Σκοτεινή ύλη: Όταν τα μαθηματικά του σύμπαντος δεν βγαίνουν

Σκοτεινή ύλη: Όταν τα μαθηματικά του σύμπαντος δεν βγαίνουν

Ακόμα και οι εξυπνότεροι άνθρωποι στον κόσμο, δεν γνωρίζουν ακριβώς από τι αποτελείται το 95% του σύμπαντος, καθώς η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια εγείρουν ορισμένα από τα μεγαλύτερα ερωτήματα στη μελέτη του διαστήματος και της Φυσικής.

Μπορεί πολλοί και πολλές από εμάς να αναρωτιόμαστε συχνά για το «ποιος έφτιαξε το σύμπαν», ωστόσο, ένα ακόμη πράγμα που δεν ξέρουμε είναι «από τι;». Σοβαρά τώρα, ακόμα και οι εξυπνότεροι άνθρωποι στον κόσμο δεν γνωρίζουν ακριβώς!

Αυτό που ξέρουμε είναι ότι το διάστημα αποτελείται από γαλαξίες και αστέρια, πλανήτες, μαύρες τρύπες και πολλά ακόμη ουράνια σώματα φτιαγμένα από κανονική ύλη. Την ίδια ουσία που αποτελεί τη Γη μας, με τις ηπείρους και τους ωκεανούς. Τα φυτά και όλους τους ζωντανούς οργανισμούς. Το σώμα σας, τη συσκευή μέσω της οποίας διαβάζετε αυτό εδώ το άρθρο ακόμα και την καρέκλα που κάθεστε!

Ξέρουμε, λοιπόν, πολλά καταπληκτικά πράγματα που υπάρχουν, το θέμα είναι όμως ότι εάν τα αθροίσουμε όλα, τα μαθηματικά του σύμπαντος δεν «βγαίνουν»!

final_darkamatter1

Photo credit: CC0 licence via pexels.com

Γιατί η θεωρία ότι «ζούμε» σε μια πολύπλοκη προσομοίωση ενός υπερυπολογιστή, απορρίπτεται από την πλειοψηφία των ειδικών ως καθαρή μυθοπλασία; Διαβάστε περισσότερα στο άρθρο «Θεωρία Μάτριξ: Όλα είναι ένα ψέμα;».

Τα μαθηματικά του σύμπαντος

Καταπώς γνωρίζουμε πλέον, τα πρώτα 150 εκατομμύρια χρόνια μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, δεν υπήρχαν γαλαξίες, αστέρια ή πλανήτες. Το σύμπαν ήταν απλώς μια «σούπα» από μικροσκοπικά σωματίδια, όταν η βαρύτητα –η δύναμη που «τραβάει» κι εμάς προς τη Γη–άρχισε να τα έλκει, το ένα προς το άλλο.

Με την πάροδο του χρόνου, σχηματίστηκαν τα πρώτα αστέρια, τα οποία συγκεντρώθηκαν σε γαλαξίες. Αυτοί ομαδοποιήθηκαν σε σμήνη, τα οποία αποτελούνταν τόσο από τους γαλαξίες όσο και από την ύλη μεταξύ τους. Σώματα ύλης συγκρούστηκαν μεταξύ τους και οι πλανήτες στο ηλιακό μας σύστημα άρχισαν να σχηματίζονται γύρω από τον Ήλιο. Τα αστέρια περιστρέφονταν γύρω από το κέντρο ενός γαλαξία, όπως περίπου οι πλανήτες γύρω από ένα αστέρι. Αυτές οι διαδικασίες διήρκεσαν δισεκατομμύρια χρόνια, εντούτοις, μόλις τη δεκαετία του 1930, οι αστρονόμοι παρατήρησαν για πρώτη φορά ότι ορισμένα σμήνη γαλαξιών περιστρέφονταν πιο γρήγορα από ό,τι θα έπρεπε για να μη διαχωρίζονται.

