Η αδιάστατη ηλικία του σύμπαντος: ένα αίνιγμα για την εποχή μας

Μια από τη πλέον αξιοσημείωτες επιτυχίες της αστροφυσικής τον προηγούμενο αιώνα ήταν η ανακάλυψη ότι η ηλικία του σύμπαντος όπως μετρήθηκε από το παλαιότερα άστρα του ήταν η ίδια με την ηλικία που εκτιμήθηκε με έναν εντελώς διαφορετικό τρόπο, από την απομάκρυνση των γαλαξιών.
Και οι δυο τρόποι βρήκαν εκπληκτικά μεγάλους χρόνους – δισεκατομμύρια χρόνια – παρέχοντας την καθησυχαστική επιβεβαίωση ότι και οι δυο ήταν στο σωστό δρόμο. Αλλά οι δυο τιμές δεν ήταν ακριβώς ίδιες και οι επιστήμονες πολύ γρήγορα συνειδητοποίησαν μια κύρια αντίφαση: Τα παλαιότερα άστρα ήταν πιο παλιά από το ίδιο το σύμπαν. Βελτιώσεις στις μετρήσεις και στα μοντέλα για να λυθεί αυτή η αντίφαση ήταν σε εξέλιξη μέχρι το 1998, οπόταν ανακαλύφθηκε η κοσμική επιτάχυνση. Απέδειξε, με μια απλή κίνηση, ότι το σύμπαν ήταν στην πραγματικότητα πολύ παλαιότερο από ότι θεωρείτο και ιδιαιτέρως ήταν παλαιότερο από ότι τα παλαιότερα άστρα.

Όμως στην ανακάλυψη υπήρξε ένας γρίφος: Η κίνηση του σύμπαντος καθορίζονταν από τη μάζα, της οποίας η βαρύτητα τείνει να επιβραδύνει την επέκταση και από την επιτάχυνση που το επιταχύνει. Καθώς το σύμπαν διογκώνεται, η μέση πυκνότητα της ύλης στο σύμπαν σταθερά μειώνεται με το χρόνο και έχει όλο και μικρότερες τιμές. Περιέργως, σήμερα συμβαίνει να έχει σχεδόν την ίδια τιμή (όταν εκφράστηκε στις ίδιες μονάδες) όπως η παράμετρος επιτάχυνση. Γιατί; Υπήρξε επίσης ένας δεύτερος γρίφος: Το θεωρητικό μέγεθος της παραμέτρου επιτάχυνσης θα μπορούσε να είναι σχεδόν οτιδήποτε. Πράγματι, βασικοί υπολογισμοί στη κβαντομηχανική υπονοούν ότι θα έπρεπε να είναι πολύ μεγαλύτερη από ότι είναι. Γιατί είναι τόσο μικρή όσο τη μετράμε είναι ένα μυστήριο.
Οι αστρονόμοι του Κέντρου Αστροφυσικής του Harvard, Arturo Avelino και Bob Kirshner δημοσίευσαν στις αρχές του μήνα μελέτη με την οποία εφιστούν την προσοχή σε έναν ακόμη γρίφο: Το σύμπαν δεν επεκτείνεται με σταθερό ρυθμό που ήταν η ανάμειξη αυτών των δυο παραγόντων. Για τα πρώτα εννέα δισεκατομμύρια χρόνια της κοσμικής εξέλιξης, κυριαρχούσε η συστολή και το σύμπαν βαθμιαία επιβράδυνε την επέκτασή του. Ωστόσο, καθώς η σχετική «βαρύτητα» της κοσμικής επιτάχυνσης μεγαλώνει με το χρόνο, έχει κυριαρχήσει για τα τελευταία πέντε δισεκατομμύρια χρόνια επιτάχυνσης και το σύμπαν επιτάχυνε την επέκτασή του.
Περιέργως, όμως, σήμερα το σύμπαν μοιάζει να είναι στον ίδιο δρόμο που θα είχε εάν επεκτεινόταν πάντα σταθερά με σταθερό ρυθμό (τον ρυθμό που απαιτείται για να αποτρέψει την τελική εκ νέου κατάρρευση). Παρόλο που ο γρίφος αυτός ακούγεται ελαφρώς παρόμοιος με τον αρχικό γρίφο, οι συγγραφείς περιγράφουν γιατί αυτός ο νέος γρίφος είναι στην πραγματικότητα διαφορετικός: Ζούμε (προφανώς) σε μια προνομιούχα εποχή, από αυτή όταν διατυπώθηκαν οι άλλοι γρίφοι.
Η εξήγηση (ή οι εξηγήσεις) για αυτούς τους γρίφους δεν είναι ακόμη γνωστή. Εάν ορισμένα ειδικά νέα είδη στοιχειωδών σωματίων υπάρχουν, υποστηρίζουν οι επιστήμονες, θα μπορούσαν να δώσουν την απάντηση, αλλά για τώρα το μόνο πράγμα που είναι βέβαιο είναι ότι απαιτούνται περισσότερες παρατηρησιακές έρευνες.

Πηγή: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics (CfA)  Egno.gr

Περισσότερα στη δημοσίευση: The dimensionless age of the Universe: a riddle for our time.