Ανατρέπονται οι προβλέψεις για τη μοίρα του Σύμπαντος – Νέα δεδομένα για τη σκοτεινή ενέργεια

Η θεωρία που προβλέπει ότι το Σύμπαν θα διαστέλλεται για πάντα δείχνει να αποδυναμώνεται από μεγάλη μελέτη που υποδεικνύει ότι η σκοτεινή ενέργεια, η μυστηριώδης δύναμη που προκαλεί την επιταχυνόμενη διαστολή, μπορεί να εξασθενίζει με την πάροδο του χρόνου αντί να μένει σταθερή.

Η πεποίθηση του Άλμπερτ Αϊνστάιν ότι το Σύμπαν είναι στατικό ανατράπηκε τη δεκαετία του 1930 με την ανακάλυψη ότι οι γαλαξίες απομακρύνονται ο ένας από τον άλλο. Μια εξίσου μεγάλη έκπληξη ήρθε το 1998, όταν έγινε αντιληπτό ότι το Σύμπαν διαστέλλεται όλο και ταχύτερα, παρά την έλξη της βαρύτητας που θα αναμενόταν να επιβραδύνει τη διόγκωση.

Η επιταχυνόμενη διαστολή αποδίδεται σήμερα στη σκοτεινή ενέργεια, μια υποθετική μορφή ενέργειας που διατρέχει όλο τον χώρο χωρίς να αραιώνεται καθώς το Σύμπαν μεγαλώνει. Η φύση της παραμένει εντελώς άγνωστη, ένα σημαντικό κενό στην κοσμολογία, δεδομένου ότι το μυστηριώδες αυτό συστατικό αντιστοιχεί στο 70% του περιεχομένου του Σύμπαντος.

Οι πρώτες ενδείξεις ότι η σκοτεινή ενέργεια δεν είναι σταθερή στον χρόνο ήρθαν πέρυσι με δεδομένα από τον πρώτο χρόνο λειτουργίας του DESI, ενός εξειδικευμένου τηλεσκοπίου στην Αριζόνα που μετρά με ακρίβεια τις αποστάσεις και ταχύτητες εκατομμυρίων μακρινών γαλαξιών. Νέα δεδομένα της ερευνητικής κοινοπραξίας, τα οποία καλύπτουν τρία χρόνια λειτουργίας, δείχνουν να επιβεβαιώνουν τις υποψίες ότι η σκοτεινή ενέργεια εξασθενίζει.

«Πιστεύω ότι οι συνέπειες για την Κοσμολογία θα είναι βαθιές» σχολίασε στο περιοδικό Science ο Μπούβνες Τζέιν του Πανεπιστημίου της Πενσιλβάνια.

Τα αποτελέσματα «πετάνε το γάντι στους φυσικούς προκειμένου να τα εξηγήσουν» είπε στο περιοδικό Nature η Κάθριν Χέιμανς του Πανεπιστημίου του Εδιμβούργου.

Τα νέα δεδομένα προέρχονται από το τηλεσκόπιο DESI στην έρημο Σονόρα της Αριζόνας (DESI)

Διαστολή και συστολή

Τα νέα δεδομένα, τα οποία περιγράφονται σε μια σειρά μελετών και παρουσιάστηκαν επίσης σε συνέδριο της Αμερικανικής Φυσικής Ιστορίας, δεν επαρκούν για να αποδείξουν πέραν πάσης αμφιβολίας ότι η σκοτεινή ενέργεια δεν είναι σταθερή. Για να γίνει αυτό απαιτούνται ακόμα περίπου τρία χρόνια παρατηρήσεων, είπαν οι ερευνητές.

Με βάση τα ως τώρα δεδομένα, πάντως, η πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας –η ποσότητα ανά κυβικό μέτρο χώρου- είναι σήμερα περίπου 10% μικρότερη από ό,τι πριν από 4,5 δισ. χρόνια.

Αν όμως η σκοτεινή ενέργεια μειώνεται με τον χρόνο, το Σύμπαν θα μπορούσε μια μέρα να σταματήσει να διαστέλλεται ή ακόμα και να αρχίσει να συρρικνώνεται μέχρι να καταρρεύσει, εξήγησε στο Associated Press ο Μουσταφά Ίσακ-Μπουσάκι του Πανεπιστημίου του Τέξας στο Ντάλας.

Εφόσον το αναπάντεχο εύρημα επιβεβαιωθεί, οι φυσικοί θα πρέπει να επανεξετάσουν το στάνταρτ μοντέλο της Κοσμολογίας για την εξέλιξη του Σύμπαντος, ένα μοντέλο που βασίζεται στη γενική σχετικότητα του Αϊνστάιν, τη θεωρία που περιγράφει τη βαρύτητα.

Σε αυτό τον τρισδιάστατο χάρτη του Σύμπαντος που δημιούργησε το DESI, κάθε κουκκίδα αντιστοιχεί σε έναν γαλαξία (DESI/Ronald Proctor/NOIRLab)

Κοσμολογική σταθερά

Ο Αϊνστάιν δεν γνώριζε την ύπαρξη της σκοτεινής ενέργειας. Θέλοντας να κρατήσει το Σύμπαν στατικό, εισήγαγε στη θεωρία του τη λεγόμενη κοσμολογική σταθερά (Λ), η οποία δρα αντίθετα από τη βαρύτητα και εμποδίζει τη συρρίκνωση του Σύμπαντος.

Πολλοί φυσικοί πιστεύουν σήμερα ότι η σκοτεινή ενέργεια είναι η κοσμολογική σταθερά, μια εγγενής ιδιότητα του χωροχρόνου. Τα νέα δεδομένα δείχνουν να ανατρέπουν αυτή την πεποίθηση.

«Το εύρημα του DESI ότι η σκοτεινή ενέργεια εξελίσσεται στον χρόνο και δεν είναι η κοσμολογική σταθερά αποτελεί πιθανότατα το σημαντικότερο αποτέλεσμα για την κοσμική διαστολή από την ανακάλυψή της το 1998» δήλωσε στο Reuters ο Ίσακ-Μπουσάκι.

«Το νέο και αναπάντεχο αποτέλεσμα είναι πιθανό να αλλάξει το μέλλον της Κοσμολογίας και την εικόνα μας για το καθιερωμένο μοντέλο».

Η σταθερότητα ή μη της σκοτεινής ενέργειας δεν είναι πάντως το μόνο μεγάλο ερώτημα όσον αφορά τη διαστολή του Σύμπαντος. Ένα άλλο μεγάλο ζήτημα που καλούνται να λύσουν οι φυσικοί είναι οι διαφορετικές εκτιμήσεις της ταχύτητας με την οποία διαστέλλεται το Σύμπαν, μια διαφωνία που έχει γίνει γνωστή ως «Hubble Tension».

Πρόσφατες παρατηρήσεις του διαστημικού τηλεσκοπίου James Webb έδειξαν ότι ο ρυθμός διαστολής του Σύμπαντος είναι περίπου 8% μεγαλύτερος από ό,τι θα περίμενε κανείς με βάση όσα γνωρίζουμε για τις αρχικές συνθήκες μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Περισσότερα δεδομένα για το χρονικό της εξέλιξης του Σύμπαντος αναμένονται τώρα από το ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Euclid που εκτοξεύτηκε το 2023, καθώς και από το Παρατηρητήριο Vera Rubin που ολοκληρώνεται φέτος στη Χιλή.

Μέχρι τότε, το μεγάλο μυστήριο παραμένει.