Ερευνητές από τα Πανεπιστήμια της Βόννης και του St. Andrews thw Σκωτίας προτείνουν μια νέα λύση: χρησιμοποιώντας μια εναλλακτική θεωρία της βαρύτητας, η απόκλιση στις μετρούμενες τιμές μπορεί εύκολα να εξηγηθεί—η απόκλιση Hubble εξαφανίζεται. Η μελέτη έχει δημοσιευθεί στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).
Η διαστολή του σύμπαντος κάνει τους γαλαξίες να απομακρύνονται ο ένας από τον άλλο. Η ταχύτητα με την οποία το κάνουν αυτό είναι ανάλογη της απόστασης μεταξύ τους. Για παράδειγμα, εάν ο γαλαξίας Α είναι δύο φορές πιο μακριά από τη Γη από τον γαλαξία Β, η απόστασή του από εμάς αυξάνεται επίσης δύο φορές πιο γρήγορα. Ο Αμερικανός αστρονόμος Έντουιν Χαμπλ (Hubble) ήταν ένας από τους πρώτους που αναγνώρισε αυτή τη σύνδεση.
Για να υπολογίσουμε πόσο γρήγορα απομακρύνονται δύο γαλαξίες ο ένας από τον άλλο, είναι, επομένως, απαραίτητο να γνωρίζουμε πόσο μακριά βρίσκονται μεταξύ τους και η απόσταση αυτή πρέπει να πολλαπλασιαστεί με την σταθερά Hubble-Lemaitre. Η τιμή της μπορεί να προσδιοριστεί, για παράδειγμα, κοιτάζοντας τις πολύ απομακρυσμένες περιοχές του σύμπαντος. Αυτό δίνει μία ταχύτητα σχεδόν 244.000 χιλιομέτρων την ώρα ανά απόσταση megaparsec (ένα megaparsec είναι λίγο πάνω από τρία εκατομμύρια έτη φωτός).
«Αλλά μπορείτε επίσης να κοιτάξουμε ουράνια σώματα που είναι πολύ πιο κοντά σε εμάς—τα λεγόμενα σουπερνόβα κατηγορίας 1α, τα οποία είναι ένας συγκεκριμένος τύπος αστέρα που εκρήγνυται», εξηγεί ο καθηγητής Δρ. Pavel Kroupa από το Ινστιτούτο Ακτινοβολίας και Πυρηνικής Φυσικής Helmholtz στο το Πανεπιστήμιο της Βόννης. Είναι δυνατός ο προσδιορισμός της απόστασης ενός σουπερνόβα 1a από τη Γη με μεγάλη ακρίβεια. Γνωρίζουμε ότι τα λαμπερά αντικείμενα αλλάζουν χρώμα όταν απομακρύνονται από εμάς—και όσο πιο γρήγορα κινούνται, τόσο πιο έντονη είναι η αλλαγή. Αυτό μοιάζει με ένα ασθενοφόρο, του οποίου η σειρήνα ηχεί πιο βαθιά καθώς απομακρύνεται από εμάς. Αν τώρα υπολογίσουμε την ταχύτητα των σουπερνόβα 1a από τη χρωματική τους μετατόπιση και τη συσχετίσουμε με την απόστασή τους, φτάνουμε σε διαφορετική τιμή για τη σταθερά Hubble-Lemaitre, λίγο λιγότερο από 264.000 χιλιόμετρα την ώρα ανά απόσταση megaparsec. «Το σύμπαν, επομένως, φαίνεται να διαστέλλεται γρηγορότερα στην περιοχή μας —δηλαδή, σε απόσταση περίπου τριών δισεκατομμυρίων ετών φωτός— παρά στο σύνολό του», λέει ο Kroupa. «Και αυτό κανονικά δεν πρέπει να συμβαίνει στην πραγματικότητα».
