη σε μια απόσταση μόλις ένα χιλιοστό, το οποίο, αν αληθεύει, θα μπορούσε να είναι ανιχνεύσιμο από κάποια ενέργεια ή δυνάμεις καθώς η βαρύτητα διαρρέει μέσω μιας κρυμμένης διάστασης. Στην πραγματικότητα, όπως προβλέπεται από τους θεωρητικούς της βράνης, αυτή η «διαρροή» θα μπορούσε να είναι υπεύθυνη για την παραγωγή της σκοτεινής ενέργειας από ένα παράλληλο σύμπαν, που η επιρροή της γίνεται αισθητή στο δικό μας σύμπαν μέσω της βαρυτικής έλξης του.

Πιο συναρπαστικό από την ανακάλυψη του μποζονίου Higgs, που δίνει μάζα στα σωματίδια της ύλης, θα μπορούσε να είναι η πιθανή δημιουργία μικροσκοπικών μαύρων οπών μεγέθους σωματιδίου. Πραγματικά δεδομένα από τα πειράματα αυτά θα ξαναγράψουν τον θεωρητικό Οδηγό προς το Κβαντικό Σύμπαν.

Σύμφωνα με την τρέχουσα θεωρία της φυσικής αυτές τις νανο-μαύρες τρύπες δεν θα μπορούσαν να δημιουργηθούν στα επίπεδα ενέργειας του επιταχυντή LHC που είναι ικανός να παράγει.

Θα μπορούσαν να δημιουργηθούν μόνο εάν υπάρχει στην πραγματικότητα ένα παράλληλο σύμπαν, παρέχοντας την επιπλέον βαρύτητα που απαιτείται για τη δημιουργία αυτών των νανο μαύρων οπών.

Πηγή: Daily Galaxy

Η μεταβλητή σκοτεινή ενέργεια θα μπορούσε να εξηγήσει τα παλαιά σμήνη των γαλαξιών.

Μεταβάλλεται η σκοτεινή ενέργεια με την πάροδο του χρόνου;

Ένα εναλλακτικό μοντέλο της απαρατήρητης έως τώρα αυτής της οντότητας, η οποία εκτιμάται ότι προκαλεί την επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος, θα μπορούσε να εξηγήσει κάποιες μυστήριες παρατηρήσεις των γαλαξιακών σμηνών. Αλλά θα πρέπει να πηδήσει πολλά άλλα εμπόδια για να ανταγωνιστεί με το απλούστερο και μέχρι στιγμής πιο επιτυχημένο μοντέλο της φευγαλέας αυτής οντότητας.

Το μοντέλο αυτό που πιστεύει ότι η σκοτεινή ενέργεια είναι η κοσμολογική σταθερά Λ, υποστηρίζει ότι υπάρχει μια καθορισμένη ποσότητα απωστικής ενέργειας σε κάθε κυβικό εκατοστό του χώρου, και η ποσότητα αυτή παραμένει ίδια με την πάροδο του χρόνου.

Καθώς όμως το σύμπαν διαστέλλεται, υπάρχει περισσότερος χώρος (διάστημα), άρα και σκοτεινή ενέργεια, γι αυτό και η διαστολή επιταχύνεται.

Τελευταία, ο Edoardo Carlesi του Αυτόνομου Πανεπιστημίου της Μαδρίτης και οι συνεργάτες του έχουν προσομοιώσει ένα σύμπαν όπου η ποσότητα της απωστικής ενέργειας ανά μονάδα όγκου μεταβάλλεται με τον χρόνο.

Οι Ισπανοί ερευνητές πιστεύουν ότι το μοντέλο τους μπορεί να εξηγήσει πώς μεγάλωσαν πολλά σμήνη γαλαξιών ώστε να ζυγίζουν όσο ένα τετράκις εκατομμύρια 10 στην(15) ήλιοι από τη στιγμή που το Σύμπαν ήταν μόλις 6 δισεκατομμυρίων ετών. Αυτό βεβαίως είναι ένα αίνιγμα, επειδή μερικοί ερευνητές λένε πως τα 6 δισεκατομμύρια χρόνια δεν είναι αρκετός χρόνος ώστε η βαρύτητα να συσσωρεύσει αυτές τις μεγάλες δομές.

Βασική συνταγή.

Το αίνιγμα προκύπτει αν χρησιμοποιείται η βασική "συνταγή" για το σύμπαν.

Τα συστατικά για τη συνταγή αυτή είναι αφενός μια μεγάλη ποσότητα σκοτεινής ενέργειας, με τη μορφή της κοσμολογικής σταθεράς, και μια μικρή ποσότητα συμβατικής ύλης.

Η αναλογία αυτών των δύο έχει υπολογιστεί μελετώντας το Κοσμικό Υπόβαθρο Μικροκυμάτων, μια ακτινοβολία που αποκαλύπτει την κατανομή της ύλης και της ενέργειας στο πρώιμο σύμπαν.

Κοιτάζοντας όμως τα δεδομένα του κοσμικού υπόβαθρου των μικροκυμάτων μέσα από το φακό ενός διαφορετικού μοντέλου της σκοτεινής ενέργειας, αυτά μπορούν να παράγουν διαφορετικές αναλογίες των δύο συστατικών.

Το μοντέλο της κοσμολογικής σταθεράς επιτρέπει στην ύλη (ορατή και αόρατη) να φτάσει μέχρι το 27% της ενεργειακής πυκνότητας του σύμπαντος, ενώ το μοντέλο της σκοτεινής ενέργειας που μελετήθηκε από την ομάδα του Carlesi δίνει ένα πιο γενναιόδωρο ποσοστό: μπορεί να φτάσει το 39 τοις εκατό.

Τα μεγάλα σμήνη μπορεί να σχηματισθούν έως και 10 φορές πιο συχνά αν χρησιμοποιήσουμε τη συνταγή της μεταβλητής σκοτεινής ενέργειας, λένε οι ερευνητές. "Μπορείτε να εξηγήσετε τις τρέχουσες παρατηρήσεις μέσα ένα μοντέλο που επιτρέπει να υπάρχει πολύ περισσότερη ύλη”, λέει ο Carlesi. Σαν αποτέλεσμα αυτής της περισσότερης ύλης, οι γαλαξίες θα προσελκύουν άλλους γαλαξίες μέσω της βαρυτικής έλξης τους, κι έτσι σχηματίζονται τα τεράστια σμήνη γρηγορότερα.

Πρώτο εμπόδιο.

Το πρόβλημα των γαλαξιακών σμηνών δεν είναι το κύριο πρόβλημα, λέει ο Dragan Huterer από το Πανεπιστήμιο στο Ann Arbor. Λέει ότι οι επιστήμονες δεν ασχολούνται ακόμα με το αν το κοσμολογικό μοντέλο εξηγεί τα σμήνη, επειδή υπάρχει μεγάλη αβεβαιότητα σχετικά με τη μάζα τους, η περισσότερη εκ της οποίας πιστεύεται ότι είναι δεμένη με την αόρατη σκοτεινή ύλη.

Η κοσμολογική σταθερά είναι μέχρι στιγμής σε θέση να εξηγήσει ένα ευρύ φάσμα παρατηρήσεων, κι έτσι η στροφή προς ένα σχετικά αναπόδεικτο μοντέλο (όπως είναι αυτό της μεταβλητής σκοτεινής ενέργειας), για να εξηγήσουμε λίγα γαλαξιακά σμήνη, που μπορεί να είναι βαρύτερο από το αναμενόμενο "είναι σαν να παίρνετε ένα τεράστιο σφυρί για να σκοτώσετε μια μικρή μύγα”, διευκρινίζει.

Ο Carlesi υποστηρίζει ότι αυτή είναι η πρώτη δοκιμή μόνο του μοντέλου, ενώ συμφωνεί και ο Cristian Armendáriz-Picon στο Πανεπιστήμιο των Συρακουσών στη Νέα Υόρκη. Εξηγεί ότι το νέο μοντέλο Carlesi θα πρέπει να υποβληθεί σε περαιτέρω δοκιμές, που η κοσμολογική σταθερά έχει ήδη περάσει. Για παράδειγμα, τα αποτελέσματά της πρέπει να είναι σύμφωνα με το φαινόμενο Sachs-Wolfe, στο οποίο τα φωτόνια από την μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου αισθάνονται μια ελαφρά μεταβολή στο μήκος κύματος τους, λόγω της βαρύτητας του υπερσμήνους των γαλαξιών από το οποίο διέρχονται.

Η εργασία αυτή δημοσιεύτηκε στο Monthly Notices της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.

Πηγή: New Scientist

«Κάμερα Σκοτεινής Ενέργειας»

Ένα νέο εργαλείο για την μελέτη των μυστηρίων του σύμπαντος έπιασε δουλειά. Πρόκειται για την «Κάμερα Σκοτεινής Ενέργειας», την πιο ισχυρή κάμερα στον κόσμο που έχει ποτέ δημιουργηθεί για την «χαρτογράφηση» του ουρανού, η οποία θα προσπαθήσει να ρίξει φως στη μυστηριώδη ενέργεια που πιστεύεται ότι προκαλεί την ολοένα επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος (αντί για επιβράδυνση εξαιτίας της βαρύτητας).

Η κάμερα των 570 megapixel, που έχει το μέγεθος περίπου ενός τηλεφωνικού θαλάμου, ήδη τράβηξε τις πρώτες εικόνες του ουρανού στο νότιο ημισφαίριο. Η μηχανή κατασκευάστηκε στα εργαστήρια του επιταχυντή Φέρμι του υπουργείου Ενέργειας των ΗΠΑ και τοποθετήθηκε στο τηλεσκόπιο «Βίκτορ Μπλάνκο» του Δια-Αμερικανικού Παρατηρητηρίου, που βρίσκεται στις Άνδεις της Χιλής.

Η Κάμερα Σκοτεινής Ενέργειας, που χρειάστηκε οκτώ χρόνια για να σχεδιαστεί και να κατασκευαστεί, είναι σε θέση σε κάθε λήψη της να δει το φως που έρχεται στη Γη από τουλάχιστον 100.000 γαλαξίες σε απόσταση έως οκτώ δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Αυτό το αρχαίο φως, που ξεκίνησε το ταξίδι του πολύ πριν υπάρξει το ηλιακό μας σύστημα, ελπίζεται ότι θα βοηθήσει τους αστρονόμους και τους φυσικούς να κατανοήσουν καλύτερα τη φύση της αινιγματικής σκοτεινής ενέργειας, την οποία ορισμένοι επιστήμονες ακόμα θεωρούν αυταπάτη.

«Το άνοιγμα του ‘ματιού' της κάμερας σκοτεινής ενέργειας εγκαινιάζει μια σημαντική νέα εποχή για την εξερεύνηση του κοσμικού συνόρου. Τα ευρήματα αυτών των παρατηρήσεων θα μας φέρουν πιο κοντά στην κατανόηση του μυστηρίου της σκοτεινής ενέργειας και τι αυτή σημαίνει για το σύμπαν», δήλωσε ο φυσικός Τζέημς Σίγκριστ.

Η online κάμερα θα αξιοποιηθεί από επιστήμονες από όλο τον κόσμο. Ειδικότερα οι επιστήμονες της διεθνούς κοινοπραξίας «Επισκόπηση Σκοτεινής Ενέργειας» (από ΗΠΑ, Βρετανία, Ισπανία, Γερμανία, Ελβετία, Βραζιλία) θα τη χρησιμοποιήσουν για να πραγματοποιήσουν την μεγαλύτερη έρευνα γαλαξιών που έχει γίνει μέχρι σήμερα. Η έρευνα θα ξεκινήσει φέτος το Δεκέμβριο, αφού ολοκληρωθούν οι δοκιμές της νέας σούπερ-κάμερας.

Σε διάστημα μιας πενταετίας, η φιλόδοξη έρευνα (www.darkenergysurvey.org) αναμένεται να παράγει λεπτομερείς έγχρωμες εικόνες του ενός ογδόου του ουρανού, μελετώντας περίπου 300 εκατ. γαλαξίες, 100.000 σμήνη γαλαξιών και 4.000 σούπερ-νόβα.

Μια από τις πρώτες εικόνες που κατέγραψε η DEC είναι ο σπειροειδής γαλαξίας NGC 1365 που βρίσκεται σε απόσταση 60 εκατομμυρίων ετών φωτός από τη Γη.

Αστρα σε «κουκούλια» σκοτεινής ενέργειας.

Παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου Spitzer αποκάλυψαν ένα εντυπωσιακό και άγνωστο μέχρι σήμερα φαινόμενο. Οταν υπάρχει συγχώνευση γαλαξιών προκαλούνται διάφορες κοσμικές διεργασίες. Μια από αυτές είναι ορισμένα άστρα και κυρίως άστρα που βρίσκονται στις περιοχές που εξελίσσεται η συγχώνευση «εξορίζονται». Ομάδα επιστημόνων του Πανεπιστημίου Χάρβαρντ που μελέτησαν τα δεδομένα του Spitzer υποστηρίζουν ότι αυτά τα εξόριστα άστρα παγιδεύονται μέσα σε «κουκούλια» της σκοτεινής ύλης που περιβάλλει τους γαλαξίες. Αποτέλεσμα του φαινομένου είναι να δημιουργείται ένα είδος φωτοστέφανου γύρω από σημεία όπου υπάρχει σκοτεινή ύλη.

Σύμφωνα με τους ερευνητές οι μυστηριώδεις περιοδικές λάμψεις φωτός που παρατηρούνται στο υπέρυθρο φάσμα στο Διάστημα δεν προέρχονται από μακρινούς ή μικρούς και χαμηλής λαμπρότητας γαλαξίας όπως πιστεύεται μέχρι σήμερα αλλά προέρχονται από αυτά τα άστρα. Σύμφωνα με τους ειδικούς η ανακάλυψη θα βοηθήσει την καλύτερη κατανόηση της γέννησης και εξέλιξης των πρώτων γαλαξιών του Σύμπαντος.

Το Σύμπαν τρέχει...

Διεθνής ομάδα αστρονόμων κατάφερε να «χαρτογραφήσει» την εξέλιξη του Σύμπαντος και να αποκαλύψει τον ρυθμό της ανάπτυξης και ειδικά της διαστολής του.

Η κρατούσα θεωρία αναφέρει ότι μετά τη Μεγάλη Εκρηξη το Σύμπαν άρχισε να διαστέλλεται χωρίς ωστόσο να γνωρίζουμε μέχρι σήμερα με ακρίβεια τα στάδια της ανάπτυξής του στον χώρο.

Η νέα μελέτη πήγε πολύ πίσω το ρολόι του χρόνου και αποκάλυψε τους ρυθμούς αυτής της ανάπτυξης. Σύμφωνα με τα ευρήματα της μελέτης η διαστολή του Σύμπαντος δεν ήταν γραμμική αλλά όπως αναφέρουν οι ερευνητές έμοιαζε με την κίνηση στα τρενάκια ταχύτητας των λούνα παρκ. Η διαστολή ξεκίνησε με αργό ρυθμό και κάποια στιγμή έκανε την εμφάνιση της η μυστηριώδης σκοτεινή ενέργεια που έδωσε στο Σύμπαν την ώθηση που χρειαζόταν για να αρχίσει να διαστέλλεται με ταχύτητα και οι γαλαξίες να αρχίσουν να απομακρύνονται με επιτάχυνση ο ένας από τον άλλον.

Ερευνητές που εργάζονται στο πρόγραμμα BOSS (Φασματοσκοπική Έρευνα Ταλάντωσης Βαρυονίων) μελετούν τα κοσμικά αντικείμενα που είναι γνωστά με τον όρο κβάζαρ. Βασικό εργαλείο του προγράμματος είναι το τηλεσκόπιο Sloan Foundation Telescope στο Νέο Μεξικό.

Το πρόγραμμα BOSS ξεκίνησε το 2009 και η διάρκεια του είναι πενταετής.

Σε αυτό συμμετέχουν 63 επιστήμονες από εννέα χώρες οι οποίοι έχουν μελετήσει μέχρι στιγμής περισσότερα από 50 χιλιάδες κβάζαρ. Τελικός στόχος είναι ο αριθμός των κβάζαρ που θα μελετηθούν να αγγίζει τις 160 χιλιάδες.

Η μελέτη των κβάζαρ επέτρεψε στους ερευνητές να χαρτογραφήσουν τα νέφη του υδρογόνου στο Διάστημα. Η τρισδιάστατη κατανομή των νεφών υδρογόνου χρησιμοποιήθηκε ως ένα είδος «ιχνηλάτη» της επιρροής που είχε η σκοτεινή ενέργεια στην εξέλιξη του Σύμπαντος.

Σύμφωνα με το Καθιερωμένο Μοντέλο Κοσμολογίας η σκοτεινή ενέργεια (μαζί με τη σκοτεινή ύλη) αποτελεί το 96% του Σύμπαντος.

Τα κβάζαρ είναι μακρινά και λαμπρά αντικείμενα του Σύμπαντος, που το καθένα εκπέμπει ενέργεια εκατοντάδες φορές μεγαλύτερη από έναν γιγάντιο γαλαξία. Πρωτοανακαλύφθηκαν το 1960, όταν οι αστρονόμοι έψαχναν για πολύ ισχυρές ραδιοπηγές. Γι' αυτόν το λόγο ονομάστηκαν QUAsi-stellAR (ημιαστρικές ραδιοπηγές) ή ημιαστέρες.

Σήμερα ξέρουμε πως δεν έχουν καμιά ομοιότητα με τους αστέρες αν και στις φωτογραφίες μοιάζουν. Η μελέτη τους είναι σπουδαία λόγω της εικόνας που σχηματίζουμε για τα αρχαιότερα αντικείμενα του Σύμπαντος. Δημιουργήθηκαν στο αρχέγονο Σύμπαν και η ηλικία τους συγκρίνεται με αυτή του ίδιου του Σύμπαντος. Αν και υπήρχαν πολλές θεωρίες για την προέλευσή τους η κυρίαρχη επιστημονική άποψη είναι πως τα κβάζαρ είναι πυρήνες γαλαξιών που περιέχουν στο κέντρο τους μια μεγάλη μαύρη τρύπα.

Σύμφωνα με τους ερευνητές μετά τη Μεγάλη Εκρηξη που υπολογίζεται ότι συνέβη πριν από περίπου 13.7 δισ. έτη υπήρξε ταχεία διαστολή του Σύμπαντος όμως τρία δισ. έτη αργότερα ο ρυθμός διαστολής άρχισε να μειώνεται σταδιακά και να υπάρχει επιβράδυνση. Οπως αναφέρει η μελέτη, λίγο αργότερα θα κάνει την καταλυτική εμφάνισή της η σκοτεινή ενέργεια που θα δώσει την απαραίτητη ώθηση στους γαλαξίες ώστε να αρχίσουν να απομακρύνονται με ταχύτητα ο ένας από τον άλλο.

«Τώρα για πρώτη φορά βλέπουμε την εφηβεία του Σύμπαντος στην εποχή λίγο πριν ξεκινήσει η ραγδαία ανάπτυξή του. Αν σκεφτούμε το Σύμπαν ως τρενάκι του λούνα παρκ τότε αυτή τη στιγμή βρισκόμαστε στη ράγα της καθόδου και τρέχουμε με επιτάχυνση. Η μελέτη που κάναμε δείχνει πότε το Σύμπαν βρισκόταν στη ράγα της ανόδου και ο αργός ρυθμός επέκτασής του οφειλόταν στις βαρυτικές δυνάμεις που επιδρούσαν αρνητικά στην ταχύτητά του» αναφέρει ο Ματ Πιέρι, του Πανεπιστημίου του Πόρτσμουθ, μέλος της ερευνητικής ομάδας. H μελέτη δημοσιεύεται στην επιθεώρηση «Astronomy & Astrophysics».

Καλλιτεχνική απεικόνιση στην οποία καταγράφεται η εξέλιξη του Σύμπαντος. Ακτίνες φωτός από μακρινά κβάζαρ (οι κουκκίδες αριστερά) απορροφώνται μερικώς καθώς περνούν μέσα από νέφη διαγαλαξιακού υδρογόνου (κέντρο): CREDIT: Zosia Rostomian, LBNL; Nic Ross, BOSS Lyman-alpha team, LBNL; and Springel et al, Virgo Consortium and the Max Planck Institute for Astrophysics

H NASA εντάσσεται στην αναζήτηση της «σκοτεινής ενέργειας»

Η Αμερικανική Διαστημική Υπηρεσία (NASA) εντάχθηκε επισήμως στο πρόγραμμα του ευρωπαϊκού τηλεσκοπίου Ευκλείδης, το οποίο σχεδιάζεται να αναζητήσει τη «σκοτεινή ενέργεια», αναφέρεται σε ανακοίνωση της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (ΕΚΑ).

Το τηλεσκόπιο Euclid έχει σχεδιαστεί να λειτουργήσει 6 χρόνια και θα αναζητήσει ίχνη ύπαρξης της υποθετικής ουσίας, η οποία, όπως θεωρείται, ευθύνεται για την επιταχυνόμενη διεύρυνση του Σύμπαντος.

Η εκτόξευση του Euclid έχει σχεδιαστεί να γίνει στα 2020 από το κοσμοδρόμιο Κουρού στη γαλλική Γουιάνα. Το τηλεσκόπιο θα τεθεί σε τροχιά από πύραυλο Soyuz.

http://greek.ruvr.ru/2013_01_24/102314979/

Σύνδεση της σκοτεινής ενέργειας με τον μηχανισμό Higgs;

Σε μια πρωτότυπη ιδέα κατέληξαν δύο φυσικοί από τις Ηνωμένες Πολιτείες, στην οποία συνδέουν το σωματίδιο Χιγκς με το φαινόμενο της σκοτεινής ενέργειας. Σύμφωνα με τους Lawrence Krauss του Πανεπιστημίου της Αριζόνα, και James Dent του Πανεπιστημίου της Λουιζιάνα, το ίδιο το μποζόνιο Χιγκς μπορεί να συμμετέχει στην επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος. [Phys. Rev. Lett. 111, 061802 (2013): Higgs Seesaw Mechanism as a Source for Dark Energy]

Το Καθιερωμένο Πρότυπο περιλαμβάνει, πέρα από τα σωματίδια που αποτελούν την ύλη, τα σωματίδια-φορείς των δυνάμεων στη Φύση, πλην της βαρύτητας. Κάθε ένα από αυτά τα σωματίδια (μποζόνια), είναι αλληλένδετο μεένα αντίστοιχο πεδίο. Το μποζόνιο Χιγκς αν και δεν είναι φορέας κάποιας δύναμης είναι φορέας του πεδίου Χιγκς, που θεωρείται πως υπάρχει παντού στο Σύμπαν. Αντίθετα από τα υπόλοιπα πεδία της φύσης, δεν είναι διανυσματικό πεδίο, αλλά βαθμωτό, δεν έχει δηλαδή κατεύθυνση.

Όλα αυτά τα πεδία, δημιουργούν μια πυκνότητα ενέργειας που διαπερνά το Σύμπαν. Πριν την ανακάλυψη της σκοτεινής ενέργειας, οι φυσικοί ανησυχούσαν πως ακόμη και οι πιο απλές εκδοχές του Καθιερωμένου Προτύπου έδιναν τεράστιες ποσότητες ενέργειας, που θα οδηγούσαν το Σύμπαν σε μια αυξανόμενη διαστολή. Αυτό έδειχνε σχετικά απίθανο, μέχρις ότου παρατηρήσεις μακρινών σουπερνόβα έδειξαν πως το Σύμπαν όντως επιταχύνει τη διαστολή του. Όμως, το φαινόμενο που σήμερα αποκαλούμε σκοτεινή ύλη, δε συνάδει με τις προβλέψεις της πυκνότητας ενέργειας που δίνει το Καθιερωμένο Πρότυπο: η επιτάχυνση στη διαστολή είναι πολύ μικρότερη από την αναμενόμενη.

Αυτό που έδειξαν οι δύο φυσικοί, είναι πως το σωματίδιο Χιγκς μπορεί να συνδυαστεί με ένα νέο βαθμωτό πεδίο το οποίο θα έδινε τη σωστή πυκνότητα ενέργειας για το Σύμπαν. Σε περίπτωση που κάτι τέτοιο ισχύει, θα οδηγούσε στην ανακάλυψη νέων φυσικών φαινομένων. Πρόκειται για ένα πεδίο εκτός του Καθιερωμένου Προτύπου, που εν απουσία του πεδίου Χιγκς έχει μηδενική πυκνότητα ενέργειας.

Στο σημείο αυτό οι δύο φυσικοί κάνουν την πιο τολμηρή τους σκέψη, υιοθετώντας ένα ακόμη πεδίο, το πεδίο ενοποίησης, που υποτίθεται πως είναι το πεδίο που σχηματίζεται στις υψηλές ενέργειες από την ένωση όλων των υπόλοιπων πεδίων. Πρόκειται για μια ιδέα εμπνευσμένη από το όνειρο των φυσικών να ενοποιήσουν όλες τις θεμελιώδεις δυνάμεις σε μία ενοποιημένη θεωρία πεδίου. Το νέο βαθμωτό πεδίο, μέσω του πεδίου Χιγκς θα αλληλεπιδρά τότε με το ενοποιημένο πεδίο και θα αποκτά ενέργεια. Οι ενέργειες των δύο πεδίων είναι τότε αντίστροφες: όσο πιο ισχυρό είναι το ένα, τόσο πιο ασθενές είναι το άλλο. Σε αυτή την περίπτωση, το τελικό αποτέλεσμα είναι η σωστή πυκνότητα ενέργειας για το Σύμπαν, που θα εξηγούσε αυτή τη μικρή επιτάχυνση στη διαστολή του, και συνεπώς, το φαινόμενο της σκοτεινής ενέργειας.

Αν και πρόκειται για μια αξιόλογη εργασία, πέρα από το θεωρητικό κομμάτι θα πρέπει να δείξει την ισχύ της και πειραματικά, καθώς προβλέπει πεδία που δεν έχουν παρατηρηθεί ποτέ στη φύση. Αν μη τι άλλο, πρόκειται για την πρώτη φορά που ένας ακριβής υπολογισμός δίνει τόσο μικρές ποσότητες πυκνότητας ενέργειας για το Σύμπαν, που συμφωνούν με τις παρατηρήσεις για τη Σκοτεινή Ενέργεια.

http://physicsgg.me/2013/08/16/%CF%83%CF%8D%CE%BD%CE%B4%CE%B5%CF%83%CE%B7-%CF%84%CE%B7%CF%82-%CF%83%CE%BA%CE%BF%CF%84%CE%B5%CE%B9%CE%BD%CE%AE%CF%82-%CE%B5%CE%BD%CE%AD%CF%81%CE%B3%CE%B5%CE%B9%CE%B1%CF%82-%CE%BC%CE%B5-%CF%84%CE%BF/

Υπερκάμερα θα αναζητήσει τη σκοτεινή ενέργεια

Η κάμερα των 570 Megapixel βρίσκεται σε τηλεσκόπιο στις Ανδεις της Χιλής

Σαντιάγο, Χιλή

Μια νέα κάμερα υπερυψηλής ανάλυσης, εγκατεστημένη μέσα σε ένα τηλεσκόπιο ψηλά στις Άνδεις της Χιλής, ξεκινά μια ακόμα προσπάθεια για την κατανόηση της λεγόμενης σκοτεινής ενέργειας, της μυστηριώδους δύναμης που πιστεύεται ότι αναγκάζει το Σύμπαν να επεκτείνεται με ολοένα και μεγαλύτερη ταχύτητα.

Χαρτογράφηση 300 εκατομμυρίων γαλαξιών

Η Έρευνα Σκοτεινής Ενέργειας, ή DES, έχει στόχο τη χαρτογράφηση 300 εκατομμυρίων γαλαξιών σε μια περιοχή που καταλαμβάνει το ένα όγδοο του ουρανού.

Στις εικόνες των 570 Megapixel που θα συλλέγει το τηλεσκόπιο Blanco στο Παρατηρητήριο του Σέρο Τολόλο στη Χιλή, οι ερευνητές θα αναζητήσουν το φαινόμενο του «βαρυτικού φακού», στο οποίο η εικόνα μακρινών αντικειμένων παραμορφώνεται από τη βαρύτητα μιας μάζας που βρίσκεται ανάμεσα σε αυτό το αντικείμενο και τον παρατηρητή.

Μέχρι τις αρχές της δεκαετίας του 1990, οι κοσμολόγοι πίστευαν ότι η έλξη της βαρύτητας θα επιβράδυνε τον ρυθμό της διαστολής του Σύμπαντος, και ίσως τελικά το ανάγκαζε να αρχίσει να συρρικνώνεται.

Πρόγραμμα με αέρα Νομπέλ

Η μεγάλη αλλαγή ήρθε το 1998, όταν το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble ανακάλυψε ότι η διαστολή του Σύμπαντος όχι δεν επιβραδύνεται αλλά αντίθετα επιταχύνεται. Η ανακάλυψη είχε τόσο δραματικές συνέπειες για την κοσμολογία ώστε οι ερευνητές που την ανακάλυψαν -και οι οποίοι συμμετέχουν στο πρόγραμμα DES- τιμήθηκαν με το Νομπέλ Φυσικής του 2011.

Προκειμένου να εξηγήσουν αυτές τις παρατηρήσεις, οι φυσικοί πρότειναν την ύπαρξη μιας άγνωστης ως τότε δύναμης, της σκοτεινής ενέργειας, η οποία δρα αντίθετα από τη βαρύτητα και αναγκάζει τους γαλαξίες να απομακρύνονται μεταξύ τους όλο και ταχύτερα.