Σε ένα καρουζέλ, η δοκός μας βοηθάει να παραμείνουμε «κολλημένοι» στη θέση μας. Κάπως έτσι, η σκοτεινή ύλη είναι η «αόρατη» κόλλα που κρατά τα αστέρια, τη σκόνη και τα αέρια μαζί σε έναν γαλαξία, ενώ ενώνει το ηλιακό μας σύστημα, τους γαλαξίες και τα σμήνη γαλαξιών.

final_darkamatter2

Σκεφτείτε, παραδείγματος χάρη, ότι απολαμβάνετε μια βόλτα με ένα αλογάκι στο καρουζέλ του λούνα παρκ, το οποίο περιστρέφεται απίστευτα γρήγορα. Αν δεν κρατηθείτε γερά από τη δοκό, θα «εκτοξευθείτε» στο γρασίδι. Ως άλλα γιγάντια καρουζέλ, οι γαλαξίες περιστρέφονται πολύ πιο γρήγορα από ό,τι ανέμεναν οι αστρονόμοι, παρόλα αυτά τα αστέρια και τα αέρια που τους αποτελούν, δεν «εκτοξεύονται» στο βαθύ διάστημα. Έτσι, συνειδητοποίησαν ότι πρέπει να υπάρχει κάποιο είδος «αόρατης» ύλης που παρέχει την επιπλέον βαρύτητα που απαιτείται προκειμένου να διατηρεί τα πάντα στη θέση τους. Η «δοκός» λοιπόν που κρατάει ενωμένο το ηλιακό μας σύστημα, τους γαλαξίες και τα σμήνη γαλαξιών είναι η σκοτεινή ύλη, η «αόρατη» κόλλα που κρατά τα αστέρια, τη σκόνη και τα αέρια μαζί σε έναν γαλαξία.

Αυτή η μυστηριώδης ουσία αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της μάζας ενός γαλαξία και το θεμέλιο της δομής του σύμπαντός μας. Ωστόσο, δεν μπορούμε να τη δούμε. Και όχι μόνο αυτή!

Τι άλλο υπάρχει εκεί έξω;

Η σκοτεινή ύλη είναι «αόρατη» διότι δεν εκπέμπει, δεν απορροφά και δεν αντανακλά το φως. Γνωρίζουμε, λοιπόν, ότι υπάρχει λόγω της βαρυτικής έλξης που ασκεί στην ορατή ύλη στο διάστημα.

Παράλληλα, μελετώντας το σύμπαν, η επιστημονική κοινότητα κατέληξε ότι αυτό διαστέλλεται. Εντούτοις, εάν αποτελείται μόνο από αυτά που γνωρίζουμε, όπως τους γαλαξίες, τα αστέρια και τους πλανήτες, δεν θα έπρεπε να διαστέλλεται τόσο γρήγορα. Θα πρέπει, λοιπόν, να υπάρχει και κάτι άλλο εκεί έξω που ωθεί το σύμπαν να διαστέλλεται όλο και ταχύτερα. Ένα είδος ενέργειας που δεν ξέρουμε τι είναι ή από πού προέρχεται, αλλά μπορούμε να υποθέσουμε ότι βρίσκεται εκεί. Γι’ αυτό και οι επιστήμονες και οι επιστημόνισσες που τη μελετούν την ονόμασαν «σκοτεινή ενέργεια».

final_darkamatter3

Photo credit: NASA's Goddard Space Flight Center

Καθώς τα μυστήρια του σύμπαντος συνεχίζουν να μας προβληματίζουν, ένα διαστημικό τηλεσκόπιο επιχειρεί να διερευνήσει την προέλευσή του. Διαβάστε περισσότερα στο άρθρο «James Webb: Μια φορά κι έναν καιρό σε έναν γαλαξία πολύ μακρινό».

Παρότι δεν γνωρίζουμε ακόμη πολλά για τη σκοτεινή ενέργεια, ξέρουμε ότι υπάρχει σε μεγάλη ποσότητα: Αποτελεί περίπου το 68% του σύμπαντος, όταν η σκοτεινή ύλη καταλαμβάνει περίπου το 27% αυτού. Τι μας μένει λοιπόν; Καθώς, τα δύο αυτά άγνωστα ακόμη σε εμάς πεδία αθροιστικά αποτελούν το 95% του σύμπαντος, μόλις ένα 5% αντιστοιχεί στην ύλη και την ενέργεια που γνωρίζουμε και κατανοούμε. Ενέργεια όπως το φως και η θερμότητα, μαζί με ύλη όπως οι άνθρωποι, τα άλογα, τα καρουζέλ, ο πλανήτης μας, ο Ήλιος και όλοι οι γαλαξίες!

Τι είναι αυτό το 95% του σύμπαντος;

Η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ενέργεια εγείρουν μερικά από τα μεγαλύτερα ερωτήματα στη μελέτη του διαστήματος και της Φυσικής. Τι είναι αυτό το 95% του σύμπαντος και από τι αποτελείται; Από το CERN, τον μεγαλύτερο σωματιδιακό επιταχυντή του κόσμου που βρίσκεται στην Ελβετία, μέχρι το πρόγραμμα ICECUBE που υλοποιείται στην Ανταρκτική, και τα διαστημικά μας τηλεσκόπια όπως το James Webb, χιλιάδες ερευνητές και ερευνήτριες σε όλο τον κόσμο, επιχειρούν εδώ και καιρό να δώσουν τεκμηριωμένες απαντήσεις.

Video credit: History of the Universe

Ωστόσο, επειδή έχουν περάσει δεκαετίες αναζητώντας «σκοτεινά» μικροσωματίδια, τόσο στη Γη όσο και στο διάστημα, αλλά συνεχίζουν να μας διαφεύγουν, μία δεύτερη ομάδα επιστημόνων αναρωτιέται αν οι μαθηματικοί μας υπολογισμοί ήταν εξ’ αρχής λάθος. Καταπώς εικάζουν, η αδυναμία μας να ανιχνεύσουμε την σκοτεινή ύλη ενδεχομένως οφείλεται στο ότι αυτή δεν υπάρχει: Είναι μία «ψευδαίσθηση» που προκαλείται από τις ελλιπείς γνώσεις μας για τη βαρύτητα.

Διότι, μπορεί ο Ισαάκ Νεύτωνας και ο Άλμπερτ Αϊνστάιν να έθεσαν το πλαίσιο για τους κανόνες της βαρύτητας στη Γη και στο ηλιακό μας σύστημα, ωστόσο, μήπως στις τεράστιες αποστάσεις του σύμπαντος η βαρύτητα λειτουργεί διαφορετικά;

Προς το παρόν, κανείς –ακόμα και οι εξυπνότεροι άνθρωποι στον κόσμο– δεν γνωρίζουν με βεβαιότητα.

Η ΙΣΤΟΡΙΑ ΜΑΣ

Το Pencil On The Moon είναι μια πρωτοβουλία με την υποστήριξη της Generali, η οποία παρακολουθεί στενά όλες τις νέες τάσεις, προκειμένου να συνεχίσει να εξελίσσεται και να προσφέρει υψηλού επιπέδου υπηρεσίες.

Οι πιο προηγμένες επιστημονικές έρευνες, οι πιο εξελιγμένες τεχνολογίες αλλά και οι πιο καινοτόμες εφευρέσεις εξετάζονται προσεκτικά υπό το πρίσμα της εφαρμογής τους στα πεδία της καθημερινότητας με βασική αρχή ότι ο άνθρωπος είναι πάντα πάνω από την τεχνολογία.

Αυτή είναι η πηγή από την οποία αντλούμε μελάνι για τις πένες αυτού του blog με έναν κοινό στόχο:

Να γνωρίσουμε, κατανοήσουμε και στο τέλος να αξιοποιήσουμε τις νέες τεχνολογίες προς όφελος του ανθρώπου.

Η Generali στηρίζει έμπρακτα αυτή την πρωτοβουλία πιστή στη δέσμευσή της:

«Να στηρίζει τους ανθρώπους για να δημιουργούν ένα ασφαλέστερο μέλλον για τις ζωές και τα όνειρά τους»

…Αλλά και ανοιχτή στη σκέψη ότι πολλές φορές αρκεί ένα μολύβι για να γράφουμε στο φεγγάρι.