Το σύμπαν διαψεύδει τις θεωρίες! Για άλλη μια φορά οι μετρήσεις των επιστημόνων δεν συμφωνούν μεταξύ τους!

Οσο αυξάνουν οι γνώσεις μας για το σύμπαν, τόσο αυξάνει και η αμφιβολία πολλών επιστημόνων για το αν πραγματικά το κατανοούμε. Πιθανά οι πιο εξελιγμένες θεωρίες μας, να μην είναι παρά εικασίες τις οποίες η πραγματικότητα καταρρίπτει.

Οι κοσμολόγοι του Πανεπιστημίου του Bochum της Γερμανίας, με επικεφαλής τον καθηγητή Hendrik Hildebrandt εξετάζουν συστηματικά τα στοιχεία που έχουμε σχετικά με την πυκνότητα και τη δομή της ύλης του σύμπαντος. Πριν από αρκετά χρόνια, ο Hildebrandt είχε συμμετάσχει σε μια ερευνητική ομάδα η οποία είχε εντοπίσει αποκλίσεις στα δεδομένα των διαφόρων επιστημονικών μελετών. Οι τιμές που λαμβάνονταν για την πυκνότητα και τη δομή της ύλης, διέφεραν ανάλογα με τη μέθοδο μέτρησης! Μια νέα ανάλυση, η οποία περιλαμβάνει επιπλέον δεδομένα μέσω της ακτινοβολίας υπερύθρων, αντί να αμβλύνει τις διαφορές, τις έκανε ακόμα εντονότερες. Όλα αυτά τα διαφορετικά στοιχεία, θα μπορούσαν να αναδείξουν ένα γενικό ελάττωμα στο καθιερωμένο μοντέλο (Standard Model) της κοσμολογίας.

Το  επιστημονικό περιοδικό Rubin του Ruhr-Universität Bochum, δημοσίευσε μια έκθεση για την έρευνα του Hendrik Hildebrandt. Η τελευταία ανάλυση της ερευνητικής ομάδας του, που ονομάζεται Kilo-Degree Survey, δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Astronomy and Astrophysics τον Ιανουάριο του 2020.

Οι περισσότερες ερευνητικές ομάδες μελετούν την πυκνότητα και τη δομή της ύλης με βάση το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων (cosmic microwave background), την ακτινοβολία που εκπέμφθηκε λίγο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη και μπορεί να ανιχνευθεί ακόμα και σήμερα. Αυτή είναι η μέθοδος που χρησιμοποιείται και από την ομάδα με την ονομασία Planck Research Consortium.

Η ομάδα Kilo-Degree Survey, όπως και κάποιες άλλες ομάδες, προσπαθούν να καθορίσουν την πυκνότητα και τη δομή της ύλης χρησιμοποιώντας το φαινόμενο του βαρυτικού φακού: καθώς αντικείμενα μεγάλης μάζας εκτρέπουν το φως των γαλαξιών που βρίσκονται πίσω από αυτά, οι γαλαξίες αυτοί εμφανίζονται παραμορφωμένοι και σε ελαφρώς διαφορετική θέση από ότι είναι στην πραγματικότητα. Με βάση αυτές τις παραμορφώσεις, οι επιστήμονες μπορούν να συμπεράνουν τη μάζα των γαλαξιών και συνεπώς τη συνολική μάζα του σύμπαντος. Για να γίνει όμως αυτό, πρέπει να γνωρίζουν, μεταξύ άλλων, τις αποστάσεις μεταξύ της πηγής φωτός, του αντικειμένου που εκτρέπει το φως και του παρατηρητή. Οι ερευνητές καθορίζουν αυτές τις αποστάσεις με τη βοήθεια της μετατόπισης του φάσματος του φωτός προς το ερυθρό μήκος κύματος. Για να προσδιορίσουν τις αποστάσεις, οι κοσμολόγοι λαμβάνουν εικόνες γαλαξιών σε διαφορετικά μήκη κύματος, για παράδειγμα μία στο μπλε, μία στο πράσινο και μία στο κόκκινο. Στη συνέχεια υπολογίζουν τη φωτεινότητα των γαλαξιών από τις μεμονωμένες εικόνες για κάθε μήκος κύματος και από τις διαφορές που προκύπτουν υπολογίζουν την απόσταση. Ο Hendrik Hildebrandt και η ομάδα του λαμβάνει επιπλέον και αρκετές εικόνες από το εύρος των υπερύθρων για να προσδιορίσει την απόσταση με μεγαλύτερη ακρίβεια.

Προηγούμενες αναλύσεις είχαν ήδη δείξει ότι τα δεδομένα με βάση το κοσμικό υπόβαθρο μικροκυμάτων (από την Planck Consortium και άλλες ομάδες) αποκλίνουν συστηματικά από τα δεδομένα του φαινομένου του βαρυτικού φακού. Η απόκλιση των αποτελεσμάτων της Kilo-Degree Survey ήταν ακόμα πιο έντονη σε σχέση με άλλες έρευνες που χρησιμοποιούσαν την ίδια μέθοδο. «Το σύνολο δεδομένων μας βασίζεται στο φαινόμενο του βαρυτικού φακού αλλά συμπληρώνεται και με πρόσθετα στοιχεία από το φάσμα των υπέρυθρων», λέει ο Hendrik Hildebrandt. «Αυτή η μεγαλύτερη ακρίβεια θα μπορούσε να είναι ο λόγος για τη μεγαλύτερη απόκλιση από τα δεδομένα της ομάδας Planck Consortium». 

Για την επαλήθευση αυτής της ασυμφωνίας, η ομάδα αξιολόγησε το σύνολο των δεδομένων και μιας άλλης ερευνητικής κοινοπραξίας, της Dark Energy Survey, που χρησιμοποιεί μια παρόμοια βαθμονόμηση για τον υπολογισμό των αποστάσεων. Οι τιμές της ομάδας αυτής, αποκλίνουν ακόμη πιο έντονα από τις τιμές της Planck Consortium.

Οι επιστήμονες συζητούν επί του παρόντος εάν οι αποκλίσεις μεταξύ των διαφορετικών αποτελεσμάτων είναι στην πραγματικότητα μια ένδειξη ότι το καθιερωμένο μοντέλο της κοσμολογίας είναι λάθος ή απλά κάτι δεν πάει καλά με τις μεθόδους μετρήσεων. Η ομάδα του Kilo-Degree Survey εργάζεται ήδη σε μια νέα ανάλυση ενός πιο μεγάλου συνόλου δεδομένων που θα μπορούσε να παρέχει περαιτέρω πληροφορίες και αναμένεται να βελτιώσει την ακρίβεια των μετρήσεών της σχετικά με την πυκνότητα και τη δομή της ύλης εντός του 2020.

ΠΗΓΗ: https://phys.org

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΑ: Credit: KFDL. (CC BY 2.0).

ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: Με ποιο ρυθμό διαστέλλεται το Σύμπαν; Οι επιστήμονες ακόμα διαφωνούν.