Η σκοτεινή δύναμη των εξωγήινων (vid)

Μια ομάδα επιστημόνων που μελετούν τη μυστηριώδης δύναμη που λέγεται σκοτεινή ενέργεια, πιστεύουν ότι υπάρχει εξωγήινη ζωή σε άλλα σύμπαντα.

Στιγμιότυπο από προσομοίωση του Lyman-alpha blob (LAB). Το LAB είναι ένα γιγαντιαίο νέφος αερίων νότια του αστερισμού του Υδροχόου. Η εικόνα δείχνει την κατανομή των αερίων μέσω του φωτοστέφανου της σκοτεινής ύλης. Τα χρώματα έχουν ρυθμιστεί έτσι ώστε το ψυχρό αέριο (κυρίως ουδέτερο υδρογόνο) να φαίνεται κόκκινο και το θερμό αέριο να φαίνεται λευκό. Photo: J. Geach / D. Narayanan / R. Crain. Πηγή: Supplied

ΑΝ ΚΑΙ ζούμε σε ένα στερεό σύμπαν από συμπαγή και αδιαπέραστη ύλη, που τη συνθέτουν πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια, μαθαίνουμε με έκπληξη ότι η ύλη και τα άτομα που την αποτελούν αντιπροσωπεύουν μόνο το 4% του κόσμου μας. Το υπόλοιπο 96% αποτελείται από ορισμένες ανεξιχνίαστες ακόμα μορφές μάζας και ενέργειας, στις οποίες έχουμε δώσει ονόματα όπως σκοτεινή ύλη, σκοτεινή ενέργεια, σκοτεινή βαρύτητα, σωματίδια-φαντάσματα και άλλα τέτοια εξωτικά.

Τι είναι όμως σκοτεινή ύλη;

Σκοτεινή ονομάζουμε την ύλη που πρέπει να υπάρχει στο σύμπαν για να εξηγήσουμε την κίνηση των άστρων και των γαλαξιών, αλλά που δεν μπορούμε να την παρατηρήσουμε επειδή δεν έχει ακτινοβολία. Η σκοτεινή ύλη είναι ψυχρή, δηλαδή αποτελείται από σωματίδια με μεγάλη μάζα και μικρή κινητική ενέργεια.

Αφού δεν μπορούμε να τη δούμε, πώς ξέρουμε ότι υπάρχει;

Παρ’ όλο που δεν μπορούμε να δούμε την σκοτεινή ύλη, εύκολα αντιλαμβανόμαστε την ύπαρξή της. Αν παρατηρήσουμε την κίνηση των γαλαξιών στο σύνολό τους, την ταχύτητα με την οποία απομακρύνονται σ’ ένα συνεχώς διαστελλόμενο σύμπαν, αμέσως καταλαβαίνουμε ότι πρέπει να υπάρχει πολύ περισσότερη ύλη απ’ όση βλέπουμε.

Αυτή η ύλη παίζει τεράστιο κοσμολογικό ρόλο επειδή μπορεί να καθορίσει το μέλλον του σύμπαντος. Δηλαδή αν η ύλη αυτή έχει μια οριακή τιμή, ίσως τελικά κάποτε να σταματήσει τη διαστολή του σύμπαντος και να αρχίσει να το συστέλλει.

Όμως αυτή την στιγμή το σύμπαν επιταχύνει την διαστολή του. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει ένα είδος σκοτεινής ενέργειας, η οποία συμβάλλει στη διαστολή.

Σκοτεινοί αστέρες, Σκοτεινή Ύλη, σκοτεινή ενέργεια, σκοτεινή κοσμολογική εποχή. Αυτά υποστηρίζει η σύγχρονη φυσική ότι είναι τα βασικά συστατικά της άλλης, αόρατης πλευράς του σύμπαντος. Θεωρείται μάλιστα βέβαιο ότι η συνήθης ορατή ύλη, αυτή που συγκροτεί τη Γη, τη Σελήνη, τα αστέρια και τα σώματά μας, αποτελεί ένα μικρό μόνο μέρος της συνολικής μάζας του σύμπαντος, ενώ η ανεξιχνίαστη, σκοτεινή ύλη και ενέργεια καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος της.

Το πιο κατανοητό και γνωστό παράδειγμα σκοτεινής ύλης είναι οι μαύρες τρύπες.

Μελετώντας μαύρες τρύπες στο κέντρο του γαλαξία μας και σε άλλους γαλαξίες, μπορούμε να καταλήξουμε στο συμπέρασμα ότι οι μάζες τους είναι συνδεδεμένες με τους τύπους και τις μάζες των αντίστοιχων γαλαξιών.

Αυτό υποδηλώνει δύο πράγματα: ή ότι η μαύρη τρύπα ενός γαλαξία γνωρίζει την δομή του ή ότι ο γαλαξίας γνωρίζει τις ιδιότητες της μαύρης τρύπας.

Το βίντεο που ακολουθεί, από το Ινστιτούτο Μαξ Πλανκ, δείχνει την επέκταση του σύμπαντος σε Μεγαπαρσέκ ανά ώρα (Mpc/h). Το παρσέκ είναι μονάδα μέτρησης αποστάσεων στην αστρονομία. Αντιστοιχεί σε 3,26 έτη φωτός, ή 30,9 τρισεκατομύρια (3,09×1013 ) χιλιόμετρα. Ένα μεγαπαρσέκ είναι περίπου 3,3 εκατομμύρια έτη φωτός.

