Φέρνοντας το σύμπαν πιο κοντά

Πηγή:New York Times, 26 Απριλίου 2005

Οι γαλαξίες του Sloan βρίσκονται, κατά προσέγγιση, 2,5 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.

Την χρονιά που γιορτάζουμε τα 100 χρόνια της μαγικής χρονιάς του Αλβέρτου Αϊνστάιν  και της θεωρίας της σχετικότητας, οι αστρονόμοι έχουν επιβεβαιώσει μια ουσιαστική αλλά μέχρι τώρα μη επιβεβαιωμένη πρόβλεψη της γενικής σχετικότητας, δηλαδή ότι ολόκληρο το σύμπαν μπορεί να ενεργήσει ως μεγεθυντικός φακός.

Το φως από τα απόμακρα κβάζαρ, τα αινιγματικά και βίαια γεγονότα από τα οποία γεννήθηκαν οι γαλαξίες στις απαρχές του σύμπαντος - κάπου 10 δισεκατομμύρια έτη μακριά μας - έχει ενισχυθεί από την βαρυτική δύναμη μεγάλων τμημάτων και ανωμαλιών στη δομή της συμπαντικής γειτονιάς. Έτσι τα κβάζαρ εμφανίζονται ελαφρώς φωτεινότερα με τα τηλεσκόπια από ό,τι είναι στην πραγματικότητα, σύμφωνα με μια πολυεθνική ομάδα ερευνητών, με επικεφαλής τον Ryan Scranton του πανεπιστημίου του Πίτσμπουργκ.

Αυτό το συμπέρασμα βγήκε αφού εξέτασαν λεπτομερώς ένα μεγάλο όγκο στοιχείων για 13 εκατομμύρια γαλαξίες και άλλα ουράνια αντικείμενα, που πάρθηκαν με τη βοήθεια του Sloan Digital Sky Survey (SDSS), μια μεγάλη προσπάθεια για  την χαρτογράφηση του ουρανού.

Η ενίσχυση του φωτός, ανέφεραν, επιβεβαιώνει αυτό που λένε οι κοσμολόγοι τα τελευταία χρόνια, ότι τα άτομα που αποτελούν τα αστέρια είναι μειοψηφία μπροστά στα νέφη της μυστήριας σκοτεινής ύλης, ενώ και αυτή είναι μειοψηφία σε κάτι ακόμα πιο παράξενο, την αποκαλούμενη σκοτεινή ενέργεια, η οποία αναγκάζει το διάστημα και το χρόνο να διαστέλλεται ολοένα και πιο γρήγορα. Έτσι, οι γαλαξίες μπορεί να φτάσουν στην κατάσταση ενός ατελείωτου ψύχους και μοναξιάς.

Η εργασία της ομάδας του Scranton, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό The Astrophysical Journal, αναφέρει ότι η κοσμική ενίσχυση τους έδωσε την αφορμή να βρουν έναν νέο τρόπο να ζυγίσουν το σύμπαν και να ερευνήσουν την εξέλιξή του.

Αριστερά: Ένα πλέγμα σημείων παριστάνει τα κβάζαρ στον ουρανό χωρίς την επίδραση του βαρυτικού φακού.
Δεξιά: Στη μέση της εικόνας ένας γαλαξίας παίζει το ρόλο του βαρυτικού φακού, διαστρεβλώνοντας τη θέση των κβάζαρ και ενισχύοντας το φως τους στον ουρανό.

Ο Robert Nichol, μέλος της ομάδας από το πανεπιστήμιο του Πόρτσμουθ στην Αγγλία, είπε ότι "στην χρονιά Einstein, έγινε μια θαυμαστή επίδειξη της δύναμης της γενικής σχετικότητας καθώς αποδεικνύεται ότι το φως από αυτά τα κβάζαρ ταξιδεύει όχι σε ευθεία γραμμή, αλλά επηρεάζεται από τη βαρύτητα ορισμένων δομών. Ο Tony Tyson, ειδικός στους βαρυτικούς φακούς στο πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας στο Νταίηβις λέει: "Είναι ωραίο που επιβεβαιώθηκε η πρόβλεψη του Einstein για την κάμψη των φωτεινών ακτίνων".

Η θεωρία του Einstein, που εκφράστηκε το 1915, και που υποστηρίχθηκε θεαματικά από τις παρατηρήσεις κατά τη διάρκεια μιας ηλιακής έκλειψης το 1919, αποδίδει το φαινόμενο της βαρύτητας στη στρέβλωση της γεωμετρίας του χωρόχρονου από την ύλη ή την ενέργεια. Κατά συνέπεια, η θεωρία λέει, ότι η συσσώρευση μάζας, όπως ένα άστρο ή γαλαξίας ή ένα σμήνος γαλαξιών με τα συνοδευτικά νέφη σκοτεινής ύλης, μπορεί να ενεργήσει ως βαρυτικός φακός, ενισχύοντας τα πολύ απόμακρα αντικείμενα.

Στις τελευταίες δεκαετίες οι αστρονόμοι έχουν καταγράψει περιπτώσεις στις οποίες οι εικόνες των γαλαξιών ή των κβάζαρ έχουν διαστρεβλωθεί κάνοντας τόξα ή δακτυλίους ή εμφανίζονται να είναι πολλαπλές εξ' αιτίας της βαρύτητας των ενδιάμεσων γαλαξιών, που δρουν σαν βαρυτικοί φακοί. Και έχουν δει μεμονωμένα αστέρια να λάμπουν έντονα καθώς το φως τους ενισχύεται από τη βαρύτητα ενός διερχόμενου άστρου.

Οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει μια διαστρέβλωση στις μορφές των απόμακρων γαλαξιών υποβάθρου, αλλά μέχρι τώρα δεν ήταν σε θέση να κάνουν μια αξιόπιστη μέτρηση του κοσμικού παράγοντα ενίσχυσης.

Όμως στην έρευνα του Sloan, λέει ο Nichol, "βλέπουμε την αθροισμένη ενίσχυση όλων των κβάζαρ από τις ενδιάμεσες μάζες στο σύμπαν". Υπολόγισε δε ότι αυτή η μάζα, το περιεχόμενο του σύμπαντος σε μια απόσταση περίπου 2,5 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, είναι ισοδύναμη με 100 δισεκατομμύρια δισεκατομμυρίων ήλιων.

"Είναι μια μέτρηση που εξαρτάται από το τριγύρω υπόβαθρο", λέει ο Scranton, που πρόσθεσε ότι οι προηγούμενες προσπάθειες για τη μέτρηση αυτής της μάζας είχαν οδηγήσει "σε έναν τεράστιο μπέρδεμα", επειδή τα στοιχεία δεν είχαν την αναγκαία ακρίβεια. Τα αποτελέσματα, εξήγησε, δεν ταίριαζαν με την καθιερωμένη κοσμολογική θεωρία ή κάποια άλλη.

Ο νέος υπολογισμός βασίστηκε σε ένα δείγμα 13 εκατομμυρίων γαλαξιών και 200.000 κβάζαρ που προέκυψαν από την έρευνα μαμούθ του Sloan. Αυτή ξεκίνησε το 1998 με ένα συνηθισμένο τηλεσκόπιο στο Παρατηρητήριο Apache Point στο Νέο Μεξικό, και κατέληξε στη μέτρηση των χρωμάτων και της φωτεινότητας αρκετών εκατομμυρίων αντικειμένων στο ένα τέταρτο του ουρανού. Ενώ συγχρόνως χαρτογράφησε τις αποστάσεις έως και ένα εκατομμυρίων γαλαξιών και κβάζαρ.

"Έχουμε το μεγαλύτερο σύνολο κβάζαρ που συγκεντρώθηκε ποτέ", λέει ο Scranton. Τα κβάζαρ, που θεωρούνται ότι είναι τα πυροτεχνήματα των μαύρων οπών σε νέους γαλαξίες, είναι όλα τους περίπου σε απόσταση 10 δισεκατομμυρίων ετών φωτός, το δε φως τους ξεκίνησε όταν το σύμπαν ήταν 4 δισεκατομμυρίων ετών.

Επειδή τα κβάζαρ είναι πάρα πολύ ακανόνιστα και μακρινά, δεν υπάρχει κανένας τρόπος να μας πουν κατά πόσο έχει ενισχυθεί το φως τους. Κατά συνέπεια οι αστρονόμοι προσέφυγαν σε στατιστικές μεθόδους, ψάχνοντας για συσχετισμούς μεταξύ του αριθμού των κβάζαρ και των θέσεων των γαλαξιών στον ουρανό.

Τα κβάζαρ είναι πάρα πολύ εξασθενημένα και για να τα δούμε πρέπει το φως τους να ενισχυθεί από ενδιάμεσους γαλαξίες. Η ανίχνευση της ενίσχυσης είναι ένας θρίαμβος της πληροφορικής καθώς επίσης και της αστρονομίας, λένε οι αστρονόμοι.

Επειδή και η σκοτεινή και η ορατή ύλη συμβάλλει στη βαρύτητα και φυσικά στην κοσμική ενίσχυση, ο Scranton τονίζει ότι οι αστρονόμοι μπορεί να χρησιμοποιήσουν το φαινόμενο της ενίσχυσης για να ερευνήσουν τη σκοτεινή πλευρά του σύμπαντος. Απαντώντας σε ερωτήσεις όπως: πώς σχηματίζονται οι γαλαξίες και εάν οι γαλαξίες και η σκοτεινή ύλη συμπίπτουν.

Μέχρι τώρα, είπε, "οι γαλαξίες κατά κύριο λόγο ανακαλύπτουν πολύ καθαρά την σκοτεινή ύλη".

Ο Max Tegmark, κοσμολόγος στο MIT, απεκάλεσε την ανίχνευση της κοσμικής ενίσχυσης "μεγάλο ζήτημα" και λέει ότι θα γίνει ένα ισχυρό κοσμολογικό εργαλείο.

Εντούτοις, ο Tyson ανέφερε ότι αμφιβάλει αν η κοσμική ενίσχυση θα προκύψει σαν ένα σημαντικό κοσμολογικό εργαλείο. Μπορεί να είναι ευκολότερο, είπε, να ανακτηθούν πληροφορίες από τη διαστρέβλωση των απόμακρων γαλαξιών, σημειώνοντας ότι υπάρχουν πολύ περισσότεροι από αυτούς απ' ό,τι κβάζαρ.

Ο Tyson διευθύνει μια ομάδα που προγραμματίζει να φτιάξει ένα μεγάλο τηλεσκόπιο και μια κάμερα, γνωστά ως τηλεσκόπιο Large Synoptic Survey, για να κάνει ακριβώς το ίδιο.

Ένα από τα ωραιότερα παραδείγματα βαρυτικού φακού: Τέσσερις εικόνες του ιδίου κβάζαρ εμφανίζονται γύρω από τη κεντρική λάμψη που σχηματίστηκε από τον γειτονικό γαλαξία. Ο Σταυρός του Einstein είναι ορατός μόνο από το Νότιο ημισφαίριο.

Home