Κάτι Μυστηριώδες Φαίνεται να Καταστέλλει την Ανάπτυξη του Σύμπαντος, Λένε οι Επιστήμονες

Κάτι άγνωστο φαίνεται να καταστέλλει την ανάπτυξη των γιγάντων δομών που συνδέουν το σύμπαν σε έναν κοσμικό ιστό. Αυτό το εύρημα θέτει εν αμφιβάλλω την τρέχουσα κατανόησή μας για τη φυσική, σύμφωνα με μια νέα μελέτη.

Οι επιστήμονες παρουσίασαν νέα στοιχεία παρατήρησης που δείχνουν ότι δομές μεγάλης κλίμακας, που είναι τεράστια νήματα και κόμβοι από αέριο και σκοτεινή ύλη, αναπτύσσονται με βραδύτερο ρυθμό από ό,τι προβλέπεται από το τυπικό μοντέλο της κοσμολογίας. Η ανάπτυξη αυτών των δομών -δηλαδή ο ρυθμός με τον οποίο συσσωρεύονται- μπορεί να έχει επιβραδυνθεί στις μεταγενέστερες εποχές του σύμπαντος, ένα σενάριο που θα μπορούσε να εξηγήσει το μεγάλο κοσμικό μυστήριο που είναι γνωστό ως ένταση sigma-8.

Ο κοσμικός ιστός είναι ένα δίκτυο δομών μεγάλης κλίμακας που εκτείνονται για εκατοντάδες εκατομμύρια έτη φωτός και τέμνονται σε σημεία που ονομάζονται κόμβοι. Αυτές οι δομές αποτελούνται κυρίως από σκοτεινή ύλη, μια άγνωστη ουσία που αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της μάζας του σύμπαντος. Ο κοσμικός ιστός επηρεάζει την κατανομή της ύλης στο σύμπαν. Αέρια και γαλαξίες ταξιδεύουν κατά μήκος των νημάτων και συσσωρεύονται σχηματίζοντας πυκνές περιοχές, όπως σμήνη γαλαξιών, στους κόμβους.

Το τυπικό μοντέλο, γνωστό και ως μοντέλο ψυχρής σκοτεινής ύλης Lambda (ΛCDM), δίνει προβλέψεις σχετικά με τη μακράς κλίμακας εξέλιξη αυτών των δομών, οι οποίες έχουν ως επί το πλείστον επικυρωθεί με παρατηρήσεις. Ωστόσο, ορισμένες παρατηρήσεις φαίνεται να αψηφούν το μοντέλο, όπως την τιμή του sigma-8, που είναι ένας όρος που χρησιμοποιείται για να περιγράψει την κατανομή της ύλης στο σύμπαν.

Τώρα, οι επιστήμονες με επικεφαλής τον Minh Nguyen, έναν αστροφυσικό και κοσμολόγο στο Πανεπιστήμιο του Michigan, λένε ότι η ανάπτυξη δομών μεγάλης κλίμακας έχει κατασταλεί στο σύγχρονο σύμπαν, ακόμη κι αν η συνολική διαστολή του σύμπαντος έχει επιταχυνθεί με την πάροδο του χρόνου λόγω μιας μυστηριώδους δύναμης γνωστής ως σκοτεινή ενέργεια. Οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι ορισμένες «κοσμολογικές εντάσεις μπορούν να ερμηνευθούν ως στοιχεία καταστολής της ανάπτυξης» και ότι η ένταση sigma-8 θα μπορούσε να επιλυθεί αποτελεσματικά με την υπόθεσή τους, σύμφωνα με νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Physical Review Letters.

«Δεν ήταν η πρόθεση μας να αναζητήσουμε συγκεκριμένα στοιχεία για μια καθυστερημένη καταστολή», είπε ο Nguyen σε email στο Motherboard. «Η αρχική μας πρόθεση ήταν να δούμε αν το ιστορικό της επέκτασης του κοσμικού υποβάθρου είναι συνεπής με το ιστορικό της ανάπτυξης της κοσμικής δομής».

