Η διαστολή του σύμπαντος θα μπορούσε να είναι μια οφθαλμαπάτη, σύμφωνα με μια αμφιλεγόμενη νέα μελέτη. Αυτή η επανεξέταση του σύμπαντος προτείνει επίσης λύσεις για τους γρίφους της σκοτεινής ενέργειας και της σκοτεινής ύλης, οι οποίες, σύμφωνα με τους επιστήμονες, αντιπροσωπεύουν περίπου το 95% της συνολικής ενέργειας και ύλης του σύμπαντος, αλλά παραμένουν καλυμμένες από μυστήριο.
Η νέα καινοτόμος προσέγγιση περιγράφεται λεπτομερώς σε μια εργασία που δημοσιεύθηκε στις 2 Ιουνίου στο περιοδικό Classical and Quantum Gravity, από τον καθηγητή θεωρητικής φυσικής του Πανεπιστημίου της Γενεύης Lucas Lombriser.
Οι επιστήμονες γνωρίζουν ότι το σύμπαν διαστέλλεται λόγω της ερυθρομετατόπισης, δηλαδή της επέκτασης του μήκους κύματος του φωτός προς το ερυθρότερο άκρο του φάσματος καθώς το αντικείμενο που το εκπέμπει απομακρύνεται από εμάς. Οι μακρινοί γαλαξίες έχουν μεγαλύτερη ερυθρομετατόπιση από εκείνους που βρίσκονται πιο κοντά μας, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι γαλαξίες αυτοί απομακρύνονται όλο και περισσότερο από τη Γη.
Πιο πρόσφατα, οι επιστήμονες βρήκαν στοιχεία που αποδεικνύουν ότι η διαστολή του σύμπαντος δεν είναι σταθερή, αλλά στην πραγματικότητα επιταχύνεται όλο και πιο γρήγορα. Αυτή η επιταχυνόμενη διαστολή αποτυπώνεται με έναν όρο γνωστό ως κοσμολογική σταθερά ή λάμδα.
Η κοσμολογική σταθερά έχει προκαλέσει πονοκέφαλο στους κοσμολόγους, επειδή οι προβλέψεις της τιμής της που έγιναν από τη σωματιδιακή φυσική διαφέρουν από τις πραγματικές παρατηρήσεις κατά 120 τάξεις μεγέθους. Ως εκ τούτου, η κοσμολογική σταθερά έχει περιγραφεί ως “η χειρότερη πρόβλεψη στην ιστορία της φυσικής”.
Οι κοσμολόγοι συχνά προσπαθούν να επιλύσουν την ασυμφωνία μεταξύ των διαφορετικών τιμών του λάμδα προτείνοντας νέα σωματίδια ή φυσικές δυνάμεις, αλλά ο Lombriser το αντιμετωπίζει επαναπροσδιορίζοντας αυτό που ήδη υπάρχει.
“Σε αυτή την εργασία, φοράμε ένα νέο τρόπο για να δούμε το σύμπαν και τους άλυτους γρίφους του, πραγματοποιώντας έναν μαθηματικό μετασχηματισμό των φυσικών νόμων που το διέπουν”, δήλωσε ο Lombriser στο Live Science μέσω ηλεκτρονικού ταχυδρομείου.
Στη μαθηματική ερμηνεία του Lombriser, το σύμπαν δεν διαστέλλεται αλλά είναι επίπεδο και στατικό, όπως πίστευε κάποτε ο Αϊνστάιν. Τα φαινόμενα που παρατηρούμε και παραπέμπουν στη διαστολή εξηγούνται αντίθετα από την εξέλιξη των μαζών των σωματιδίων – όπως τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια – με την πάροδο του χρόνου.
Σε αυτή την εικόνα, τα σωματίδια αυτά προκύπτουν από ένα πεδίο που διαπερνά τον χωροχρόνο. Η κοσμολογική σταθερά καθορίζεται από τη μάζα του πεδίου και επειδή αυτό το πεδίο αυξομειώνεται, αυξομειώνονται και οι μάζες των σωματιδίων που γεννά. Η κοσμολογική σταθερά εξακολουθεί να μεταβάλλεται με το χρόνο, αλλά σε αυτό το μοντέλο η μεταβολή αυτή οφείλεται στη μεταβολή της μάζας των σωματιδίων με την πάροδο του χρόνου και όχι στη διαστολή του σύμπαντος.
Στο μοντέλο, αυτές οι διακυμάνσεις του πεδίου οδηγούν σε μεγαλύτερες ερυθρές μετατοπίσεις για τα μακρινά σμήνη γαλαξιών από ό,τι προβλέπουν τα παραδοσιακά κοσμολογικά μοντέλα. Και έτσι, η κοσμολογική σταθερά παραμένει πιστή στις προβλέψεις του μοντέλου.
“Με εξέπληξε το γεγονός ότι το πρόβλημα της κοσμολογικής σταθεράς φαίνεται απλώς να εξαφανίζεται σε αυτή τη νέα προοπτική του σύμπαντος”, δήλωσε ο Lombriser.
Το νέο πλαίσιο του Lombriser αντιμετωπίζει επίσης μερικά από τα άλλα πιεστικά προβλήματα της κοσμολογίας, συμπεριλαμβανομένης της φύσης της σκοτεινής ύλης. Αυτό το αόρατο υλικό υπερτερεί σε αριθμό από τα σωματίδια της συνηθισμένης ύλης σε αναλογία 5 προς 1, αλλά παραμένει μυστηριώδες επειδή δεν αλληλεπιδρά με το φως.
Ο Lombriser πρότεινε ότι οι διακυμάνσεις του πεδίου θα μπορούσαν επίσης να συμπεριφέρονται σαν ένα λεγόμενο πεδίο αξιόντων, με τα αξιόνια να είναι υποθετικά σωματίδια που αποτελούν έναν από τους προτεινόμενους υποψήφιους για τη σκοτεινή ύλη.
Αυτές οι διακυμάνσεις θα μπορούσαν επίσης να καταργήσουν τη σκοτεινή ενέργεια, την υποθετική δύναμη που τεντώνει τον ιστό του χώρου και έτσι οδηγεί τους γαλαξίες να απομακρύνονται όλο και πιο γρήγορα. Σε αυτό το μοντέλο, η επίδραση της σκοτεινής ενέργειας, σύμφωνα με τον Lombriser, θα μπορούσε να εξηγηθεί από τις μάζες των σωματιδίων που θα έπαιρναν διαφορετική εξελικτική πορεία σε μεταγενέστερες χρονικές στιγμές του σύμπαντος.
Σε αυτή την εικόνα “δεν υπάρχει, κατ’ αρχήν, καμία ανάγκη για σκοτεινή ενέργεια”, πρόσθεσε ο Lombriser.
Η μεταδιδακτορική ερευνήτρια στο Universidad ECCI, Μπογκοτά, Κολομβία, Luz Ángela García, εντυπωσιάστηκε από τη νέα ερμηνεία του Lombriser και από το πόσα προβλήματα επιλύει.
“Η εργασία είναι αρκετά ενδιαφέρουσα και παρέχει ένα ασυνήθιστο αποτέλεσμα για πολλαπλά προβλήματα στην κοσμολογία”, δήλωσε η García, η οποία δεν συμμετείχε στην έρευνα, στο Live Science. “Η θεωρία παρέχει μια διέξοδο για τις τρέχουσες εντάσεις στην κοσμολογία”.
Ωστόσο, ο García προέτρεψε σε προσοχή κατά την αξιολόγηση των ευρημάτων της δημοσίευσης, λέγοντας ότι περιέχει στοιχεία στο θεωρητικό της μοντέλο που πιθανότατα δεν μπορούν να ελεγχθούν παρατηρησιακά, τουλάχιστον στο εγγύς μέλλον.