Του Μανωλη Πλειωνη (Από την εφημερίδα Η ΚΑΘΗΜΕΡΙΝΗ, Σάββατο 27 Ιουνίου 2009)H σύγχρονη επιστήμη θεωρεί ότι το κοσμολογικό μοντέλο που πιο ορθά ανταποκρίνεται στη φυσική πραγματικότητα είναι αυτό της «Μεγάλης Εκρηξης». Το μοντέλο αυτό υποστηρίζει ότι το Σύμπαν είναι δυναμικά εξελισσόμενο και «γεννήθηκε» με μία έκρηξη από μία αρχική κατάσταση υψηλότατης πυκνότητας και θερμοκρασίας, η οποία δημιούργησε τον ίδιο τον χώρο και τον χρόνο. Σήμερα η επιστήμη δεν θεωρεί αναγκαία την ύπαρξη, χρονικά προσδιορισμένης, γέννησης του Σύμπαντος, μιας και στο αρχέγονο Σύμπαν η έννοια του χρόνου δεν είναι καλώς ορισμένη. Πιθανώς λοιπόν να προϋπήρχε το Σύμπαν και πριν από την αρχή της διαστολής του, σε μια «εν δυνάμει» κατάσταση.
Καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται και ψύχεται με την πάροδο του χρόνου, συντίθενται τα δομικά συστατικά της ύλης, τα πρωτόνια, τα νετρόνια, τα ηλεκτρόνια, αλλά και τα νετρίνα. Στις αρχικές υψηλές θερμοκρασίες και έως ότου το Σύμπαν να ψυχθεί, η αρχική θερμική ακτινοβολία είναι συζευγμένη με την ύλη λόγω των ελεύθερων ηλεκτρονίων που δρούν σαν ανακλαστήρες της ακτινοβολίας. Μόλις η θερμοκρασία πέσει και τα ηλεκτρόνια ενωθούν με τους ατομικούς πυρήνες, η ακτινοβολία απελευθερώνεται και ξεκινάει το αέναο ταξίδι της στο Σύμπαν, για να φτάσει στους δορυφορικούς ανιχνευτές μας ως το υπόβαθρο ακτινοβολίας μικροκυμάτων.
Καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται και ψύχεται με την πάροδο του χρόνου, συντίθενται τα δομικά συστατικά της ύλης, τα πρωτόνια, τα νετρόνια, τα ηλεκτρόνια, αλλά και τα νετρίνα. Στις αρχικές υψηλές θερμοκρασίες και έως ότου το Σύμπαν να ψυχθεί, η αρχική θερμική ακτινοβολία είναι συζευγμένη με την ύλη λόγω των ελεύθερων ηλεκτρονίων που δρούν σαν ανακλαστήρες της ακτινοβολίας. Μόλις η θερμοκρασία πέσει και τα ηλεκτρόνια ενωθούν με τους ατομικούς πυρήνες, η ακτινοβολία απελευθερώνεται και ξεκινάει το αέναο ταξίδι της στο Σύμπαν, για να φτάσει στους δορυφορικούς ανιχνευτές μας ως το υπόβαθρο ακτινοβολίας μικροκυμάτων.
Επίδραση της βαρύτητας
Ταυτόχρονα και κάτω από την επίδραση της βαρύτητας, οι αρχικά μικρές διαταραχές στην πυκνότητα της βαρυονικής ύλης (που είναι η γνωστή μας ύλη, αποτελούμενη από πρωτόνια και νετρόνια) αρχίζουν να μεγαλώνουν, επιρεασμένες από τις ήδη υπάρχουσες διαταραχές στη «σκοτεινή» ύλη, που ξεκίνησαν να μεγαλώνουν πολύ νωρίτερα και εν τέλει δημιουργούν τις γνωστές δομές τους Σύμπαντος, τα άστρα, τους γαλαξίες, τα κβάζαρ, τις ομάδες και τα σμήνη γαλαξιών.
Τα κύρια παρατηρησιακά δεδομένα που υποστηρίζουν την ορθότητα του γενικού πλαισίου της Θεωρίας της «Μεγάλης Εκρηξης» και που δεν ερμηνεύονται στο σύνολό τους από καμία άλλη θεωρία, ούτε φυσικά από κυκλοφορούσες θρησκευτικού ή πολιτικού περιεχομένου ιδεοληψίες που αρνούνται τα φαινόμενα στο όνομα καθαρά φιλοσοφικών αντιρρήσεων, είναι: η διαστολή του Σύμπαντος, η ύπαρξη του υπόβαθρου ακτινοβολίας μικροκυμάτων) και η γένεση και τα ποσοστά των ελαφρών χημικών στοιχείων (βασικά του υδρογόνου, του ηλίου και του λιθίου).
Ταυτόχρονα και κάτω από την επίδραση της βαρύτητας, οι αρχικά μικρές διαταραχές στην πυκνότητα της βαρυονικής ύλης (που είναι η γνωστή μας ύλη, αποτελούμενη από πρωτόνια και νετρόνια) αρχίζουν να μεγαλώνουν, επιρεασμένες από τις ήδη υπάρχουσες διαταραχές στη «σκοτεινή» ύλη, που ξεκίνησαν να μεγαλώνουν πολύ νωρίτερα και εν τέλει δημιουργούν τις γνωστές δομές τους Σύμπαντος, τα άστρα, τους γαλαξίες, τα κβάζαρ, τις ομάδες και τα σμήνη γαλαξιών.
Τα κύρια παρατηρησιακά δεδομένα που υποστηρίζουν την ορθότητα του γενικού πλαισίου της Θεωρίας της «Μεγάλης Εκρηξης» και που δεν ερμηνεύονται στο σύνολό τους από καμία άλλη θεωρία, ούτε φυσικά από κυκλοφορούσες θρησκευτικού ή πολιτικού περιεχομένου ιδεοληψίες που αρνούνται τα φαινόμενα στο όνομα καθαρά φιλοσοφικών αντιρρήσεων, είναι: η διαστολή του Σύμπαντος, η ύπαρξη του υπόβαθρου ακτινοβολίας μικροκυμάτων) και η γένεση και τα ποσοστά των ελαφρών χημικών στοιχείων (βασικά του υδρογόνου, του ηλίου και του λιθίου).
Το ποσό υλο-ενέργειας
Επιπλέον, έχει βρεθεί ότι η εξέλιξη του Σύμπαντος εξαρτάται από το συνολικό ποσό της υλο-ενέργειας που περιέχει. Εάν περιέχει μικρό ποσό υλο-ενέργειας σημαίνει ότι το Σύμπαν θα διαστέλλεται επ’ άπειρον («Ανοικτό» Σύμπαν), διότι η ιδιο-βαρύτητά του δεν είναι αρκετά ισχυρή για να σταματήσει την αρχική διαστολή. Εάν περιέχει μεγάλο ποσό υλο-ενέργειας, τότε το Σύμπαν θα αρχίσει να συστέλλεται, έως ότου συνθλιβεί («Κλειστό» Σύμπαν).
Τέλος, υπάρχει η περίπτωση του κρίσιμου ποσού υλο-ενέργειας, που είναι το σύνορο μεταξύ των δύο παραπάνω περιπτώσεων. Σε αυτήν την περίπτωση όμως, το πώς διαστέλλεται το Σύμπαν εξαρτάται και από το είδος της υλο-ενέργειας που περιέχει. Π. χ., μπορεί το συνολικό ποσό της ύλης (σκοτεινής και βαρυονικής) στο Σύμπαν να έχει την κρίσιμη τιμή, οπότε το Σύμπαν θα συνεχίσει να διαστέλλεται με επιβραδυνόμενο σταθερό ρυθμό. Μπορεί όμως στη δυναμική του Σύμπαντος να συνεισφέρει και η λεγόμενη «σκοτεινή» ενέργεια (μια άγνωστης μορφής ενέργεια), στην οποία περίπτωση το συνολικό ποσό της ύλης είναι μικρότερο από την κρίσιμη τιμή αλλά συμπληρώνεται από τη «σκοτεινή ενέργεια» οπότε έπειτα από κάποιο χρόνο, τις ελκτικές δυνάμεις της συμπαντικής ιδιο-βαρύτητας τις υπερνικά η «σκοτεινή ενέργεια». Δρώντας σαν «αντι-βαρύτητα» αντιστρέφει την αρχική επιβράδυνση της διαστολής σε επιτάχυνση και έτσι το Σύμπαν συνεχίζει να διαστέλλεται αλλά με επιταχυνόμενο ρυθμό.
Mε την ανάλυση παρατηρήσεων υπερκαινοφανών αστέρων βρέθηκε ότι το Σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό, που όπως προαναφέραμε συνεπάγεται την ύπαρξη της «σκοτεινής ενέργειας». Αυτά τα συμπεράσματα αντιστοιχούν σε σεισμό 10 Ρίχτερ στους κόλπους των κοσμολόγων.
Επιπλέον, έχει βρεθεί ότι η εξέλιξη του Σύμπαντος εξαρτάται από το συνολικό ποσό της υλο-ενέργειας που περιέχει. Εάν περιέχει μικρό ποσό υλο-ενέργειας σημαίνει ότι το Σύμπαν θα διαστέλλεται επ’ άπειρον («Ανοικτό» Σύμπαν), διότι η ιδιο-βαρύτητά του δεν είναι αρκετά ισχυρή για να σταματήσει την αρχική διαστολή. Εάν περιέχει μεγάλο ποσό υλο-ενέργειας, τότε το Σύμπαν θα αρχίσει να συστέλλεται, έως ότου συνθλιβεί («Κλειστό» Σύμπαν).
Τέλος, υπάρχει η περίπτωση του κρίσιμου ποσού υλο-ενέργειας, που είναι το σύνορο μεταξύ των δύο παραπάνω περιπτώσεων. Σε αυτήν την περίπτωση όμως, το πώς διαστέλλεται το Σύμπαν εξαρτάται και από το είδος της υλο-ενέργειας που περιέχει. Π. χ., μπορεί το συνολικό ποσό της ύλης (σκοτεινής και βαρυονικής) στο Σύμπαν να έχει την κρίσιμη τιμή, οπότε το Σύμπαν θα συνεχίσει να διαστέλλεται με επιβραδυνόμενο σταθερό ρυθμό. Μπορεί όμως στη δυναμική του Σύμπαντος να συνεισφέρει και η λεγόμενη «σκοτεινή» ενέργεια (μια άγνωστης μορφής ενέργεια), στην οποία περίπτωση το συνολικό ποσό της ύλης είναι μικρότερο από την κρίσιμη τιμή αλλά συμπληρώνεται από τη «σκοτεινή ενέργεια» οπότε έπειτα από κάποιο χρόνο, τις ελκτικές δυνάμεις της συμπαντικής ιδιο-βαρύτητας τις υπερνικά η «σκοτεινή ενέργεια». Δρώντας σαν «αντι-βαρύτητα» αντιστρέφει την αρχική επιβράδυνση της διαστολής σε επιτάχυνση και έτσι το Σύμπαν συνεχίζει να διαστέλλεται αλλά με επιταχυνόμενο ρυθμό.
Mε την ανάλυση παρατηρήσεων υπερκαινοφανών αστέρων βρέθηκε ότι το Σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό, που όπως προαναφέραμε συνεπάγεται την ύπαρξη της «σκοτεινής ενέργειας». Αυτά τα συμπεράσματα αντιστοιχούν σε σεισμό 10 Ρίχτερ στους κόλπους των κοσμολόγων.