«Το σύμπαν διαστέλλεται πάντα, και τελευταία η διαστολή έχει επιταχυνθεί», συνέχισε. «Αυτή η διαστολή λειτουργούσε πάντα ως “τριβή” ενάντια στην ανάπτυξη των κοσμικών δομών (ενώ η βαρύτητα έχει το αντίθετο αποτέλεσμα). Ως εκ τούτου -ακόμα και εντός του τυπικού μοντέλου- περιμένουμε επίσης ότι η ανάπτυξη θα κατασταλεί αν η διαστολή επικρατήσει, όπως έχουν δείξει τα δεδομένα παρατήρησής μας. Στην πραγματικότητα, οποιοδήποτε κοσμολογικό μοντέλο θα προέβλεπε ταυτόχρονα το ιστορικό ανάπτυξης και διαστολής».

Με άλλα λόγια, η ομάδα του Nguyen δεν είναι η πρώτη ομάδα που παρατήρησε την καταστολή της κοσμικής ανάπτυξης σε μεταγενέστερες εποχές του σύμπαντος, αν και οι ερευνητές ακολούθησαν μια νέα προσέγγιση που περιόριζε βασικές παραμέτρους αυτής της έντασης.

«Το ερώτημά μας ήταν λίγο πιο συγκεκριμένο: Τα δεδομένα που έχουμε αυτή τη στιγμή προκρίνουν το ίδιο ιστορικό ανάπτυξης και επέκτασης που προβλέπεται από το τυπικό μοντέλο; Και διαπιστώσαμε ότι η απάντηση είναι όχι», είπε ο Nguyen. «Το ιστορικό ανάπτυξης που προκρίνεται από τα δεδομένα παρουσιάζει αυτή την καθυστερημένη καταστολή (σε σχέση με την πρόβλεψη του τυπικού μοντέλου) παρόλο που τα δεδομένα και η θεωρία συμφωνούν στο ιστορικό επέκτασης».

Οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει μερικές τεχνικές για να παρακολουθούν την ανάπτυξη δομών μεγάλης κλίμακας κατά τη διάρκεια της 13,8 δισεκατομμυρίων ετών ζωής του σύμπαντος. Το παλαιότερο φως στο σύμπαν, γνωστό ως κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο (CMB), αποκαλύπτει ιδέες για τον κοσμικό ιστό στο βαθύ παρελθόν. Οι επιστήμονες χρησιμοποιούν επίσης ένα κοσμικό φαινόμενο που ονομάζεται βαρυτικός φακός, στο οποίο το φως στρεβλώνεται και φωτίζεται από τεράστια αντικείμενα καθώς κινείται στο διάστημα, για να χαρτογραφήσουν την κατανομή της ύλης στο πιο πρόσφατο σύμπαν που κυριαρχείται από τη σκοτεινή ενέργεια, το οποίο ξεκίνησε περίπου τέσσερα δισεκατομμύρια χρόνια πριν.

Ο Nguyen και οι συνεργάτες του δημιούργησαν ένα χρονοδιάγραμμα μεγάλης κλίμακας εξέλιξης δομών που ενσωματώνει και τις δύο αυτές τεχνικές, καθώς και τις κινήσεις των τοπικών γαλαξιών για να συμπληρώσουν πιο πρόσφατα μοτίβα ανάπτυξης. Η νέα μελέτη είναι η πρώτη που δείχνει ότι αυτά τα διαφορετικά σύνολα δεδομένων από διάφορους ανιχνευτές -καθένας από τους οποίους αποκαλύπτει διαφορετικές κοσμικές εποχές και χωρικές κλίμακες- φαίνεται ότι «ξεχωριστά και από κοινού προκρίνουν μια καθυστερημένη καταστολή της ανάπτυξης», είπε ο Nguyen.

«Βλέποντας ότι διαφορετικά σύνολα δεδομένων βρίσκονται σε ένταση στο τυπικό μοντέλο, αλλά είναι συνεπή σε μια εναλλακτική λύση όπου η ανάπτυξη έχει κατασταλεί πρόσφατα, είχαμε στη συνέχεια το κίνητρο να ερευνήσουμε και μπορέσαμε να δείξουμε ότι πολλές άλλες τρέχουσες κοσμολογικές τάσεις μπορεί να σχετίζονται με αυτήν την ανωμαλία ανάπτυξης», εξήγησε. «Νομίζω ότι είμαστε οι πρώτοι που το κάνουμε αυτό».

