Οι φυσικοί εδώ και περισσότερο από έναν αιώνα θεωρούσαν ότι το Σύμπαν είναι ομοιόμορφο σε πολύ μεγάλες κλίμακες. Τώρα, όμως, εμφανίζονται στοιχεία που δείχνουν ότι αυτό ίσως δεν ισχύει και ότι το Σύμπαν είναι πολύ πιο «ανώμαλο» απ’ όσο πιστεύαμε. Η εξέλιξη αυτή θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση ορισμένων από τα μεγαλύτερα μυστήρια της κοσμολογίας.
Όταν οι κοσμολόγοι μοντελοποιούν το Σύμπαν, δεν μπορούν να περιγράψουν ξεχωριστά κάθε γαλαξία. Έτσι, κάνουν απλουστεύσεις. Συνήθως υποθέτουν ότι σε πολύ μεγάλες κλίμακες το Σύμπαν είναι ομογενές και ισότροπο, δηλαδή περίπου το ίδιο από όπου κι αν το παρατηρήσει κανείς.
Αυτή η εικόνα είναι γνωστή ως μοντέλο FLRW, από τους Alexander Friedmann, Georges Lemaître, Howard Robertson και Arthur Geoffrey Walker, που το ανέπτυξαν τη δεκαετία του 1920. Σχεδόν όλες οι κοσμολογικές παρατηρήσεις ερμηνεύονται με βάση αυτό το μοντέλο, όμως νέα στοιχεία δείχνουν ότι οι υποθέσεις στις οποίες στηρίζεται μπορεί να είναι λανθασμένες, σύμφωνα με τρεις προδημοσιεύσεις που δημοσιεύτηκαν αυτόν τον μήνα.
Στην πρώτη, ο Timothy Clifton από το Queen Mary University of London και η Asta Heinesen από το University of Copenhagen, στη Δανία, προτείνουν έναν νέο τρόπο για να διαπιστωθεί αν το μοντέλο FLRW περιγράφει σωστά το Σύμπαν μας.
Το τεστ βασίζεται σε συνδυασμούς διαφορετικών τύπων για τις κοσμικές αποστάσεις, οι οποίοι κατασκευάζονται από παρατηρήσεις υπερκαινοφανών και διακυμάνσεων στην πυκνότητα της ύλης. Οι συνδυασμοί αυτοί επιλέγονται προσεκτικά ώστε να είναι μηδενικοί αν ισχύει το μοντέλο FLRW, άρα οποιοδήποτε μη μηδενικό αποτέλεσμα θα έδειχνε ότι χρειάζεται νέο μοντέλο. Παρόμοια τεστ έχουν προταθεί και στο παρελθόν, αλλά δεν κατάφεραν να δώσουν καθαρή ένδειξη ότι κάτι δεν πάει καλά με το FLRW.
Στη δεύτερη και την τρίτη εργασία, η Heinesen και η Sofie Marie Koksbang από το University of Southern Denmark εφάρμοσαν το τεστ σε υπάρχοντα κοσμολογικά δεδομένα.
Η διαδικασία δεν ήταν απλή. Οι δύο ερευνήτριες έπρεπε πρώτα να βρουν πώς θα εξαγάγουν τις σχετικές μετρήσεις αποστάσεων από τα δεδομένα χωρίς να κάνουν την υπόθεση FLRW, όπως συνέβαινε σε προηγούμενες αναλύσεις. Στη συνέχεια χρησιμοποίησαν μια μέθοδο τεχνητής νοημοσύνης με την ονομασία symbolic regression για να βρουν τύπους που ταιριάζουν σε αυτές τις μετρήσεις αποστάσεων και θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν στο τεστ. Το αποτέλεσμα ήταν ένα καθαρό μη μηδενικό εύρημα, που δείχνει ότι το FLRW έχει αδυναμίες.
«Ήμουν έκπληκτη από το αποτέλεσμα, γιατί έρχεται σε ρήξη με πολλά από όσα ίσχυαν μέχρι τώρα», λέει η Heinesen.
«Δείχνει ότι το Σύμπαν μπορεί να μην είναι τόσο απλό όσο φαίνεται», λέει ο Clifton. Όπως σημειώνει, ίσως πρόκειται για το πρώτο στοιχείο ότι το FLRW δεν είναι αρκετά ισχυρό, κάτι που «ανοίγει έναν κόσμο νέων και ενδιαφερουσών δυνατοτήτων».
Παρότι τα νέα αποτελέσματα είναι ενδεικτικά, δεν έχουν ακόμη φτάσει το πλήρες επίπεδο στατιστικής τεκμηρίωσης που απαιτούν οι κοσμολόγοι για να μιλήσουν για ανακάλυψη. Γι’ αυτό, η ομάδα θα χρειαστεί να περιμένει περισσότερα αστρονομικά δεδομένα που θα παραχθούν τα επόμενα χρόνια.
Ωστόσο, αυτή η εικόνα θα μπορούσε να έχει δραματικές συνέπειες. Οι κοσμολόγοι εδώ και καιρό προβληματίζονται από αποκλίσεις στον ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος, μια ασυμφωνία ανάμεσα στην πρώιμη ιστορία του και στη σημερινή του συμπεριφορά, ενώ πρόσφατες μετρήσεις δείχνουν ότι η σκοτεινή ενέργεια ίσως μεταβάλλεται με τον χρόνο, κάτι που έχει προκαλέσει έκπληξη σε πολλούς.
Ο Clifton λέει ότι αυτά τα θεμελιώδη μυστήρια της κοσμολογίας θα μπορούσαν να εξηγηθούν από ένα ανομοιογενές Σύμπαν, χωρίς ομογένεια. Όπως σημειώνει, οι συγκεκριμένες μετρήσεις είναι απλώς μέσοι όροι και δεν μπορεί να περιμένει κανείς ότι θα ισχύουν για κάποια συγκεκριμένη στιγμή.
Ο Subodh Patil από το University of Leiden στην Ολλανδία θεωρεί ότι οι ερευνητές πρέπει να είναι προσεκτικοί ώστε να μην υπερερμηνεύσουν τα δεδομένα, ωστόσο δηλώνει εντυπωσιασμένος από τη συνολική προσέγγιση. «Η πρώτη μου εντύπωση είναι: εξαιρετικό, θέτουν τα σωστά ερωτήματα», λέει ο Patil.
arXiv DOI: 10.48550/arXiv.2604.07244
arXiv DOI: 10.48550/arXiv.2604.05836
arXiv DOI: 10.48550/arXiv.2604.05822