Οι υπολογισμοί μάλιστα δείχνουν ότι η σκοτεινή ενέργεια αντιστοιχεί σχεδόν στο 70% του Σύμπαντος, δηλαδή στο 70% της συνολικής υλοενέργειας (σύμφωνα με τον Αϊνστάιν η ενέργεια και η μάζα είναι ισοδύναμες). Η κανονική ύλη αντιστοιχεί μόλις σε 5% του Σύμπαντος, ενώ το υπόλοιπο 25% καταλαμβάνεται από την εξίσου μυστηριώδη «σκοτεινή ύλη», ένα είδος ύλης που παραμένει αόρατη επειδή δεν εκπέμπει και δεν απορροφά ακτινοβολία.

Φως στο κύριο συστατικό του Σύμπαντος

Η αποστολή DES, σε συνδυασμό με άλλα παρόμοια εγχειρήματα, θα μπορούσε τώρα να ρίξει φως στο κύριο συστατικό του Σύμπαντος.

Οι ερευνητές θα αναζητήσουν μεταξύ άλλων μακρινά σουπερνόβα των οποίων το φως εξασθενίζει λόγω της διαστολής του Σύμπαντος. Θα χαρτογραφήσουν επίσης σμήνη γαλαξιών σε διάφορες αποστάσεις από τη Γη προκειμένου να συλλέξουν στοιχεία για την επίδραση της σκοτεινής ενέργειας στην κατανομή της ύλης.

Επίσης, θα αναζητήσουν τον απόηχο ηχητικών κυμάτων που διέτρεχαν το Σύμπαν μόλις 370.000 χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, προκειμένου να μετρηθεί πώς ο ρυθμός διαστολής άλλαξε στην πορεία του χρόνου.

H αποστολή ξεκίνησε επίσημα στις 31 Αυγούστου και αναμένεται να διαρκέσει πέντε χρόνια.

http://www.axortagos.gr/iperkamera-tha-anazitisei-ti-skoteini-energeia.html

Έχει μάζα το βαρυτόνιο;

Στις 2-6 Σεπτεμβρίου πραγματοποιήθηκε στο Κέντρο Θεωρητικής Κοσμολογίας του πανεπιστημίου Cambridge της Αγγλίας, το ετήσιο συνέδριο σωματιδιακής φυσικής και κοσμολογίας. Στο συνέδριο υπήρξαν συζητήσεις υπέρ μιας παραλλαγής της υπάρχουσας θεωρίας για τη βαρύτητα, στην οποία το βαρυτόνιο, το υποτιθέμενο σωματίδιο που φέρει τη βαρύτητα, έχει μία απειροστή μάζα.

Η έρευνα για εναλλακτικές θεωρίες βαρύτητας έχει πυροδοτηθεί από το τέλος της δεκαετίας του ’90, όταν ανακαλύφθηκε πως το Σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό, ένα φαινόμενο που καθώς δε μπορούμε να εξηγήσουμε, το αποκαλούμε σκοτεινή ενέργεια.

Η αρχική ιδέα που είχαν οι φυσικοί για την προέλευση αυτής της ενέργειας που επιταχύνει τη διαστολή του Σύμπαντος, ήταν η ενέργεια κενού. Πράγματι, σύμφωνα με τη κβαντική μηχανική, η ενέργεια του κενού χώρου είναι κάθε άλλο παρά μηδενική! Ωστόσο, οι υπολογισμοί έδειχναν πως αν συμπεριληφθεί η ενέργεια κενού σε κοσμολογικά μοντέλα, θα έπρεπε να παρατηρούμε μια επιτάχυνση 10120 φορές μεγαλύτερη από αυτή που δίνει η σκοτεινή ενέργεια.

Εάν αυτό ίσχυε, το Σύμπαν θα είχε διαλυθεί πολύ πριν το σχηματισμό των πρώτων άστρων και γαλαξιών.

Μια άλλη ιδέα που βρίσκεται στο τραπέζι τα τελευταία 3 χρόνια, είναι πως τα σωματίδια-φορείς της βαρύτητας, μπορούν να απορροφήσουν το μεγαλύτερο μέρος αυτής της ενέργειας κενού, μετατρέποντάς τη σε μια μικρή μάζα, συμφωνώντας έτσι με τις παρατηρήσεις για τη διαστολή του Σύμπαντος.

Από τα σωματίδια-φορείς των δυνάμεων, τα λεγόμενα μποζόνια, το φωτόνιο και το βαρυτόνιο θεωρούνταν πως δεν έχουν μάζα, σε αντίθεση με τα μποζόνια W και Ζ, και τα γκλουόνια. Το εύρος μιας δύναμης, εξαρτάται αντιστρόφως ανάλογα και από τη μάζα του αντίστοιχου σωματιδίου-φορέα: όσο μικρότερη η μάζα τόσο μεγαλύτερο εύρος. Έτσι, η έλλειψη μάζας για τα φωτόνια σημαίνει άπειρη εμβέλεια για τον ηλεκτρομαγνητισμό, και το ίδιο πιστεύαμε πως ισχύει για τη βαρύτητα. Εάν ισχύει όμως πως τα βαρυτόνια έχουν μια μικρή μάζα, αυτό θα σήμαινε πως η βαρύτητα έχει πεπερασμένη ακτίνα δράσης.

Φυσικοί που ασχολούνται με αυτή την εκδοχή της βαρύτητας, τοποθετούν τη μάζα του βαρυτονίου στην κλίμακα των 10-33 ηλεκτρονιοβόλτ (eV). Συγκριτικά, τα νετρίνο που είναι τα πιο ελαφριά σωματίδια που γνωρίζουμε μέχρι στιγμής, έχουν μάζα της τάξεως του 1 eV, ενώ το ηλεκτρόνιο 511.000 eV.

Η συζήτηση είναι ανοιχτή για το εάν η θεωρία της μαζικής βαρύτητας είναι πλήρως μαθηματικά ορισμένη, με αλλεπάλληλες δημοσιεύσεις από υπέρμαχους της θεωρίας και από φυσικούς που ανήκουν αντίπαλο στρατόπεδο. Πέρα όμως από τις μαθηματικές της λεπτομέρειες, για να θεωρηθεί επιτυχημένη μια φυσική θεωρία, πρέπει να υπόκειται και στον πειραματικό έλεγχο.

Ευτυχώς, η εν λόγω θεωρία προσφέρεται για παρατηρήσεις εντός του ηλιακού συστήματος.

Προβλέπει μάλιστα μια απειροελάχιστη παραλλαγή στην κίνηση της Σελήνης γύρω από τον πλανήτη μας, της τάξεως του 1 προς 1012.

Με διατάξεις λέιζερ, που πυροδοτούνται από τη Γη, ανακλώνται στην επιφάνεια της Σελήνης και επιστρέφουν σε δέκτες στη Γη, οι επιστήμονες είναι σε θέση να ανιχνεύσουν μεταβολές της τάξης του 1 προς 1011. Βρισκόμαστε δηλαδή ακριβώς ένα βήμα πριν μπορέσουμε να μετρήσουμε με ακρίβεια εάν η μαζική βαρύτητα κάνει τις σωστές προβλέψεις για την κίνηση των ουράνιων σωμάτων, ή είναι απλά μια όμορφη θεωρία δίχως πρακτική ισχύ.

www.nature.com

http://physicsgg.me/2013/09/11/%ce%ad%cf%87%ce%b5%ce%b9-%ce%bc%ce%ac%ce%b6%ce%b1-%cf%84%ce%bf-%ce%b2%ce%b1%cf%81%cf%85%cf%84%cf%8c%ce%bd%ce%b9%ce%bf/

Αντίστροφη μέτρηση για την εξιχνίαση της «σκοτεινής» ενέργειας.

Άρθρο των Διονύση Π. Σιμόπουλου και Αλέξη Α. Δεληβοριά, Διευθυντή και Αστρονόμου αντίστοιχα του Ευγενιδείου Πλανηταρίου

Από τις αρχές του τρέχοντος μηνός μία καταπληκτικής ανάλυσης φωτογραφική μηχανή 570 megapixels αξίας 50 εκατομμυρίων δολαρίων, που έχει τοποθετηθεί στο τηλεσκόπιο τεσσάρων μέτρων Blanco στο Cerro Tololo της Χιλής, ξεκίνησε να καταγράφει τον νυχτερινό ουρανό του Νότιου ημισφαίριου, κάτι που θα συνεχιστεί για τα επόμενα πέντε χρόνια.

Κάθε φωτογραφία καταγράφει 100.000 γαλαξίες, ενώ στο τέλος του προγράμματος θα έχουν καταγραφεί συνολικά 300 εκατομμύρια γαλαξίες και 4.000 σουπερνόβα εκρήξεις.

Στο τέλος αυτής της προσπάθειας 200 ερευνητών, από 23 ερευνητικά κέντρα έξη χωρών, θα έχει δημιουργηθεί μία εντυπωσιακή κοσμική ταινία που θα μας ξεναγεί στα 13,82 δισεκατομμύρια χρόνια της εξελικτικής πορείας του Σύμπαντος. Στην ταινία αυτή θα βρίσκεται η απάντηση σε ένα από τα πιο πολύπλοκα και ενδιαφέροντα κοσμολογικά προβλήματα που εντοπίστηκε μόλις πριν από 15 περίπου χρόνια. Πρόκειται για το περίφημο πρόβλημα της επονομαζόμενης «σκοτεινής ενέργειας» που αποτελεί το 68,3% των συστατικών του Σύμπαντος και η οποία τα τελευταία 6,5 δισεκατομμύρια χρόνια υποχρεώνει το Σύμπαν να διαστέλλεται επιταχυνόμενο. Ας πάρουμε όμως τα πράγματα με τη σειρά.

Περισσότερα:

http://portal.kathimerini.gr/4dcgi/_w_articles_kathciv_1_12/09/2013_518430

Η σκοτεινή ενέργεια και τα τεράστια κοσμικά κενά.