Αν οι μελλοντικές μελέτες επιβεβαιώσουν τα ευρήματα, οι επιστήμονες θα μπορούσαν ενδεχομένως να επιλύσουν την περίπλοκη ένταση sigma-8. Αυτό το κοσμολογικό πρόβλημα προκύπτει από το γεγονός ότι οι μετρήσεις που χρησιμοποιούν το CMB, τον βαρυτικό φακό και άλλες τεχνικές επιστρέφουν διαφορετικές τιμές του sigma-8. Ο Nguyen και οι συνάδελφοί του λένε ότι αυτό συμβαίνει επειδή η ανάπτυξη, ή η «συσσωμάτωση» των δομών μεγάλης κλίμακας είναι στην πραγματικότητα αρκετά διαφορετική κατά τη διάρκεια της ζωής του σύμπαντος σε σχέση με τις προβλέψεις του τυπικού μοντέλου. Για τον σκοπό αυτό, οι νέοι περιορισμοί της ομάδας στην καταστολή της ανάπτυξης στα τελευταία στάδια αποδείχθηκαν στατιστικά ισχυροί, φτάνοντας σε ένα υψηλό επίπεδο βεβαιότητας γνωστό ως «4-σίγμα».

«Είναι σίγουρα εκπληκτικό και ενδιαφέρον δεδομένης της σημασίας του sigma-4 που πετύχαμε», είπε ο Nguyen. «Μας εκπλήσσει περισσότερο η στατιστική σημασία του ευρήματος. Μάλιστα, πηγαινοερχόμασταν για αρκετή ώρα για να δούμε μήπως μας είχε διαφύγει κάτι. Η ανάλυση και το γράψιμο χρειάστηκαν πολύ λιγότερο χρόνο από ό, τι οι δοκιμές και τον έλεγχο, η αναζήτησή bug στον υπολογιστή ή ένα σφάλμα υπόθεσης που δεν υπάρχει ποτέ».

Οι ερευνητές σημειώνουν ότι θα χρειαστεί περισσότερη έρευνα και παρατήρηση για να εμπλουτίσουν στα ευρήματά τους και να καταλάβουμε τι ακριβώς σημαίνει για την κατανόηση της πραγματικότητας.

«Νομίζω ότι το πρώτο πράγμα που πρέπει να κάνουμε είναι να απαντήσουμε αν πρόκειται για ανακάλυψη που βασίζεται σε δεδομένα ή για συστηματική ανακάλυψη», είπε ο Nguyen. «Θα θέλαμε λοιπόν να εξετάσουμε δεδομένα των ίδιων κοσμολογικών ανιχνευτών αλλά από διαφορετικά πειράματα» και «να εξετάσουμε δεδομένα διαφορετικών κοσμολογικών ανιχνευτών που χαρακτηρίζουν την ανάπτυξη της δομής σε διαφορετικούς χρόνους και κλίμακες αφού στο τέλος, ανεξάρτητα από το πραγματικό σενάριο/μοντέλο /θεωρία πρέπει να κάνει συνεπείς προβλέψεις για την ανάπτυξη (και τη διαστολή) ανά πάσα στιγμή και σε όλες τις κλίμακες».

«Πιστεύουμε ότι το σύμπαν κάτι θέλει να μας πει», κατέληξε. «Δεν είμαστε σίγουροι ακόμα τι, αλλά θα συνεχίσουμε να ακούμε και να καταγράφουμε!»

Περισσότερα από το VICE

Retro Rappers: Το Προφίλ στο TikTok που «Ξεθάβει»Βίντεο Από το Παρελθόν των Rappers

Πλέον Μπορείς να Αγοράσεις Ναρκωτικά και Χρησιμοποιημένα Εσώρουχα στο Facebook Marketplace

Ο Γεράσιμος και Άλλοι 16 Κρατούμενοι Έγιναν Δωρητές Οργάνων Μέσα από τη Φυλακή

Ακολουθήστε το VICE σε Facebook, Instagram και Twitter.