Ο γαλαξίας μας βρίσκεται μέσα σε μια τεράστια φούσκα όπου υπάρχει μικρή ύλη

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2023-12-16 16:02

Μπορεί να ζούμε σε μια φούσκα. Αλλά αυτό δεν είναι σχεδόν το πιο περίεργο πράγμα που έχετε ακούσει για το σύμπαν μας. Τώρα, ανάμεσα στις μυριάδες θεωρίες και υποθέσεις, έχει προκύψει μια άλλη. Η νέα μελέτη είναι μια προσπάθεια επίλυσης ενός από τα πιο δύσκολα μυστήρια της σύγχρονης φυσικής: γιατί οι μετρήσεις μας για τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος δεν έχουν νόημα;

Σύμφωνα με τους συντάκτες του άρθρου, η απλούστερη εξήγηση είναι ότι ο γαλαξίας μας βρίσκεται σε μια περιοχή χαμηλής πυκνότητας του Σύμπαντος - πράγμα που σημαίνει ότι το μεγαλύτερο μέρος του χώρου που μπορούμε να δούμε καθαρά μέσω των τηλεσκοπίων είναι μέρος μιας γιγαντιαίας φυσαλίδας. Και αυτή η ανωμαλία, γράφουν οι ερευνητές, είναι πιθανό να παρεμβαίνει στις μετρήσεις της σταθεράς Hubble - της σταθεράς που χρησιμοποιείται για να περιγράψει τη διαστολή του σύμπαντος.

Πώς αναπτύχθηκε το σύμπαν;

Προσπαθήστε να φανταστείτε πώς θα ήταν η φούσκα στην κλίμακα του σύμπαντος. Αυτό είναι αρκετά δύσκολο, καθώς το μεγαλύτερο μέρος του διαστήματος είναι το διάστημα, με μια χούφτα γαλαξιών και αστέρια διάσπαρτα στο κενό. Αλλά ακριβώς όπως οι περιοχές στο παρατηρήσιμο Σύμπαν, όπου η ύλη είναι πυκνά συσσωματωμένη ή, αντίθετα, βρίσκεται μακριά το ένα από το άλλο, τα αστέρια και οι γαλαξίες συγκεντρώνονται μαζί με διαφορετικές πυκνότητες σε διαφορετικά μέρη του σύμπαντος.

Η ακτινοβολία υποβάθρου (ή η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων) - αυτή η θερμική ακτινοβολία που σχηματίστηκε στο πρώιμο Σύμπαν και το γεμίζει ομοιόμορφα - επιτρέπει στους επιστήμονες να προσδιορίσουν με σχεδόν τέλεια ακρίβεια την ομοιόμορφη θερμοκρασία του Σύμπαντος γύρω μας. Σήμερα γνωρίζουμε ότι αυτή η θερμοκρασία είναι 2,7 Κ (το Kelvin είναι μια κλίμακα θερμοκρασίας, όπου οι 0 βαθμοί είναι απόλυτο μηδέν). Ωστόσο, σύμφωνα με το Space.com, με μια πιο προσεκτική εξέταση, μπορείτε να δείτε μικρές διακυμάνσεις σε αυτή τη θερμοκρασία. Τα μοντέλα για το πώς έχει εξελιχθεί το σύμπαν με την πάροδο του χρόνου υποδηλώνουν ότι αυτές οι μικροσκοπικές ασυνέπειες θα προκαλούσαν τελικά περισσότερο ή λιγότερο πυκνές περιοχές του διαστήματος. Και αυτού του είδους οι περιοχές χαμηλής πυκνότητας θα ήταν υπεραρκετές για να παραμορφώσουν τις μετρήσεις της σταθεράς Hubble με τον τρόπο που συμβαίνει αυτή τη στιγμή.

