To Big Bang ζωντανεύει στα τηλεσκόπια – Εντοπίστηκαν αρχέγονες αναταράξεις στο χωροχρόνο

0
75

Βαρυτικά κύματα που εμφανίστηκαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang), το γενεσιουργό γεγονός του Σύμπαντός μας, υποστηρίζουν ότι ανακάλυψαν αμερικάνοι επιστήμονες που παρακολουθούν τις παρατηρήσεις του εξειδικευμένου τηλεσκοπίου BICEP στην Ανταρκτική.

Θεωρείται ότι η ανίχνευση των βαρυτικών κυμάτων, τα οποία χαρακτηρίζονται ως ρυτιδώσεις στον χωροχρόνο, δικαιώνει την «θεωρία του πληθωρισμού» του Άλμπερτ Αϊνστάιν, σύμφωνα με την οποία το νεογέννητο Σύμπαν πέρασε από μια φάση απότομης διόγκωσης. Πρόκειται για μια θεωρία που επιχειρεί να εξηγήσει την παρατηρούμενη ομοιογένεια του Σύμπαντος και η οποία είναι σήμερα αποδεκτή από τους περισσότερους κοσμολόγους και θεωρητικούς φυσικούς, χωρίς όμως να έχει αποδειχτεί.

Οι παρατηρήσεις του BICEP δεν έχουν υποβληθεί ακόμα για έλεγχο και δημοσίευση στον επιστημονικό Τύπο, έχουν όμως αναρτηθεί στην υπηρεσία προδημοσίευσης arXiv. Ωστόσο, οι ερευνητές αξιολογούν την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων με περισσότερο από πέντε σίγμα, το οποίο μεταφράζεται σε πιθανότητα αυτά να οφείλονται σε καθαρή τύχη σε μία στα 3,5 εκατομμύρια.

Τα συμπεράσματα των ερευνητών θα πρέπει να επιβεβαιωθούν, ωστόσο «η ομάδα [των ερευνητών] φαίνεται πολύ αξιόπιστη και αυτό που είδαν φαίνεται σαφές» σχολίασε στο New Scientist ο κορυφαίος φυσικός Άλαν Γκουθ του MIT, του οποίου η ομάδα πρότεινε τη θεωρία του πληθωρισμού τη δεκαετία του 1980.

—Τι είναι τα βαρυτικά κύματα

Τα βαρυτικά κύματα είναι θεωρητικές ρυτιδώσεις στο χωροχρόνο οι οποίες λαμβάνουν κυματοειδή μορφή με την ταχύτητα του φωτός. Η ύπαρξή τους προβλέφθηκε τo 1916 από τον Άλμπερτ Άινσταϊν ως συνέπεια της Γενικής Σχετικότητας, μέχρι σήμερα όμως δεν έχει επιβεβαιωθεί.

Βαρυτικά κύματα παράγονται θεωρητικά από επιταχυνόμενα αντικείμενα μεγάλης μάζας. Μπορούν για παράδειγμα να παραχθούν μαύρες τρύπες και άστρα νετρονίων που κινούνται σε τροχιά το ένα γύρω από το άλλο.

Η κίνησή τους προκαλεί παραμορφώσεις στην καμπυλότητα του χωροχρόνου, η οποία μπορεί θεωρητικά να γίνει αντιληπτή  στη Γη ως αμυδρή μεταβολή στις διαστάσεις μεγάλων αντικειμένων.

Όμως αυτό που φέρεται να ανίχνευσαν οι ερευνητές του BICEP αφορά τα πρώτα βαρυτικά κύματα που εμφανίστηκαν στο Σύμπαν, γνωστά ως «αρχέγονα» βαρυτικά κύματα.

Σύμφωνα με τους επιστήμονες τα κύματα αυτά εμφανίστηκαν αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και αρχικά πρέπει να είχαν πολύ μικρό μήκος κύματος. Οι κοσμολόγοι όμως έχουν προβλέψει ότι ο πληθωρισμός, δηλαδή η απότομη διόγκωση του χωροχρόνου που ξεκίνησε ξεκίνησε 10-34 δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, ουσιαστικά τέντωσε τα βαρυτικά κύματα και αύξησε το μήκος κύματος σε μετρήσιμα μεγέθη.

Το BICEP, το οποίο παρατηρεί τον ουρανό στο φάσμα των μικροκυμάτων, φέρεται να είδε τα ίχνη αυτών των «τεντωμένων» βαρυτικών κυμάτων στη λεγόμενη μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου (CBM): το αρχαίο υπόλειμμα μιας λάμψης που γέμισε τα πάντα όταν το νεαρό Σύμπαν έγινε ξαφνικά διαφανές περίπου 380.000 χρόνια μετά τη γέννησή του (σήμερα έχει ηλικία περίπου 13,8 δισ. ετών).

Συγκεκριμένα, το τηλεσκόπιο που βρίσκεται δίπλα στον αμερικανικό Σταθμό Άμουδσεν-Σκοτ στο Νότιο Πόλο, φέρεται να ανίχνευσε ίχνη των βαρυτικών κυμάτων από την πόλωση που προκαλούν στην ακτινοβολία CBM, δηλαδή τη μεταβολή στον προσανατολισμό των κυμάτων της ακτινοβολίας.

Όπως η ηλιακή ακτινοβολία πολώνεται καθώς σκεδάζεται (εκτρέπεται) από τα άτομα της ατμόσφαιρας, έτσι και η CBM πολώνεται καθώς σκεδάζεται από ηλεκτρόνια που συναντά στο δρόμο της εδώ και 13,8 δισ. χρόνια. Τα βαρυτικά κύματα θα άλλαζαν το μοτίβο της πόλωσης και θα εμφανίζονταν ως «δίνες» που ονομάζονται B-modes.

Πρακτικά, όμως, η ανίχνευση αυτών των δινών είναι εξαιρετικά δύσκολη υπόθεση, αφού οι ερευνητές θα έπρεπε να αποκλείσουν τις παραμορφώσεις που προκαλεί η σκόνη στο γαλαξία μας, η βαρύτητα άλλων γαλαξιών, ή τυχόν λαθών που εισάγει το ίδιο το τηλεσκόπιο.

Οι ερευνητές, όμως, λένε ότι πέρασαν τρία χρόνια αποκλείοντας αυτές τις εναλλακτικές εξηγήσεις.

Μάλιστα το σήμα που φέρεται να κατέγραψε το BICEP είναι ισχυρότερο από αυτό που προβλέπουν πολλά θεωρητικά μοντέλα, ένα χαρακτηριστικό που ίσως βοηθήσει τους θεωρητικούς φυσικούς να αποκλείσουν ορισμένα μοντέλα του πληθωρισμού.

Επιπλέον, τα αποτελέσματα δείχνουν να βρίσκονται σε συμφωνία με τις προβλέψεις της θεωρίας της ενοποίησης των δυνάμεων, σύμφωνα με την οποία όλες οι φυσικές δυνάμεις (βαρύτητα, ηλεκτρομαγνητισμός, ασθενής και ισχυρή πυρηνική δύναμη) είναι εκφάνσεις μιας ενιαίας δύναμης που κυριαρχούσε τις πρώτες στιγμές ζωής του Σύμπαντος.

Θα περάσει όμως καιρός μέχρι να επιβεβαιωθούν τα ευρήματα του BICEP. Περισσότερα στοιχεία ίσως προκύψουν από νέο χάρτη της ακτινοβολίας CBM από το ευρωπαϊκό διαστημικό τηλεσκόπιο Planck και το πείραμα Polarbear στη Χιλή.

Σχόλια