Ωστόσο, πρόσφατα υπήρξε μια παρατήρηση που θα μπορούσε να το εξηγήσει αυτό. Σύμφωνα με αυτή, η Γη βρίσκεται σε μια περιοχή του διαστήματος όπου υπάρχει σχετικά λίγη ύλη - συγκρίσιμη με μια φυσαλίδα αέρα σε ένα κέικ. Η πυκνότητα της ύλης είναι μεγαλύτερη γύρω από τη φυσαλίδα. Οι βαρυτικές δυνάμεις από αυτήν την περιβάλλουσα ύλη, τραβούν τους γαλαξίες που βρίσκονται μέσα στη φυσαλίδα προς τα άκρα της με μεγαλύτερη ένταση και για αυτό απομακρύνονται από εμάς πιο γρήγορα από ό,τι θα περίμενε κανείς. Επομένως, οι αποκλίσεις θα μπορούσαν απλώς να εξηγηθούν από μια τοπική «υποπυκνότητα». Παράλληλα, μια άλλη ερευνητική ομάδα μέτρησε πρόσφατα τη μέση ταχύτητα ενός μεγάλου αριθμού γαλαξιών που βρίσκονται έως 600 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά από εμάς. «Βρέθηκε ότι αυτοί οι γαλαξίες απομακρύνονται από εμάς τέσσερις φορές πιο γρήγορα από ό,τι προβλέπει το τυπικό μοντέλο της κοσμολογίας», εξηγεί ο Sergij Mazurenko από την ερευνητική ομάδα του Kroupa, ο οποίος συμμετείχε στην τρέχουσα μελέτη.
Αυτό συμβαίνει επειδή το τυπικό μοντέλο δεν προβλέπει τέτοιες υποπυκνότητες ή «φυσαλίδες»—δεν θα έπρεπε στην πραγματικότητα να υπάρχουν. Αντίθετα, η ύλη θα πρέπει να είναι ομοιόμορφα κατανεμημένη στο διάστημα. Εάν συνέβαινε αυτό, τότε πράγματι θα ήταν δύσκολο να εξηγήσουμε ποιες δυνάμεις ωθούν τους γαλαξίες στην υψηλή τους ταχύτητα. «Το τυπικό μοντέλο βασίζεται σε μια θεωρία της φύσης της βαρύτητας που προτάθηκε από τον Άλμπερτ Αϊνστάιν», λέει ο Kroupa. «Ωστόσο, οι βαρυτικές δυνάμεις μπορεί να συμπεριφέρονται διαφορετικά από ό,τι περίμενε ο Αϊνστάιν». Οι ομάδες εργασίας από τα Πανεπιστήμια της Βόννης και του St. Andrews χρησιμοποίησαν μια τροποποιημένη θεωρία της βαρύτητας σε μια προσομοίωση υπολογιστή. Αυτή η «τροποποιημένη Νευτώνεια δυναμική» (συντομογραφία: MOND) προτάθηκε πριν από τέσσερις δεκαετίες από τον Ισραηλινό φυσικό Milgrom και εξακολουθεί να θεωρείται μια αουτσάιντερ θεωρία σήμερα. «Στους υπολογισμούς μας, ωστόσο, η MOND προβλέπει με ακρίβεια την ύπαρξη τέτοιων φυσαλίδων», λέει ο Kroupa. Αν υποθέσει κανείς ότι η βαρύτητα συμπεριφέρεται στην πραγματικότητα σύμφωνα με τις υποθέσεις του Milgrom, η απόκλιση του Hubble θα εξαφανιζόταν: θα υπήρχε στην πραγματικότητα μόνο μία σταθερά για τη διαστολή του σύμπαντος (πιθανά πιο κοντά στα 244.000 χιλιόμετρα την ώρα ανά megaparsec) και οι παρατηρούμενες αποκλίσεις θα οφείλονταν σε ανωμαλίες στην κατανομή της ύλης.
ΕΙΚΟΝΑ: Γαλαξίες όπως αποτυπώθηκαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble. Οι πιο μακρινοί, φαίνονται πιο ερυθροί. (CC BY 2.0).
ΔΙΑΒΑΣΤΕ ΕΠΙΣΗΣ: Μήπως τελικά η σκοτεινή ύλη και ο πλανήτης 9, είναι άχρηστες υποθέσεις?
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου