Προβολή βάθους πεδίου Hubble. Πιστωτική εικόνα: Χαμπλ. Κάντε κλικ για μεγέθυνση.
Οι κοσμολόγοι από το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον ανακοίνωσαν μια νέα μέθοδο για να κατανοήσουν γιατί επιταχύνεται η επέκταση του σύμπαντος. Η προτεινόμενη τεχνική θα είναι σε θέση να προσδιορίσει εάν η κοσμική επιτάχυνση οφείλεται σε μια ακόμη άγνωστη μορφή Σκοτεινής Ενέργειας στο σύμπαν ή εάν αποτελεί υπογραφή μιας ανάλυσης της θεωρίας της Γενικής Σχετικότητας του Αϊνστάιν σε πολύ μεγάλες κλίμακες του σύμπαντος. Το αποτέλεσμα παρουσιάζεται σήμερα από τον κύριο ερευνητή, Dr. Mustapha Ishak-Boushaki, ερευνητικό συνεργάτη στο Πανεπιστήμιο του Princeton στο Νιου Τζέρσεϋ, στη συνάντηση της Καναδικής Αστρονομικής Εταιρείας στο Μόντρεαλ, QC.
«Η επιταχυνόμενη επέκταση του σύμπαντος αποτελεί ένα από τα πιο ενδιαφέροντα και προκλητικά προβλήματα στην αστροφυσική. Επιπλέον, σχετίζεται με προβλήματα σε πολλούς άλλους τομείς της φυσικής. Το ερευνητικό μας έργο επικεντρώνεται στον περιορισμό διαφορετικών πιθανών αιτίων αυτής της επιτάχυνσης. " λέει ο Δρ Ishak-Boushaki.
Κατά τα τελευταία 8 χρόνια, αρκετές ανεξάρτητες αστρονομικές παρατηρήσεις έχουν δείξει ότι η επέκταση του σύμπαντος έχει εισέλθει σε μια φάση επιτάχυνσης. Η ανακάλυψη αυτής της επιτάχυνσης ήρθε ως έκπληξη για τους αστροφυσικούς που περίμεναν να μετρήσουν την επιβράδυνση της επέκτασης που προκαλείται από τη βαρυτική έλξη της συνηθισμένης ύλης στο σύμπαν.
Προκειμένου να εξηγήσουν την κοσμική επιτάχυνση, οι θεωρητικοί κοσμολόγοι εισήγαγαν την έννοια ενός νέου ενεργειακού συστατικού που θα αποτελούσε τα δύο τρίτα της συνολικής ενεργειακής πυκνότητας του σύμπαντος και αυτό είναι βαρυτικά αποκρουστικό παρά ελκυστικό. Αυτό το στοιχείο έχει ονομαστεί Dark Energy.
Είναι η σκοτεινή ενέργεια πραγματική; «Δεν ξέρουμε», σχολιάζει ο καθηγητής David Spergel από το Princeton. «Θα μπορούσε να είναι μια εντελώς νέα μορφή ενέργειας ή η παρατήρηση της αποτυχίας της θεωρίας του Einstein για τη Γενική Σχετικότητα. Σε κάθε περίπτωση, η ύπαρξή του θα έχει βαθύ αντίκτυπο στην κατανόηση του χώρου και του χρόνου. Στόχος μας είναι να μπορούμε να διακρίνουμε τις δύο περιπτώσεις. "
Η απλούστερη περίπτωση της Σκοτεινής Ενέργειας είναι η κοσμολογική σταθερά που ο Αϊνστάιν εισήγαγε πριν από 80 χρόνια για να συνδυάσει τη θεωρία της Γενικής Σχετικότητας με την προκατάληψή του ότι το σύμπαν είναι στατικό. Έπρεπε να αποσύρει την κοσμολογική σταθερά λίγα χρόνια αργότερα όταν ανακαλύφθηκε η επέκταση του σύμπαντος. Η ανακάλυψη της κοσμικής επιτάχυνσης αναβίωσε τη συζήτηση για την κοσμολογική σταθερά σε ένα νέο πλαίσιο.
Μια άλλη θεμελιωδώς διαφορετική πιθανότητα είναι ότι η κοσμική επιτάχυνση είναι μια υπογραφή μιας νέας θεωρίας της βαρύτητας που εισέρχεται σε πολύ μεγάλες κλίμακες του σύμπαντος παρά στο προϊόν της Σκοτεινής Ενέργειας. Μερικά από τα πρόσφατα προτεινόμενα τροποποιημένα μοντέλα βαρύτητας εμπνέονται από τη θεωρία Superstring και την υπερδιάστατη φυσική.
Θα μπορούσαμε να κάνουμε διάκριση μεταξύ αυτών των δύο δυνατοτήτων; Η προτεινόμενη διαδικασία δείχνει ότι η απάντηση είναι ναι. Η γενική ιδέα έχει ως εξής. Εάν η επιτάχυνση οφείλεται στη Σκοτεινή Ενέργεια, τότε το ιστορικό επέκτασης του σύμπαντος θα πρέπει να είναι συνεπές με τον ρυθμό με τον οποίο αναπτύσσονται τα σμήνη των γαλαξιών. Οι αποκλίσεις από αυτήν τη συνέπεια θα ήταν μια υπογραφή της διάσπασης της Γενικής Σχετικότητας σε πολύ μεγάλες κλίμακες του σύμπαντος. Η προτεινόμενη διαδικασία εφαρμόζει αυτήν την ιδέα συγκρίνοντας τους περιορισμούς που επιτεύχθηκαν στη Σκοτεινή Ενέργεια από διαφορετικούς κοσμολογικούς ανιχνευτές και επιτρέπει σε κάποιον να αναγνωρίσει σαφώς τυχόν ασυνέπειες.
Για παράδειγμα, ένα σύμπαν που περιγράφεται από μια 5-διάσταση τροποποιημένη θεωρία βαρύτητας εξετάστηκε σε αυτή τη μελέτη και αποδείχθηκε ότι η διαδικασία μπορεί να προσδιορίσει την υπογραφή αυτής της θεωρίας. Είναι σημαντικό ότι αποδείχθηκε ότι τα μελλοντικά αστρονομικά πειράματα μπορούν να διακρίνουν μεταξύ τροποποιημένων θεωριών βαρύτητας και μοντέλων σκοτεινής ενέργειας.
Η ερευνητική εργασία για τα αποτελέσματα που παρουσιάστηκε ήταν επικεφαλής της Dr. Mustapha Ishak-Boushaki σε συνεργασία με τον καθηγητή David Spergel, και οι δύο από το Τμήμα Αστροφυσικών Επιστημών του Πανεπιστημίου Princeton, και η Amol Upadhye, μεταπτυχιακός φοιτητής στο Τμήμα Φυσικής του Πανεπιστημίου του Πρίνστον.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων Princeton