Το σύμπαν διαστέλλεται με ταχύτητα 71,9 συν/πλην 2,7 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανά μεγαπαρσέκ. Φυσικά στο βίντεο βλέπουμε ένα μικρό μέρος του. Το μοβ χρώμα αντιπροσωπεύει τη σκοτεινή ύλη.

Πώς όμως συνδέεται η εξωγήινη ζωή με την σκοτεινή ενέργεια;

Σύμφωνα με την κρατούσα θεωρία, το σύμπαν μας έχει την τέλεια ποσότητα σκοτεινής ενέργειας, η οποία δρα ενάντια στη βαρύτητα και κάνει το σύμπαν να επεκτείνεται με επιταχυνόμενο ρυθμό.

Και καθώς ο δικός μας κόσμος αντιπροσωπεύει μόνο το 4% του συνόλου, η σκοτεινή ενέργεια πρέπει να έχει δημιουργήσει και άλλα σύμπαντα με κόσμους παρόμοιους με τον δικό μας.

Η θεωρία του πολυσύμπαντος εμφανίστηκε για πρώτη φορά στη δεκαετία του ’80, υπήρξε όμως αιτία έντονων διαφωνιών μεταξύ των φυσικών.

Επικριτές όπως οι Ντέιβιντ Γκρος, Πολ Στάινχαρντ και Πολ Ντέιβις υποστήριξαν ότι το ερώτημα για το πολυσύμπαν είναι φιλοσοφικό και όχι επιστημονικό, και ότι η υπόθεση για το πολυσύμπαν είναι επιβλαβής και ψευδοεπιστημονική.

Τώρα ομάδα φυσικών υπό τον καθηγητή Ρίτσαρντ Μπάουερ (Richard Bower) του Ινστιτούτου Υπολογιστικής Κοσμολογίας του Πανεπιστημίου του Ντάραμ, στη βόρεια Αγγλία, χρησιμοποιώντας γιγαντιαίες προσομοιώσεις σε υπολογιστές κατάφερε να δείξει ότι, αν υπάρχουν άλλα σύμπαντα, τότε είναι εξίσου δυνατό να φιλοξενήσουν ζωή όπως είναι η δική μας, ή και πιο προχωρημένη.

Τα ευρήματά τους δημοσιεύτηκαν σε δύο συγγενικές εργασίες στην επιθεώρηση Monthly Notices της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας. Η μια εργασία έχει τίτλο “The three phases of galaxy formation” και η άλλη “The impact of dark energy on galaxy formation. What does the future of our Universe hold?”.

Στις προσομοιώσεις οι επιστήμονες ανακάλυψαν –πέρα από τον καθοριστικό ρόλο που παίζει η σκοτεινή ενέργεια στον σχηματισμό των άστρων και των γαλαξιών– ότι σύμπαντα με πολλή περισσότερη σκοτεινή ενέργεια από τη δική μας μπορούν να σχηματίσουν επιτυχώς άστρα και κόσμους. Το ίδιο όμως μπορεί να συμβεί και με πολύ λιγότερη. Το ερώτημα επομένως είναι: γιατί υπάρχει η συγκεκριμένη ποσότητα σκοτεινής ενέργειας στο δικό μας σύμπαν;

Σε ένα παράλληλο σύμπαν, μπορεί να υπάρχει ένας άλλος εαυτός μας, με διαφορετικές δυνατότητες, στον οποίο συμβαίνουν διαφορετικά πράγματα απ’ ότι σε εμάς εδώ. Image: Supplied

«Νομίζω ότι θα πρέπει να βρούμε έναν νέο νόμο της φυσικής για να εξηγήσουμε αυτή την περίεργη ιδιότητα του σύμπαντος μας», λέει ο καθηγητής Μπάουερ.

Οι προσομοιώσεις τους δημιουργήθηκαν χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα EAGLE (Evolution and Assembly of Galaxies and their Environments = Εξέλιξη και Συγκέντρωση των Γαλαξιών και του Περιβάλλοντός τους), ένα από τα πιο ρεαλιστικά προγράμματα χαρτογράφησης του παρατηρούμενου σύμπαντος.

Η ευρέως αποδεκτή θεωρία του πληθωριστικού σύμπαντος ισχυρίζεται ότι το σύμπαν μας προέκυψε από μια σύντομη έκρηξη και έκτοτε επεκτείνεται με ταχείς ρυθμούς.

Αυτό μπορεί να σημαίνει δύο πράγματα: α) ότι το σύμπαν θα συνεχίσει να εξαπλώνεται επ’ άπειρον, και β) ότι σε ορισμένα τμήματα δημιουργεί διαφορετικούς κόσμους.

Με αυτό τον τρόπο δημιουργεί πολλαπλά σύμπαντα, ή άλλους κόσμους, που βρίσκονται σε άλλες διαστάσεις, δηλαδή παράλληλους κόσμους ή εναλλακτικές πραγματικότητες. Και όχι ένα ή δύο, αλλά μια ατελείωτη σειρά συμπάντων σαν το δικό μας, γεμάτα με πλανήτες όπως η Γη, κοινωνίες, ακόμη και άτομα που μας μοιάζουν.

youmagazine

Η ΑΠΟΚΑΛΥΨΗ ΤΟΥ ΕΝΑΤΟΥ ΚΥΜΑΤΟΣ