Το Σύμπαν διαστέλλεται και μάλιστα με επιταχυνόμενο ρυθμό χωρίς όμως να είναι γνωστή η γενεσιουργός αιτία αυτού του φαινομένου. Για το λόγο αυτό, επινοήθηκε από τους επιστήμονες η έννοια της σκοτεινής ενέργειας, μιας αγνώστου μορφής ενέργειας που αντιστοιχεί στο 72% περίπου της συνολικής μάζας και ενέργειας που εμπεριέχονται στο Σύμπαν.

Ένα ποσοστό δυσθεώρητο αν αναλογιστεί κανείς πως όλο το ορατό Σύμπαν που παρατηρούμε με τα τηλεσκόπια μας δεν είναι παρά το 4.6% του συνόλου των πραγμάτων που υπάρχουν εκεί έξω, με το υπόλοιπο 23% να αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη.

Ένα από τα επικρατέστερα μοντέλα για την εξήγηση της σκοτεινής ενέργειας είναι η ενσωμάτωσή αυτής της μορφής ενέργειας στις εγγενείς ιδιότητες του κενού χώρου, μία ιδέα που έχει εμφανιστεί ξανά στις εξισώσεις της φυσικής με τη μορφή της κοσμολογικής σταθεράς*.

Υπάρχουν όμως και πολλές άλλες ιδέες γύρω από την εξήγηση του φαινομένου της επιταχυνόμενης διαστολής του Σύμπαντος, με μία από αυτές να αναπτύσσεται στο πανεπιστήμιο της Οξφόρδης από τον ερευνητή Δρ. Μάρτιν Σαλέν και τους συνεργάτες τους. Η συγκεκριμένη ομάδα εργάζεται σε ένα μοντέλο όπου στην κοσμολογική σταθερά προστίθεται ένα νέο πεδίο, το οποίο επηρεάζει την πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας και σχετίζεται αντιστρόφως ανάλογα με την τοπική πυκνότητα της συνηθισμένης ύλης. [Topology and Dark Energy: Testing Gravity in Voids (Phys. Rev. Lett. 111, 241103 (2013)) (PDF)]

Ο συγκεκριμένος συλλογισμός οδηγεί στην παρατήρηση πως η πυκνότητα της σκοτεινής ύλης μεταβάλλεται με το χρόνο, αφού στα πρώιμα χρόνια της δημιουργίας του Σύμπαντος η πυκνότητα της ύλης ήταν πολύ μεγαλύτερη από τη σημερινή, και συνεπώς η επιρροή της σκοτεινής ενέργειας θα ήταν τότε μηδαμινή, σύμφωνα με τους ερευνητές. Όσο όμως το Σύμπαν διαστελλόταν και η πυκνότητα της ύλης μειωνόταν η σκοτεινή ενέργεια ξεκίνησε να διαδραματίζει ολοένα και πιο σημαντικό ρόλο, με αποτέλεσμα σήμερα να επιταχύνει τη διαστολή του Σύμπαντος.

Το καλό νέο είναι πως η νέα αυτή θεωρία μπορεί να επαληθευθεί από παρατηρήσεις αφού προϋποθέτει πως μεγάλες και καθόλου πυκνές περιοχές στο Σύμπαν, τα κοσμικά κενά, θα πρέπει να συμπεριφέρονται διαφορετικά από ότι προβλέπουν θεωρίες που περιέχουν μόνο την κοσμολογική σταθερά. Για την ακρίβεια, όταν περιοχές με μεγάλη πυκνότητα όπως τα γαλαξιακά σμήνη συμπεριφέρονται ως βαρυτικοί φακοί, συγκεντρώνοντας την ακτινοβολία γύρω τους όπως και ένα μεγεθυντικός φακός συγκεντρώνει τις ακτίνες του Ήλιου, έτσι και τα κοσμικά κενά θα πρέπει να στρέφουν το φως μακριά όπως ένας κοίλος φακός, ένα φαινόμενο που μπορεί να παρατηρηθεί με τα σύγχρονα μέσα.

Μια ακόμη πρόβλεψη της θεωρίας είναι πως το γκραβιτόνιο*, το σωματίδιο που είναι υπεύθυνο για τη βαρύτητα, θα έχει και μία μικρή μάζα, κάτι που βρίσκεται σε ευθεία αντίθεση με τις σημερινές αντιλήψεις, και που σημαίνει πως εάν η συγκεκριμένη θεωρία ευσταθεί θα οδηγήσει σε μία νέα θεωρία βαρύτητας.

Θετικό στοιχείο για τους ερευνητές είναι πως τον περασμένο Σεπτέμβριο μία αστρονομική ομάδα είχε ανακοινώσει τα πρώτα ευρήματα απο-μεγένθυσης από κοσμικά κενά. Ωστόσο τα δεδομένα αυτά δεν είναι αρκετά για να βοηθήσουν τους επιστήμονες να αποφανθούν υπέρ της Γενικής Σχετικότητας ή υπέρ μιας θεωρίας με γκραβιτόνια που έχουν μάζα. Νέα όμως παρατηρητήρια και πειραματικές διατάξεις, όπως το ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Ευκλείδης (Euclid) το οποίο αναμένεται να εκτοξευθεί το 2020, θα μπορέσουν να δώσουν οριστικές απαντήσεις στο πρόβλημα.

Κοσμολογική Σταθερά: όρος που εισήγαγε ο Αϊνστάιν στις εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας, ώστε αυτές να περιγράφουν ένα στατικό Σύμπαν, όπως όριζε η αντίληψη της εποχής. Όταν μετέπειτα ανακαλύφθηκε από τον Χαμπλ η διαστολή του Σύμπαντος, ο Αϊνστάιν την αποκάλεσε «το μεγαλύτερο λάθος της ζωής του». Μετά την ανακάλυψη της σκοτεινής ενέργειας, η κοσμολογική σταθερά έχει επιστρέψει στο προσκήνιο.

Γκραβιτόνιο: Όλες οι δυνάμεις στη φύση φέρονται από τα αντίστοιχα σωματίδια. Το σωματίδιο που προκύπτει από τα βαρυτικά πεδία είναι το γκραβιτόνιο, το μόνο από τα στοιχειώδη σωματίδια που έχουν προβλεφθεί και δεν έχει ακόμη παρατηρηθεί πειραματικά, εξαιτίας της χαμηλής ενέργειας της βαρύτητας σε σχέση με τις υπόλοιπες τρεις δυνάμεις (ηλεκτρομαγνητισμός, ασθενής και ισχυρή πυρηνική). Το σωματίδιο δεν έχει ηλεκτρικό φορτίο, έχει σπιν 2 και η Γενική Σχετικότητα προβλέπει πως έχει μηδενική μάζα.

http://physicsgg.me/2014/01/11/%ce%b7-%cf%83%ce%ba%ce%bf%cf%84%ce%b5%ce%b9%ce%bd%ce%ae-%ce%b5%ce%bd%ce%ad%cf%81%ce%b3%ce%b5%ce%b9%ce%b1-%ce%ba%ce%b1%ce%b9-%cf%84%ce%b1-%cf%84%ce%b5%cf%81%ce%ac%cf%83%cf%84%ce%b9%ce%b1-%ce%ba%ce%bf/

Σκοτεινή ενέργεια, σκοτεινή ύλη και παγιδευμένα νετρόνια.

Η φασματοσκοπία ρύθμιζε πάντα τον βηματισμό της Φυσικής. Έτσι, η παρατήρηση της σειράς Balmer στο άτομο του υδρογόνου οδήγησε στο πρότυπο Bohr-Sommerfeld πριν από έναν αιώνα και η διακριτότητα του φάσματος παρακίνησε τον Werner Heisenberg να αναπτύξει την μητρο-μηχανική και τον Erwin Schrödinger διατυπώσει την κυματο-μηχανική. Το 1947, η παρατήρηση της μετατόπισης Lamb στο υδρογόνο (από τον Willis E. Lamb) επιβεβαιώνει την κβαντική ηλεκτροδυναμική.

Τώρα μια επιστημονική ομάδα από τη Βιέννη δημοσιεύει στο

Physical Review Letters [arxiv-web3.library.cornell.edu]

http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.112.151105

το πώς θα μπορούσαμε να εκμεταλλευτούμε πάλι τις μοναδικές δυνατότητες που μας προσφέρει η φασματοσκοπία και να θέσουμε περιορισμούς στις διάφορες θεωρίες της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας.

Αυτή τη φορά δεν ερευνάται το φάσμα ενός πραγματικού ατόμου, όπως το άτομο του υδρογόνου όπου ένα ηλεκτρόνιο δεσμεύεται από το πρωτόνιο (πυρήνα),

αλλά ενός «υποθετικού ατόμου»: ένα νετρόνιο που αναπηδά πάνω – κάτω, στον χώρο μεταξύ δυο οριζόντιων κατόπτρων, εξαιτίας του ελκτικού βαρυτικού πεδίου της Γης.

Αυτή η κίνηση είναι κβαντισμένη και η μέτρηση της απόστασης των ενεργειακών σταθμών επιτρέπει στους ερευνητές να εξάγουν συμπεράσματα σχετικά με το νόμο του αντιστρόφου του τετραγώνου της παγκόσμιας έλξης του Νεύτωνα σε μικρές αποστάσεις.

Ένα κβαντικό σωματίδιο σε ένα γραμμικό δυναμικό, που αντιστοιχεί για παράδειγμα στο βαρυτικό πεδίο κοντά στην επιφάνεια της Γης, έχει συνεχές ενεργειακό φάσμα. Όμως, όταν η κίνηση του σωματιδίου – στην περίπτωσή μας ένα νετρόνιο – περιορίζεται από ένα ή δυο οριζόντια τοιχώματα, το ενεργειακό φάσμα που προκύπτει είναι διακριτό, όπως τα φάσματα των ατόμων.

Η θεωρητική μελέτη αυτού του προβλήματος είναι στοιχειώδης, με την έννοια ότι θα μπορούσε να θεωρηθεί σαν μια παραλλαγή των ασκήσεων του μαθήματος της κβαντομηχανικής με σωματίδια σε διάφορα πηγάδια δυναμικού … αλλά λίγο πιο δύσκολη.

Προκειμένου λοιπόν να επιτευχθεί αυτό το υποθετικό άτομο «νετρονίου – Γης» οι ερευνητές Jenke et al τοποθέτησαν νετρόνια μεταξύ δυο κατόπτρων, τα οποία δρουν ως τοιχώματα ενός πηγαδιού δυναμικού και στη συνέχεια μετέβαλλαν την απόσταση μεταξύ των κατόπτρων με έναν ταλαντωτικό τρόπο.

Έτσι, προκαλούσαν διέγερση και αποδιέγερση των νετρονίων μέσα στο “βαρυτικό κουτί”, κάτι σαν τις διεγέρσεις των ηλεκτρονίων στα άτομα εξαιτίας των φωτονίων.

Στο ινστιτούτο Laue-Langevin, όπου οι Jenke et al πραγματοποιούν τα πειράματά τους με τα υπερ-ψυχρά νετρόνια (νετρόνια με κινητική ενέργεια μικρότερη από 0,3 μeV), μπορούν να μετρήσουν τις συχνότητες μετάβασης μεταξύ των τεσσάρων πρώτων ενεργειακών σταθμών. Τις χρησιμοποιούν για την αναζήτηση νέου τύπου πιθανών αλληλεπιδράσεων βαρυτικού τύπου σε αποστάσεις τάξης μικρομέτρου, που θα μπορούσαν να συσχετιστούν με την σκοτεινή ενέργεια και τη σκοτεινή ύλη.

Αποτελέσματα της βαρυτικής φασματοσκοπίας συντονισμού των Jenke et al (arxiv)

http://arxiv-web3.library.cornell.edu/pdf/1404.4099v1.pdf

Παρότι η σκοτεινή ενέργεια εξηγεί την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος και η σκοτεινή ύλη χρειάζεται για την ερμηνεία της περιστροφής των γαλαξιών και των δομών μεγάλης κλίμακας του σύμπαντος, η πραγματική φύση αυτών των μορφών ύλης και ενέργειας δεν έχει κατανοηθεί μέχρι σήμερα.

Η κεντρική ιδέα του πειράματος των Jenke et al βασίζεται στην υπόθεση ότι η αλληλεπίδραση της σκοτεινής ύλης ή της σκοτεινής ενέργειας και των παγιδευμένων νετρονίων (ανάμεσα στα δυο τοιχώματα) προκαλεί μετατόπιση των ενεργειακών σταθμών. Αυτή η προσέγγιση είναι εντελώς ανάλογη με την μέτρηση της μετατόπισης Lamb του ατόμου του υδρογόνου, που επαληθεύει την κβάντωση του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου (έτσι επιβεβαιώνεται η ύπαρξη του φωτονίου), ή της μετατόπισης Zeeman που προκύπτει από το σπιν του ηλεκτρονίου.

Υπάρχουν θεωρίες για την σκοτεινή ενέργεια ή την σκοτεινή ύλη που προβλέπουν την αλληλεπίδρασή τους με την συνηθισμένη ύλη. Αν τα υπέρ-ψυχρα δέσμια νετρόνια του πειράματος αλληλεπιδρούν με την σκοτεινή ενέργεια ή την σκοτεινή ύλη, τότε θα επηρεάζονται και οι μετατοπίσεις μεταξύ των ενεργειακών σταθμών.

Έτσι, η σύγκριση με τα πειραματικά δεδομένα θα μπορούσε να αποκλείσει ή να θέσει περιορισμούς στις παραμέτρους αυτών θεωρητικών προτύπων και εν τέλει να ρίξει άπλετο φως στα (μέχρι στιγμής) σκοτεινά σημεία της φυσικής.

Στην φωτογραφία η πειραματική διάταξη παγίδευσης νετρονίων. Υπερ-ψυχρά νετρόνια εισέρχονται στο χώρο μεταξύ δυο καθρεπτών που δρουν ως πηγάδι δυναμικού, εξαιτίας του οποίου το ενεργειακό φάσμα των νετρονίων γίνεται διακριτό. Ένας ανιχνευτής μετρά τα νετρόνια που εξέρχονται από την κοιλότητα των δυο καθρεπτών. Ο κάτω καθρέπτης έχει την δυνατότητα κατακόρυφης ταλάντωσης, γεγονός που δημιουργεί διεγέρσεις των νετρονίων.

(Δεξιά) Το διάγραμμα ενεργειακών σταθμών των εγκλωβισμένων νετρονίων μεταξύ των δυο οριζοντίων τοιχωμάτων υπό την επίδραση του βαρυτικού πεδίου

http://physicsgg.me/2014/05/01/%cf%83%ce%ba%ce%bf%cf%84%ce%b5%ce%b9%ce%bd%ce%ae-%ce%b5%ce%bd%ce%ad%cf%81%ce%b3%ce%b5%ce%b9%ce%b1-%cf%83%ce%ba%ce%bf%cf%84%ce%b5%ce%b9%ce%bd%ce%ae-%cf%8d%ce%bb%ce%b7-%ce%ba%ce%b1%ce%b9-%cf%80%ce%b1/

Το σκοτεινό μέλλον του σύμπαντος.

Ένα δυσοίωνο μέλλον προβλέπει για το σύμπαν πρόσφατη έρευνα κοσμολόγων από τα πανεπιστήμια του Πόρτσμουθ και της Ρώμης, η οποία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Physical Review Letters.

http://arxiv.org/pdf/1406.7297.pdf

Σύμφωνα με την έρευνα, με την πάροδο του χρόνου μειώνεται η σκοτεινή ύλη, η κοσμική «σκαλωσιά» που επιτρέπει τη δημιουργία νέων συμπαντικών δομών, όπως γαλαξιών.

Αιτία είναι η σκοτεινή ενέργεια, υποστηρίζουν οι επιστήμονες, λόγω της οποίας το σύμπαν θα καταλήξει σε έναν «έρημο και άδειο» χώρο.

Οι κοσμολόγοι βασίστηκαν σε πρόσφατα αστρονομικά δεδομένα, η ανάλυση των οποίων υποδεικνύει πως η σκοτεινή ενέργεια αυξάνεται εις βάρος της σκοτεινής ύλης, καθώς αλληλεπιδρά μαζί της. Ένα φαινόμενο που έχει σαν αποτέλεσμα να επιβραδύνεται ο σχηματισμών νέων κοσμικών δομών.

«Η μελέτη μας αφορά τις θεμελιώδεις ιδιότητες του χωροχρόνου και, σε κοσμική κλίμακα, αφορά το σύμπαν και τη μοίρα του. Αν η σκοτεινή ενέργεια ενισχύεται και η σκοτεινή ύλη “εξατμίζεται”, τότε το σύμπαν θα καταλήξει σε έναν έρημο, άδειο και αδιαφοροποίητο χώρο», αναφέρει στο σάιτ του πανεπιστημίου του Πόρτσμουθ ο Ντέιβιντ Γουάντς, από το Ινστιτούτο Κοσμολογίας του ιδρύματος.

«Η σκοτεινή ύλη είναι η αιτία για τον σχηματισμό δομών στο σύμπαν, όπως οι γαλαξίες που παρατηρούμε. Τα ευρήματά μας υποδεικνύουν πως η σκοτεινή ύλη “εξατμίζεται”, με συνέπεια να επιβραδύνεται η ανάπτυξη νέων δομών», πρόσθεσε.

Ορόσημο για την κοσμολογία ήταν η ανακοίνωση ερευνητών το 1998, σύμφωνα με τη οποία το σύμπαν διαστέλλεται με αυξανόμενο ρυθμό. Έτσι, στο καθιερωμένο μοντέλο της κοσμολογίας ενσωματώθηκε η ιδέα της σταθερής σκοτεινής ενέργειας (η «κοσμολογική σταθερά»).

Τώρα, όμως, οι επιστήμονες από το Πόρτσμουθ και τη Ρώμη υποστηρίζουν πως έχουν καταλήξει σε μια καλύτερη περιγραφή των νόμων στου σύμπαντος, με βάση την οποία η σκοτεινή ενέργεια δεν είναι σταθερή, αφού αλληλεπιδρά με τη σκοτεινή ύλη.

Οι επιστήμονες εξέτασαν αρκετά παρατηρησιακά δεδομένα και χρησιμοποίησαν τον σχηματισμό νέων δομών που αποκαλύπτουν οι μετρήσεις, με σκοπό να δοκιμάσουν διάφορα μοντέλα για τη σκοτεινή ενέργεια.

«Από την ανάλυση των δεδομένων, τα οποία σήμερα είναι περισσότερα απ’ ό,τι το 1998, φαίνεται πως το καθιερωμένο μοντέλο της κοσμολογίας δεν είναι πλέον επαρκές για να περιγράψει τις παρατηρήσεις. Πιστεύουμε ότι το μοντέλο που βρήκαμε είναι καλύτερο», σημειώνει ο Γουάντς.

«Αν και από τις δεκαετίες του ’90 οι αστρονόμοι είναι πεπεισμένοι πως υπάρχει “κάτι” που προκαλεί την επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος, φαίνεται πως η δημιουργία κοσμικών δομών, όπως γαλαξιών και σμηνών γαλαξιών, γίνεται με μικρότερο ρυθμό απ’ ό,τι αναμενόταν», καταλήγει.

Ο καθηγητής Ντράγκαν Χιούτερερ από το πανεπιστήμιο του Μίτσιγκαν, ο οποίος δεν συμμετείχε στην έρευνα, λέει πως η επιστημονική κοινότητα πρέπει να λάβει υπ’ όψιν της τα συμπεράσματα του άρθρου. «Είναι πολύ ενδιαφέρον. Πρέπει να λαμβάνουμε υπ’ όψιν μας κάθε καινούρια ένδειξη που αφορά τη σκοτεινή ενέργεια, από τη στιγμή που οι γνώσεις μας είναι πολύ περιορισμένες. Δεν θα έλεγα πάντως πως μου προκάλεσαν έκπληξη τα αποτελέσματα, τα οποία διαφέρουν από το μοντέλο που δεν προβλέπει καμία αλληλεπίδραση. Εδώ και μήνες ξέρουμε ότι όλα τα δεδομένα δεν ταιριάζουν απόλυτα με το καθιερωμένο πρότυπο».

http://physicsgg.me/2014/11/02/%cf%84%ce%bf-%cf%83%ce%ba%ce%bf%cf%84%ce%b5%ce%b9%ce%bd%cf%8c-%ce%bc%ce%ad%ce%bb%ce%bb%ce%bf%ce%bd-%cf%84%ce%bf%cf%85-%cf%83%cf%8d%ce%bc%cf%80%ce%b1%ce%bd%cf%84%ce%bf%cf%82/

Η θεωρία του Αινστάιν επιβεβαιώνεται από τα δεδομένα για το «νεαρό» σύμπαν.

Η γενική θεωρία της σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν, όπως και το κυρίαρχο κοσμολογικό μοντέλο, συμφωνούν με τα διαθέσιμα δεδομένα σχετικά με την κατάσταση του σύμπαντος στα πρώτα στάδια της δημιουργίας τους.

Σε αυτό το συμπέρασμα κατέληξε μία διεθνής ομάδα Αμερικανών Γάλλων, Γερμανών, Φιλανδών και Νοτιοαφρικανικών επιστημόνων, οι οποίοι ανέλυσαν δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπιο Planck.

Εκτός από την επιβεβαίωση πως η κυρίαρχη θεωρία αποτελεί μια εξαιρετική περιγραφή της δημιουργίας και της εξέλιξης του σύμπαντος, η ανάλυση έδωσε επίσης στους φυσικούς τη δυνατότητα να αποκτήσουν μια καλύτερη εικόνα για τη συμπεριφορά και την «ιστορία» της σκοτεινής ενέργειας.

Την ίδια στιγμή όμως, όπως σημειώνουν, αν τα δεδομένα από το Planck συνδυασθούν με άλλες αστρονομικές μετρήσεις, τότε προκύπτουν ορισμένες μη αμελητέες αποκλίσεις.

Οι ασυμφωνίες αυτές θα μπορούσαν κάλλιστα να οφείλονται σε σφάλματα των μετρήσεων. Επομένως, μόνο περαιτέρω επεξεργασία των μετρήσεων, αλλά και δεδομένα από μελλοντικές διαστημικές αποστολές, θα καταφέρουν να δείξουν αν οφείλονται σε έως τώρα άγνωστες ιδιότητες που σύμπαντος, οι οποίες ίσως γίνουν η αιτία να αναθεωρηθεί η περιγραφή του «κόσμου» που είναι δεκτή από την πλειονότητα της επιστημονικής κοινότητας.

Τα δεδομένα προήλθαν από τον δορυφόρο Planck, ο οποίος μέχρι το 2013 κατέγραψε με τη μεγαλύτερη έως σήμερα ακρίβεια τη μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου (CMB).

Η CMB δημιουργήθηκε πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια περίπου, όταν το σύμπαν είχε «ηλικία» μόλις 280.000 χρόνια, μετά τη «γέννησή» του με τη Μεγάλη Έκρηξη.

Λόγω της συνεχιζόμενης διαστολής, αυτά η «πανάρχαια» ακτινοβολία είναι διάχυτη σήμερα σε όλο το σύμπαν και έχει συχνότητα που αντιστοιχεί στο φάσμα των μικροκυμάτων.

«Οι μετρήσεις της CBM αποκαλύπτουν απειροελάχιστες θερμοκρασιακές διαφοροποιήσεις, οι οποίες στον χάρτη κατανομής της ακτινοβολίας αποκαλύπτουν μικρές “νησίδες” μικρότερης ή χαμηλότερης θερμοκρασίας», εξηγεί η Βαλέρια Πετορίνο από το Πανεπιστήμιο της Χαϊδελβέργης, το οποίο πήρε μέρος στη μελέτη.

Οι έρευνες που έχουν τις τελευταίες δεκαετίες έχουν καταλήξει σε έξι παραμέτρους που περιγράφουν την ανάπτυξη του σύμπαντος μετά τη Μεγάλη Έκρηξη με σχετική ακρίβεια, χρησιμοποιώντας αυτό που είναι γνωστό ως καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο.

Οι θερμοκρασιακές αποκλίσεις της CBM επιτρέπουν στους ερευνητές να προσδιορίζουν αυτές τις παραμέτρους με πολύ μεγάλη αξιοπιστία. Μία από αυτές αντιστοιχεί στην επονομαζόμενη σκοτεινή ενέργεια, η όποια αποτελεί το 75% της ενέργειας του σύμπαντος και είναι υπεύθυνη για την επιταχυνόμενη διαστολή του.

Οι μελέτες για τη σκοτεινή ενέργεια βρίσκονται ακόμη σε πολύ πρώιμο στάδιο. Παρόλο που η CBM δείχνει πως η ύπαρξη αυτής της μορφή ενέργειας είναι απαραίτητη, η φύση της παραμένει προς το παρόν άγνωστη.

Παρ’ όλα αυτά, από τα δεδομένα του Planck, οι επιστήμονες μπόρεσαν να εκτιμήσουν πόση ήταν η ποσότητα της σκοτεινής ενέργεια στο παρελθόν.

«Με έκπληξη, διαπιστώσαμε ότι η ποσότητά της στο “νεαρό” σύμπαν ήταν μικρότερη απ’ ό,τι θα ανέμενε κανείς. Μέχρι σήμερα, οι κοσμολογικές θεωρίες υποστήριζαν πως η σκοτεινή ενέργεια αντιστοιχούσε μέχρι και στο 1% της συνολικής ενέργειας, την εποχή που δημιουργήθηκε η CBM. Τώρα όμως, η ανάλυσή μας υποδεικνύει πως αυτό το ποσοστό ήταν σημαντικό μικρότερο, όχι μεγαλύτερο από 0,4%», προσθέτει.

Σύμφωνα με την αστροφυσικό, το αποτέλεσμα αυτό προσθέτει ένα ακόμη προβλήμα για αυτές τις θεωρίες. Παράλληλα, αν και η ανάλυση έδειξε πως η Γενική Θεωρία της Σχετικότητας κατά κανόνα συμφωνεί με τις παρατήσεις, παράλληλα αποκαλύφθηκαν μικρές διαταραχές στη βαρύτητα οι οποίες δεν είναι πλήρως συνεπείς με το καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο.

«Η περαιτέρω επεξεργασία των δεδομένων ίσως δείξει πως έχουμε να κάνουμε με αποκλείσεις από τους νόμους του Αινστάιν για τη βαρύτητα, κάτι που σημαίνει πως χρειάζονται τροποποιήσεις της θεωρίας».

Έτσι κι αλλιώς πάντως, όπως συμπληρώνει, η εξέλιξη αυτή αυξάνει ακόμη περισσότερο το επιστημονικό ενδιαφέρον για μελλοντικές διαστημικές αποστολές, που θα εξασφαλίσουν ακόμη περισσότερα στοιχεία.

Ανάμεσά τους, η αποστολή του μη επανδρωμένου σκάφους Ευκλείδης, το οποίο αναπτύσσεται από τη ΝΑΣΑ και την Ευρωπαϊκή Διαστημική Υπηρεσία και αναμένεται να εκτοξευτεί το 2020, με πρωταρχικό στόχο την εξερεύνηση της σκοτεινής ενέργειας.

http://www.naftemporiki.gr/story/923433/i-theoria-tou-ainstain-epibebaionetai-apo-ta-dedomena-gia-to-nearo-sumpan

Μικρότερη η επιτάχυνση διαστολής του σύμπαντος;

Αμερικανοί αστρονόμοι ανακάλυψαν δύο διαφορετικές ομάδες των υπερκαινοφανών αστέρων που χρησιμοποιούνται για τους υπολογισμούς αποστάσεων στο σύμπαν. Η ανακάλυψη αυτή επηρεάζει τις εκτιμήσεις για την επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος, οι οποίες μέχρι σήμερα έπαιρναν ως δεδομένο ότι δεν υπάρχει καμία διάκριση ανάμεσα στους συγκεκριμένους υπερκαινοφανείς.

Έτσι, με δεδομένο ότι η διαστολή αυτή φαίνεται πως γίνεται με μικρότερη επιτάχυνση απ’ ό,τι υπολογιζόταν έως τώρα, θα πρέπει να είναι μικρότερη και η ποσότητα της αιτίας που προκαλεί τη διαστολή του σύμπαντος, δηλαδή της σκοτεινής ενέργειας.

Η ανακάλυψη έγινε από μία ομάδα αστρονόμων από το πανεπιστήμιο της Αριζόνας και περιγράφεται σε δύο άρθρα τους στο επιστημονικό περιοδικό Astrophysical Journal.

http://iopscience.iop.org/0004-637X/803/1/20/

Όπως αναφέρουν οι αστρονόμοι, η επίδραση που δείχνει να έχει αφορά τη διαστολή του σύμπαντος μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, αφού υποδηλώνει πως η επιτάχυνση της διαστολής δεν είναι τόση όση υποστηρίζει η επικρατούσα θεωρία.

Στο στόχαστρο των ερευνητών από την Αριζόνα μπήκαν οι υπερκαινοφανείς τύπου Ιa, οι οποίοι θεωρείται πως έχουν τόσο ομοιόμορφες ιδιότητες που χρησιμοποιούνται από τους κοσμολόγους ως κοσμικοί «φάροι», για τον υπολογισμό αποστάσεων στο σύμπαν. Στην πραγματικότητα, όπως συγκαταλέγονται σε διαφορετικούς πληθυσμούς – περίπου όπως οι λαμπτήρες ενός καταστήματος που, αν και έχουν ονομαστική ισχύ 100 Watt, διαφέρουν ως προς τη φωτεινότητα που παράγουν.

«Βρήκαμε ότι οι διαφορές δεν είναι τυχαίες, αλλά διαιρούν τους υπερκαινοφανείς Ia σε δύο διακριτές ομάδες, με τη μικρότερη ομάδα πιο κοντά στη “γειτονιά” μας και την πολυπληθέστερη μακρύτερα», αναφέρει στον ιστότοπο του πανεπιστημίου της Αριζόνα ο Μπομπ Μάιλν, αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Αστρονομίας και επικεφαλής της έρευνας. «Υπάρχουν διαφορετικοί πληθυσμοί υπερκαινοφανών αστέρων, κάτι που δεν ήταν γνωστό μέχρι τώρα. Αντίθετα, η ισχύουσα και εσφαλμένη αντίληψη ήταν πως, ανεξάρτητα της απόστασης, οι υπερκαινοφανείς παραμένουν ίδιοι».

Η ανακάλυψη ρίχνει νέο φως στην επικρατούσα θεωρία για τον ολοένα αυξανόμενο ρυθμό επιτάχυνσης του σύμπαντος, κάτι που οφείλεται στη δράση μιας μυστηριώδους δύναμης με όνομα σκοτεινή ενέργεια. Η θεωρία αυτή βασίζεται σε παρατηρήσεις που έκαναν τρεις επιστήμονες, για τις οποίες κέρδισαν το Νόμπελ φυσικής το 2011.

Οι τρεις νομπελίστες βρήκαν ανεξάρτητα πως πολλοί υπερκαινοφανείς εμφανίζονται με πιο αμυδρό φως απ’ ό,τι προβλεπόταν, επειδή ήταν πιο μακριά από τη Γη απ’ ό,τι θα βρίσκονταν σε περίπτωση που το σύμπαν διαστελλόταν με σταθερό ρυθμό. Το εύρημα αυτό υποδείκνυε ότι αυξάνεται ο ρυθμός απομάκρυνσης των αστεριών και των γαλαξιών – με άλλα λόγια, ότι «κάτι» αυξάνει τις διαστάσεις τους σύμπαντος ολοένα και γρηγορότερα.

«Η ιδέα πίσω από αυτή η θεωρία», εξηγεί ο Μάιλν, «είναι πως οι υπερκαινοφανείς τύπου έχουν την ίδια φωτεινότητα, κάτι που εξάλλου έκανε τους επιστήμονες να τους χρησιμοποιήσουν σαν “φάρους”. Επομένως, το γεγονός ότι οι απόμακροι υπερκαινοφανείς είναι πιο αμυδροί ώθησε τους επιστήμονες να συμπεράνουν πως στην πραγματικότητα βρίσκονται σε μεγαλύτερη απόσταση, και επομένως πως το σύμπαν διαστέλλεται σήμερα πιο γρήγορα απ’ ό,τι στο παρελθόν».

Ο Μάιλν με τους συνεργάτες του παρατήρησαν έναν μεγάλο αριθμό υπερκαινοφανών Ia στο ορατό φως και το υπεριώδες φάσμα, με δεδομένα από το διαστημικό τηλεσκόπια Hubble και τον δορυφόρο Swift. Οι μετρήσεις του δορυφόρου ήταν εξαιρετικά πολύτιμες επειδή οι διαφορές στους δύο πληθυσμούς –ελαφρές μετατοπίσεις προς το ερυθρό ή το ιώδες τμήμα του φάσματος- είναι απειροελάχιστες στο ορατό φως, το οποίο χρησιμοποιούνταν παλιότερα για την ανίχνευση των υπερκαινοφανών τύπου Ia. Αντίθετα, έγιναν ευδιάκριτες μόνο με τη συσχέτισή τους με τα δεδομένα του Swift.

Οι συγγραφείς των άρθρων συμπεραίνουν έτσι πως ένα μέρος της επιτάχυνσης της διαστολής του σύμπαντος μπορεί να εξηγεί με τις φασματικές διαφορές των δύο ομάδων υπερκαινοφανών, με συνέπεια ο ρυθμός διαστολής να είναι μικρότερος από τις έως σήμερα εκτιμήσεις. Κάτι που, όπως είναι φυσικό, συνεπάγεται πως χρειάζεται μικρότερη ποσότητα σκοτεινής ενέργειας για να προκληθεί.

Την ίδια στιγμή, οι αστρονόμοι δεν μπορούν να δώσουν μια εκτίμηση για το πόσο λιγότερη σκοτεινή ενέργεια αντιστοιχεί στη μικρότερη επιτάχυνση της συμπαντικής διαστολής. Για να το κάνουν αυτό, θα πρέπει κάνουν τους ίδιους υπολογισμούς λαμβάνοντας υπόψη τις δύο ομάδες υπερκαινοφανών. Παράλληλα, υποστηρίζουν πως θα πρέπει να συγκεντρωθούν ακόμη περισσότερα στοιχεία, αναφορικά με τους δύο αυτούς διακριτούς πληθυσμούς.

http://physicsgg.me/2015/04/14/%ce%bc%ce%b9%ce%ba%cf%81%cf%8c%cf%84%ce%b5%cf%81%ce%b7-%ce%b7-%ce%b5%cf%80%ce%b9%cf%84%ce%ac%cf%87%cf%85%ce%bd%cf%83%ce%b7-%ce%b4%ce%b9%ce%b1%cf%83%cf%84%ce%bf%ce%bb%ce%ae%cf%82-%cf%84%ce%bf%cf%85/

Στα σκαριά ένας νέος ανιχνευτής για την εξιχνίαση της σκοτεινής ενέργειας.

Ένα βήμα πιο κοντά ήρθε η κατασκευή της κάμερας Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), η οποία σε μια τριετία θα εγκατασταθεί στο τηλεσκόπιο Mayall στην Αριζόνα, καθώς πριν από λίγες εβδομάδες μία ομάδα επιστημόνων από το πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν επιλέχθηκε για να κατασκευάσει ένα βασικό εξάρτημά της. Από εκείνη τη στιγμή, ο ανιχνευτής θα αρχίσει να συλλέγει πολύτιμα δεδομένα που, όπως ελπίζουν οι επιστήμονες, θα τους βοηθήσει να απαντήσουν σε ένα από τα μεγαλύτερα κοσμικά «αινίγματα»:

γιατί το σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό;

Η επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος διαπιστώθηκε για πρώτη φορά το 1998, από αστρονομικές παρατηρήσεις δύο ανεξάρτητων ερευνητικών ομάδων.

Από τότε, ανάμεσα στις θεωρίες που έχουν προταθεί για την εξήγησή της, η επικρατέστερη επικαλείται την ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας – δηλαδή μια μυστηριώδης μορφή απωστικής ενέργειας που, 9 δισεκατομμύρια έτη μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, υπερίσχυσε της βαρύτητας και άρχισε να επιταχύνει τη συμπαντική διαστολή. Ωστόσο, η φύση αυτής της «εξωτικής» απωστικής βαρύτητας παραμένει έως και σήμερα άγνωστη.

Για τη μελέτη της, από το 2018 και για μία πενταετία, η DESI θα καταγράψει τις θέσεις 30 εκατομμύρια γαλαξιών, χαρτογραφώντας έτσι με πρωτόγνωρη λεπτομέρεια μία περιοχή 10 δισεκατομμυρίων ετών φωτός στο σύμπαν.

Εξετάζοντας με ποιον τρόπο αυτή η περιοχή έχει εξελιχθεί με την πάροδο του χρόνου, οι επιστήμονες ελπίζουν ότι θα αποκαλύψουν περισσότερα στοιχεία για αυτή την κοσμική «διελκυστίνδα» ανάμεσα στη βαρύτητα και τη σκοτεινή ενέργεια.

Η κάμερα θα εγκατασταθεί στο τηλεσκόπιο Mayall στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Kitt Peak στην Αριζόνα. Θα διαθέτει 5.000 οπτικές ίνες, κάθε μία από τις οποίες θα «παρακολουθεί» κι έναν ξεχωριστό γαλαξία. Το εξάρτημα που θα κατασκευάσει το πανεπιστήμιο του Μίσιγκαν είναι το σύστημα προσανατολισμού των οπτικών ινών.

«Ουσιαστικά θα είναι μία συστοιχία από 5.000 μικρά ρομπότ, ένα για κάθε οπτική ίνα, αναλαμβάνοντας τη στόχευσή της στον γαλαξία που θα μελετά κάθε φορά. Το φως που θα καταγράφεται με αυτό τον τρόπο θα αναλύεται από φασματογράφους, για να μετρηθεί η μετατόπιση προς το ερυθρό τμήμα του φάσματος, και έτσι η απόσταση του γαλαξία», σημειώνει ο Γρέγκορι Ταρλέ, φυσικός στο αμερικανικό πανεπιστήμιο και μέλος της επιστημονικής επιτροπής της DESI.

Καθώς οι γαλαξίες απομακρύνονται από τη Γη, λόγω του φαινομένου Doppler το φως τους μετατοπίζεται προς το ερυθρό και, από αυτή τη μετατόπιση, οι αστροφυσικοί μπορούν να υπολογίζουν την απόστασή τους.

Προς το παρόν, ωστόσο, με τη συγκεκριμένη τεχνική, οι επιστήμονες έχουν στη διάθεσή τους μόνο δισδιάστατους χάρτες του σύμπαντος. Επομένως, χάρις στην DESI,θα αποκτήσουν ακόμη πιο ακριβείς μετρήσεις, για έναν τρισδιάστατο, πιο λεπτομερή και πιο εκτεταμένο χάρτη.

«Το πρότζεκτ συνιστά ένα μεγάλο άλμα», προσθέτει ο Κρις Μίλερ, αναπληρωτής καθηγητής στο πανεπιστήμιο. «Μέσα σε δύο δεκαετίες, περάσαμε από την καταγραφή του φάσματος ενός γαλαξία στην ταυτόχρονη μελέτη 500. Ωστόσο, κάθε βράδυ το Mayall θα συλλέγει το φάσμα 5.000 νέων γαλαξιών ανά 12 λεπτά», καταλήγει.

http://www.naftemporiki.gr/story/948254/sta-skaria-enas-neos-anixneutis-gia-tin-eksixniasi-tis-skoteinis-energeias