Το απόλυτο μηδέν είναι ένας όρος που σημαίνει την πλήρη διακοπή της κίνησης των μορίων. Δεν είναι δυνατή η επίτευξη θερμοκρασιών απόλυτο μηδέν. Το 1995, ο Eric Cornell και ο Carl Wiemann προσπάθησαν να το κάνουν αυτό, αλλά όταν τα άτομα ρουβιδίου ψύχθηκαν, δεν τα κατάφεραν. Γι' αυτό η μονάδα μεταβολής της θερμοκρασίας στο Kelvin δεν έχει αρνητικές τιμές.

Πώς μετριέται η σταθερά Hubble;

Σήμερα υπάρχουν δύο κύριοι τρόποι μέτρησης της σταθεράς Hubble. Το ένα βασίζεται σε εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις του CMB, το οποίο φαίνεται να είναι ομοιόμορφο σε όλο το σύμπαν μας από τότε που σχηματίστηκε λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Ένας άλλος τρόπος βασίζεται σε σουπερνόβα και παλλόμενα μεταβλητά αστέρια σε κοντινούς γαλαξίες γνωστούς ως Κηφείδες. Θυμηθείτε ότι οι Κηφείδες και οι σουπερνόβα έχουν ιδιότητες που καθιστούν δυνατό να προσδιορίσουμε με ακρίβεια πόσο μακριά βρίσκονται από τη Γη και με ποια ταχύτητα απομακρύνονται από εμάς. Οι αστρονόμοι τα χρησιμοποίησαν για να φτιάξουν μια «σκάλα απόστασης» σε διάφορα ορόσημα στο παρατηρήσιμο σύμπαν. Η ίδια «σκάλα» χρησιμοποιήθηκε από τους επιστήμονες για την εξαγωγή της σταθεράς Hubble. Αλλά καθώς οι μετρήσεις των Κηφείδων και του CMB έχουν γίνει πιο ακριβείς την τελευταία δεκαετία, έχει γίνει σαφές ότι τα δεδομένα δεν συγκλίνουν. Και η παρουσία διαφορετικών απαντήσεων συνήθως σημαίνει ότι υπάρχει κάτι που δεν γνωρίζουμε.

Έτσι, στην πραγματικότητα, δεν πρόκειται μόνο για την κατανόηση του τρέχοντος ρυθμού διαστολής του Σύμπαντος, αλλά και για την κατανόηση του τρόπου με τον οποίο αναπτύχθηκε και επεκτάθηκε το Σύμπαν και τι συνέβαινε με τον χωροχρόνο όλο αυτό το διάστημα.

Γαλαξίες σε μια φούσκα

Μερικοί φυσικοί πιστεύουν ότι υπάρχει κάποιο είδος «νέας φυσικής» που καθορίζει την ανισορροπία - κάτι στο σύμπαν που δεν καταλαβαίνουμε και αυτός είναι ο λόγος για την απροσδόκητη συμπεριφορά των διαστημικών αντικειμένων. Σύμφωνα με τον συγγραφέα της μελέτης Lucas Lombrizer, μια νέα φυσική θα ήταν μια πολύ συναρπαστική λύση για τη σταθερά Hubble, αλλά συνήθως συνεπάγεται ένα πιο περίπλοκο μοντέλο που απαιτεί σαφή στοιχεία και πρέπει να υποστηρίζεται από ανεξάρτητες μετρήσεις. Άλλοι επιστήμονες πιστεύουν ότι το πρόβλημα βρίσκεται στους υπολογισμούς μας.

Η λύση, που προτείνεται σε ένα νέο άρθρο που θα δημοσιευθεί στο Physics Letters B τον Απρίλιο του 2020, είναι να υποθέσουμε ότι ολόκληρος ο γαλαξίας μας, καθώς και αρκετές χιλιάδες κοντινοί γαλαξίες, βρίσκονται σε μια φυσαλίδα όπου υπάρχει μικρή ύλη - αστέρια, αέρια και σκόνη σύννεφα. Σύμφωνα με τον συγγραφέα της μελέτης, μια φυσαλίδα με διάμετρο 250 εκατομμυρίων ετών φωτός, που περιέχει περίπου τη μισή πυκνότητα του υπόλοιπου σύμπαντος, θα μπορούσε να συμβιβάσει διαφορετικά στοιχεία για τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος.