Νέα μελέτη υποστηρίζει ότι το Σύμπαν ξεκίνησε με δύο Big Bangs

08:12 19/11/2023 - Πηγή: Huffington Post Greece

Δύο κοσμολογικά μυστήρια συνεχίζουν να συναρπάζουν τους επιστήμονες και τους λάτρεις της επιστήμης. Το πρώτο είναι η λεπτομερής κατανόηση του πώς δημιουργήθηκε το Σύμπαν. Η δεύτερη είναι η φύση της σκοτεινής ύλης, μια ουσία που πιστεύεται ότι είναι πολύ πιο διαδεδομένη από όλα τα αστέρια και τους γαλαξίες στο Σύμπαν. Μια πρόσφατη εργασία διερευνά μια πιθανή περίπλοκη σύνδεση μεταξύ αυτών των δύο φαινομένων και προτείνει ότι η αρχή του Σύμπαντος περιελάμβανε όχι ένα, αλλά δύο, Big Bangs.

Για να κατανοήσουμε τις συνέπειες αυτής της ενδιαφέρουσας

νέας ιδέας, πρέπει πρώτα να εξετάσουμε την επικρατούσα κατανόηση τόσο της Big Bangs όσο και της σκοτεινής ύλης, αναφέρει το Big Think.

Στην αρχή

Σύμφωνα με την αποδεκτή θεωρία της αρχής του Σύμπαντος, ένα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου μετά την έναρξη του Σύμπαντος, υπήρξε μια περίοδος που ονομάζεται «inflation». Κατά τη διάρκεια του inflation, το Σύμπαν επεκτάθηκε πολύ γρήγορα - γρηγορότερα από την ταχύτητα του φωτός. Το inflation οδηγήθηκε από την ύπαρξη μιας μορφής ενέργειας που ονομάζεται «ενέργεια κενού». Ο inflation παρέμεινε μόνο για ένα πολύ μικρό χρονικό διάστημα, που διήρκεσε πολύ λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο, κατά τη διάρκεια του οποίου το ορατό μας Σύμπαν επεκτάθηκε από ένα μέγεθος μικρότερο από ένα άτομο σε περίπου το μέγεθος ενός γηπέδου ποδοσφαίρου.

Καθώς τελείωσε η περίοδος inflation, η ενέργεια που οδήγησε στη διαστολή άλλαξε μορφή και δημιούργησε την ύλη που εξελίχθηκε στο Σύμπαν που βλέπουμε σήμερα. Η στιγμή που το Σύμπαν μεταπήδησε από το να κυβερνάται από τον πληθωρισμό στο να γεμίσει με ένα ζεστό και πυκνό πλάσμα είναι η αρχή αυτού που οι επιστήμονες αποκαλούν Big Bang.

Το άλλο ενδιαφέρον φαινόμενο είναι η σκοτεινή ύλη, μια ουσία που, αν υπάρχει, εξηγεί κάποιες παρατηρούμενες αστρονομικές ανωμαλίες. Οι γαλαξίες, όπως και οι άνθρωποι, είναι φτιαγμένοι από «συνηθισμένη» ύλη και μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τους νόμους της φυσικής για να προβλέψουμε πώς πρέπει να κινηθούν. Ωστόσο, όταν οι αστρονόμοι μελετούν τους ουρανούς, βλέπουν κάποιες εκπλήξεις. Ένα παράδειγμα είναι ότι οι γαλαξίες περιστρέφονται ταχύτερα από το αναμενόμενο. Ένα δεύτερο παράδειγμα είναι ότι ορισμένα σμήνη γαλαξιών δεν θα έπρεπε να υπάρχουν, καθώς μεμονωμένοι γαλαξίες κινούνται τόσο γρήγορα που θα πρέπει να ξεφύγουν από τη βαρυτική έλξη των γειτόνων τους.

Ενώ υπάρχουν αρκετές πιθανές εξηγήσεις για αυτά και άλλα αστρονομικά μυστήρια, οι περισσότεροι επιστήμονες πιστεύουν ότι εκτός από την ορατή ύλη των αστεριών και των γαλαξιών, υπάρχει μια άλλη μορφή ύλης, που ονομάζεται σκοτεινή ύλη. Εάν υπάρχει σκοτεινή ύλη, είναι πέντε φορές πιο διαδεδομένη από τη συνηθισμένη ύλη και αυτή η πρόσθετη μάζα ασκεί πρόσθετη βαρύτητα, πράγμα που σημαίνει ότι οι γαλαξίες μπορούν να περιστρέφονται γρηγορότερα και να κινούνται πιο γρήγορα από το αναμενόμενο.

Ο μόνος τρόπος με τον οποίο οι ερευνητές έχουν συμπεράνει την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης είναι από το πώς επηρεάζει την κοντινή συνηθισμένη ύλη μέσω της βαρυτικής έλξης. Δεν υπάρχει καμία απόδειξη ότι η σκοτεινή ύλη αλληλεπιδρά με οποιονδήποτε άλλο τρόπο.

Δύο Big Bangs

Στην επικρατούσα θεωρία της προέλευσης του Σύμπαντος, τόσο η ύλη όσο και η σκοτεινή ύλη δημιουργήθηκαν ταυτόχρονα, λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο μετά την έναρξη του Σύμπαντος. Ουσιαστικά, θεωρείται ότι μια σειρά βημάτων μετέτρεψε την ενέργεια που διέπει τον πληθωρισμό σε ύλη και σκοτεινή ύλη.

Ωστόσο, η νέα μελέτη εγείρει μια διαφορετική πιθανότητα. Δεδομένου ότι η ύλη και η σκοτεινή ύλη αλληλεπιδρούν μόνο μέσω της βαρύτητας, ίσως δεν εμφανίστηκαν ταυτόχρονα στο πρώιμο Σύμπαν. Αυτή η μελέτη υποδηλώνει ότι ενώ η ενέργεια του Inflation τελικά μετατράπηκε σε ύλη, η σκοτεινή ύλη μπορεί να είχε διαφορετική προέλευση. Στη νέα θεωρία, υπήρχε μια δεύτερη μορφή ενέργειας, παρόμοια με την ενέργεια κενού που προκάλεσε Inflation, αλλά αυτή η νέα ενέργεια ήταν η σκοτεινή ενέργεια κενού, η οποία έγινε η προέλευση της σκοτεινής ύλης.

Εάν είναι αλήθεια ότι η συνηθισμένη ενέργεια κενού και η σκοτεινή ενέργεια κενού είναι διαφορετικές, δεν είναι απαραίτητο να μετατρέπονται ταυτόχρονα σε σωματίδια. H νέα θεωρία προτείνει ότι αντί να δημιουργηθεί ένα κλάσμα του δευτερολέπτου μετά την έναρξη του Σύμπαντος, η σκοτεινή ενέργεια κενού θα μπορούσε να έχει δημιουργήσει σωματίδια σκοτεινής ύλης ακόμη και ένα μήνα αργότερα. Αυτό εξακολουθεί να είναι ένα σύντομο χρονικό διάστημα σε σύγκριση με τη διάρκεια ζωής του Σύμπαντος, αλλά ένα μεγάλο χρονικό διάστημα σε σύγκριση με τις χρονικές κλίμακες που εμπλέκονται στη σωματιδιακή φυσική.

Δοκιμάζοντας την ιδέα

Μπορεί αυτή η νέα ιδέα να δοκιμαστεί; Εάν η σκοτεινή ύλη και η ύλη αλληλεπιδρούν μόνο μέσω της βαρύτητας, τα δεκάδες πειράματα σκοτεινής ύλης που βρίσκονται σε εξέλιξη θα αποτύχουν. Όλα εξαρτώνται από τη σκοτεινή ύλη και τη ύλη που βιώνουν κάποιο είδος αλληλεπίδρασης πέρα από τη βαρύτητα. Έτσι, αν αυτή η νέα θεωρία είναι σωστή, αυτό θα ήταν απογοητευτικό.

Ωστόσο, όταν η ενέργεια του σκοτεινού κενού μετατράπηκε σε σωματίδια σκοτεινής ύλης, αυτή η αλλαγή ενέργειας θα είχε κλονίσει τη δομή του χώρου και του χρόνου, δημιουργώντας βαρυτικά κύματα που θα γέμιζαν το Σύμπαν. Μεταφορικά τουλάχιστον, αυτό φαίνεται να είναι ένα «βουητό» στη δομή του χώρου.

Πολύ ακριβή πειράματα έχουν ήδη αναφέρει την ανίχνευση ενός κοσμικού βουητού, αλλά απαιτείται λίγη προσοχή. Υπάρχουν πολλά αστρονομικά φαινόμενα που μπορούν να δημιουργήσουν ένα παρόμοιο βουητό. Έτσι, η πρόσφατη ανίχνευση δεν αποτελεί επιβεβαίωση αυτής της νέας θεωρίας. Αυτό θα απαιτήσει περισσότερα δεδομένα και πολύ πιο εξελιγμένη ανάλυση. Ωστόσο, το γεγονός ότι υπάρχουν εγκαταστάσεις που μπορούν να ανιχνεύσουν το σωστό είδος βαρυτικών κυμάτων μας δίνει την ελπίδα ότι οι ερευνητές θα είναι σε θέση να επιβεβαιώσουν ή να διαψεύσουν αυτή την ιδέα μέσα σε λίγα χρόνια.

Πηγή: Big Think

Related...Ανακαλύφθηκε η αρχαιότερη μαύρη τρύπα - Σχηματίστηκε μόλις 470 εκατ. χρόνια μετά το Big BangΕπιστήμονες κοντά στην επίλυση του μυστηρίου της αντιύληςΑστρονόμοι «έπιασαν» ραδιοσήμα από γαλαξία που βρίσκεται 8,8 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά