Η έκρηξη που γιγάντωσε το Σύμπαν

Γράφουν οι Στέφανος Κρίκκης, Εύη Ελευθεριάδου

 

Την περασμένη Δευτέρα, ο κόσμος της φυσικής και της αστρονομίας «πήρε φωτιά» από την ανακοίνωση των επιστημόνων του Κέντρου Αστροφυσικής Σμιθσόνιαν του Χάρβαρντ ότι ανακάλυψαν τα «δακτυλικά αποτυπώματα» από τη γέννηση του Σύμπαντος.

Η αλήθεια είναι ότι η ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων - που προέρχονται από τη Μεγάλη Εκρηξη -, η οποία έγινε μέσω ενός τηλεσκοπίου στον Νότιο Πόλο, είναι ακόμα πιο εντυπωσιακή από όσο ακούγεται. Οχι μόνο προκάλεσε έκπληξη στους ειδικούς παγκοσμίως, αλλά επιβεβαίωσε τη σημαντική θεωρία του πληθωρισμού και μας υπενθύμισε ότι η γνώση μας για το Σύμπαν είναι περιορισμένη.

Εκστασιασμένοι επιστήμονες έκαναν λόγο για μια ανακάλυψη τουλάχιστον ισότιμη με αυτή του μποζονίου του Χιγκς που έγινε πέρυσι από τους ερευνητές του CERN ή κάτι αντίστοιχο με την πολυπόθητη άμεση ανίχνευση της σκοτεινής ύλης ή ακόμα και την ανακάλυψη εξωγήινων μορφών ζωής σε άλλους πλανήτες.

Ολοι συμφωνούν ότι οι αστροφυσικοί του Χάρβαρντ έχουν το Νομπέλ στο... τσεπάκι τους, εάν η ανακάλυψή τους επιβεβαιωθεί από ανεξάρτητη ομάδα ειδικών.

Γιατί λοιπόν είναι τόσο σημαντικό το γεγονός ότι «είδαμε» επιτέλους τα βαρυτικά κύματα και, εν πάση περιπτώσει, τι ακριβώς είναι αυτά;

Θα μπορούσαμε να πούμε ότι πρόκειται για τις «ρυτίδες» του Σύμπαντος, όπως εξηγεί στα «ΝΕΑ» ο Διονύσιος Σιμόπουλος, αστροφυσικός και διευθυντής του Ευγενίδειου Πλανητάριου.

«Τα βαρυτικά κύματα καταγράφηκαν με τη μορφή ρυτιδώσεων στον χωροχρόνο - προέρχονται από τις πρώτες απειροελάχιστες στιγμές της γέννησης του Σύμπαντος πριν από 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια. Το πρώιμο αυτό πορτρέτο του νεογέννητου Σύμπαντος αποδεικνύει επίσης την ύπαρξη μιας περιόδου εξαιρετικά γρήγορης διαστολής του Σύμπαντος στον χρόνο 10^-35, που στη θεωρία (από το 1980) ονομάστηκε πληθωρισμός».

Στη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας το 1915, ο Αϊνστάιν πρότεινε ότι τα διάφορα αντικείμενα στο Διάστημα παραμορφώνουν τη γεωμετρία του χωρόχρονου ανάλογα με την ποσότητα της μάζας τους κι ότι η μετακίνηση αντικειμένων με τεράστιες μάζες εκπέμπει βαρυτική ακτινοβολία με τη μορφή βαρυτικών κυμάτων. «Επειδή όμως η βαρύτητα είναι η πιο αδύναμη από τις θεμελιώδεις δυνάμεις, η επίδραση των βαρυτικών κυμάτων είναι κι αυτή εξίσου αδύναμη, οπότε μέχρι τώρα δεν είχε επιτευχθεί ο εντοπισμός τους» λέει ο κ. Σιμόπουλος.

Παγκόσμιο ενδιαφέρον. Ετσι, η ανακοίνωση, τη Δευτέρα, των Κλεμ Πράικ, Τζέιμι Μποκ, Τσάον Κιν Κούο και Τζον Κόβατς, οι οποίοι αναζητούσαν επιμελώς, επί εννέα χρόνια, τα ίχνη του Μπιγκ Μπανγκ από την Ανταρκτική, αυτόματα προκάλεσε το παγκόσμιο ενδιαφέρον της επιστημονικής κοινότητας.

«Η ανακάλυψη αυτή σημαίνει ότι το Σύμπαν, την απειροελάχιστη εκείνη στιγμή του περίπου ενός τρισεκατομμυριοστού του δευτερολέπτου, υπέστη πάνω από 100 διπλασιασμούς. Γι' αυτό άλλωστε και η εκθετική αυτή διαστολή του Σύμπαντος ονομάστηκε πληθωρισμός, στη διάρκεια του οποίου μεγεθύνθηκε 100 τρισεκατομμύρια τρισεκατομμυρίων τρισεκατομμύρια τρισεκατομμυρίων (10⁵⁰) φορές» συνεχίζει ο έλληνας αστροφυσικός.

Μετά τον πληθωρισμό, το μέγεθος του Σύμπαντος ήταν πλέον τεράστιο. Η διαστολή αυτή έγινε με ταχύτητα πολλαπλάσια της ταχύτητας του φωτός. Τίποτα το υλικό δεν μπορεί να υπερβεί την ταχύτητα του φωτός, αλλά ο χώρος μπορεί να διασταλεί (να «ξεχειλώσει» δηλαδή) με απεριόριστη ταχύτητα.

Λόγω της Μεγάλης Εκρηξης, ο κενός χώρος απέκτησε μια παράξενη απωθητική δύναμη, μια τεράστια πίεση, που εκτίναξε το Σύμπαν με τέτοια ορμή, ώστε μέσα σε μια στιγμή ο όγκος του μεγεθύνθηκε κατά τρισεκατομμύρια τρισεκατομμυρίων φορές.

«Ετσι, με την απελευθέρωση εκείνης της ενέργειας δημιουργήθηκε μια τεράστια ποσότητα ύλης. Η αρχική δηλαδή ενέργεια, η οποία ισοδυναμούσε με ένα κιλό ύλης, έφθασε μετά τον πληθωρισμό τη συνολική μάζα των 10⁷⁸ βαρυονίων. Δημιουργήθηκαν υλικά 10⁵⁰ τόνων. Και τα σωματίδια που δημιουργήθηκαν τότε, είναι αυτά που με τη σειρά τους δημιούργησαν όλα όσα βλέπουμε να περιλαμβάνει σήμερα το Σύμπαν: γαλαξίες, άστρα, πλανήτες και ανθρώπους» προσθέτει ο κ. Σιμόπουλος.

Απ' όλες, όμως, αυτές τις τρισεκατομμύρια των τρισεκατομμυρίων περιοχές που αποτελούσαν το Σύμπαν την πρώτη εκείνη απειροελάχιστη στιγμή, μόνο μία ενδιαφέρει άμεσα τους επιστήμονες: αυτή η οποία με την πληθωριστική της διαστολή δημιούργησε το ορατό σ' εμάς σημερινό Σύμπαν. Το σύγχρονο αυτό μοντέλο της εξέλιξης του Σύμπαντος, τονίζει ο κ. Σιμόπουλος, μας λέει ότι αυτή τη στιγμή ίσως να υπάρχουν από 10⁷⁸ έως 10¹⁵⁰ παράλληλα με το δικό μας Σύμπαντα, τα οποία είναι αδύνατο να παρατηρηθούν πλέον από τον άνθρωπο ή να τα επηρεάσουμε ή και να μας επηρεάσουν με οποιονδήποτε τρόπο. «Οπότε, είμαστε αναγκασμένοι στο εξής να παρακολουθήσουμε την εξέλιξη του μοναδικού ορατού σ' εμάς Σύμπαντος που προήλθε από τη Μεγάλη Εκρηξη».

Οπως επισημαίνει ο ίδιος, η Μεγάλη Εκρηξη των κοσμολόγων δεν έχει καμιά σχέση με οποιαδήποτε άλλη έκρηξη έχουμε κατά νου. Από μόνος του, ο όρος Μεγάλη Εκρηξη είναι μάλλον παραπλανητικός και καθιερώθηκε από τον καθηγητή Φρεντ Χόιλ που ήταν ο κύριος πολέμιος της όλης αυτής θεωρίας για τη γέννηση του Σύμπαντος.

Με τον όρο, λοιπόν, Μεγάλη Εκρηξη οι σύγχρονοι επιστήμονες εννοούν μια εκθετική και απότομη διαστολή του Σύμπαντος από ένα απειροελάχιστο σημείο «ανυπαρξίας». Η γέννηση δηλαδή και η μετέπειτα εξέλιξή του είναι κατά κάποιον τρόπο το «ξεδίπλωμα» του χρόνου και του χώρου από μια κατάσταση υπερβολικής πυκνότητας και θερμότητας σε μια παγωμένη και τεράστια σε μέγεθος σημερινή ύπαρξη, σε έναν χώρο ο οποίος δημιουργείται καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται. Ενα Σύμπαν όπου σήμερα όλοι οι μακρινοί γαλαξίες φαίνονται να απομακρύνονται συνεχώς ο ένας από τον άλλο.

«Οι γαλαξίες φυσικά δεν απομακρύνονται μέσα σ' έναν άπειρο και αδειανό χώρο, αλλά αντίθετα η διαστολή αυτή του Σύμπαντος οφείλεται στο "ξεχείλωμα" του ίδιου αυτού χώρου που συμπαρασύρει μαζί του και τους γαλαξίες, ενώ η έκρηξη έγινε συγχρόνως σε όλα τα σημεία του, με αποτέλεσμα να μην υπάρχει σήμερα κάποιο συγκεκριμένο κέντρο στο Σύμπαν αφού το κέντρο βρίσκεται "παντού". Αυτό σημαίνει ότι οι γαλαξίες δεν κινούνται αλλά είναι ο μεταξύ τους χώρος που μεγαλώνει, που "ξεχειλώνει". Και σε αντίθεση με κάτι υλικό, ο χώρος μπορεί να διαστέλλεται πολύ ταχύτερα και από την ταχύτητα ακόμη και του φωτός. Με αυτή λοιπόν την έννοια, η Μεγάλη Εκρηξη δεν ήταν παρά μια έκρηξη αυτού του χώρου, μια τεραστίων δηλαδή διαστάσεων διαστολή του ή "ξεχείλωμά" του» τονίζει ο κ. Σιμόπουλος.

Διάφοροι ερευνητές, ξεκινώντας με τον Τζορτζ Γκάμοφ και τους συνεργάτες του στη δεκαετία του 1940, υπολόγισαν ότι αν πράγματι το Σύμπαν γεννήθηκε από μια τέτοια Μεγάλη Εκρηξη, τότε θα πρέπει σήμερα να υπάρχει ένα κατάλοιπό της, αυτό που οι ειδικοί ονομάζουν ακτινοβολία μικροκυμάτων υποβάθρου, ένα φως που συνεχίζει να εκπέμπεται. Πράγματι, το 1964-1965 δύο ερευνητές, οι Πενζίας και Γουίλσον, εντόπισαν αυτή την ακτινοβολία, με αποτέλεσμα να πάρουν το Νομπέλ Φυσικής.

Το 1992, μια διαστημοσυσκευή ονόματι «Cobe», με μία χιλιάδα ερευνητών, κατέγραψε το πρώτο πορτρέτο του Σύμπαντος όπως ήταν 380.000 χρόνια μετά τη γέννησή του. Οι αρχηγοί της ομάδας, Τζορζ Σμουτ και Τζον Μάδερ, κέρδισαν το Νομπέλ.

Το 2003, μια άλλη διαστημοσυσκευή, η «Wmap», μας αποκάλυψε ένα πιο λεπτομερές πορτρέτο αυτής της ακτινοβολίας. Ενώ από το 2009 μια καινούργια ευρωπαϊκή διαστημοσυσκευή, η «Πλανκ», μας έδωσε ένα ακόμα πιο λεπτομερές πορτρέτο του Διαστήματος. Μας υπέδειξε επίσης ότι το Σύμπαν έχει ηλικία 13,8 δισεκατομμυρίων ετών, ενώ εντοπίστηκε και ο χρόνος δημιουργίας των πρώτων άστρων, που υπολογίζεται πλέον ότι γεννήθηκαν μόλις 200 εκατομμύρια χρόνια μετά τη γέννηση του Σύμπαντος, 500 δηλαδή εκατομμύρια χρόνια νωρίτερα απ' ό,τι νομίζαμε πριν.

Οπως επισημαίνει ο κ. Σιμόπουλος, η ανακάλυψη των βαρυτικών κυμάτων είναι μεγάλης αξίας και για έναν ακόμα πολύ σημαντικό λόγο: «Γιατί ανοίγει την πόρτα για να συνδεθεί η κβαντομηχανική με τη Γενική Σχετικότητα σε μία και μοναδική "ενοποιημένη θεωρία πεδίου", από την οποία θα εξαρτηθεί η ακριβής μας γνώση για τις πρώτες απειροελάχιστες στιγμές της δημιουργίας του Σύμπαντος».

 

Παράλληλα Σύμπαντα

Ίσως να υπάρχουν από 10⁷⁸ έως 10¹⁵⁰ παράλληλα με το δικό μας Σύμπαντα, τα οποία είναι αδύνατο να παρατηρηθούν πλέον από τον άνθρωπο ή να τα επηρεάσουμε ή και να μας επηρεάσουν με οποιονδήποτε τρόπο

ΝΕΑ ΕΝΤΥΠΗ ΕΚΔΟΣΗ