Η επίδραση της σκοτεινής ύλης; Πολύ πιο ισχυρή απ’ όσο πιστεύαμε

Aπό την εποχή του Νεύτωνα μέχρι πριν από περίπου 26 χρόνια, οι περισσότεροι φυσικοί ήταν απολύτως βέβαιοι ότι η δύναμη της βαρύτητας είναι η ελκτική δύναμη που διαμορφώνει και συγκρατεί μεταξύ τους σε τάξη όλα ανεξαιρέτως τα υλικά αντικείμενα του Σύμπαντος. Για παράδειγμα, χάρη στις βαρυτικές τους αλληλεπιδράσεις η Σελήνη παραμένει σε τροχιά γύρω από τη Γη και η Γη γύρω από τον Ηλιο. Και επειδή ακριβώς υπάρχει παντού και δρα αυτή η φυσική ελκτική δύναμη, τα ηλιακά συστήματα συγκροτούν τους γαλαξίες και αυτοί με τη σειρά τους τα σμήνη γαλαξιών κ.ο.κ.

Αυτή η εύρυθμη και άκρως καθησυχαστική εικόνα του Σύμπαντος έμελλε να ανατραπεί το 1998 από κάποιες εντελώς απρόσμενες, τότε, αστρονομικές παρατηρήσεις και κυρίως από τις ακριβείς μετρήσεις που πραγματοποίησαν δύο πρωτοποριακές ομάδες αστροφυσικών. Την πρώτη ερευνητική ομάδα διηύθυνε ο διάσημος αστροφυσικός Σολ Πέρλμουτερ (Saul Perlmutter) του Πανεπιστημίου Μπέρκλεϊ των ΗΠΑ, ενώ η δεύτερη ομάδα ήταν μια διεθνής συνεργασία μεταξύ του Αυστραλού Μπράιαν Σμιτ (Β. Ρ. Schmidt) και του Αμερικανού Ανταμ Ρις (Adam G. Riess).

Ούτε λίγο ούτε πολύ, αυτοί οι αστροφυσικοί κατέληξαν, ανεξάρτητα οι μεν από τους δε, στο άκρως ανησυχητικό συμπέρασμα ότι το Σύμπαν διαστέλλεται συνεχώς και μάλιστα με επιταχυνόμενους ρυθμούς! Και γι’ αυτήν ακριβώς την ιδιαίτερα ανατρεπτική ανακάλυψή τους τιμήθηκαν, το 2011, από τη Σουηδική Ακαδημία Επιστημών με την υψηλότερη επιστημονική διάκριση: το Βραβείο Νόμπελ Φυσικής. Παρ’ όλα αυτά, για τη σύγχρονη Φυσική ήταν -και εξακολουθεί να είναι!- μια ιδιαίτερα επώδυνη έκπληξη η ανακάλυψη ότι η γνωστή ορατή ύλη, που συγκροτεί όλες ανεξαιρέτως τις δομές του Σύμπαντος, αντιστοιχεί μόλις και μετά βίας στο 5% της συνολικής ύλης που υπάρχει πραγματικά και ότι περίπου το 25% του Σύμπαντος αποτελείται από την αόρατη, σκοτεινή ύλη, ενώ το υπόλοιπο 70% αποτελείται από σκοτεινή ενέργεια.

Πράγματι, τις δύο τελευταίες δεκαετίες οι έρευνες των φυσικών και των κοσμολόγων επιβεβαίωσαν ότι η συνήθης ορατή ύλη, που συγκροτεί τους γαλαξίες, τους αστέρες, τους πλανήτες και όλα τα γνωστά υλικά σώματα, αντιστοιχεί μόνο σε ένα πολύ μικρό τμήμα της πραγματικότητας, ενώ περίπου το 25% της συνολικής ύλης του Σύμπαντος είναι σκοτεινή ύλη. Η οποία, αν και συνολικά είναι πέντε φορές περισσότερη από την ορατή ύλη, παραμένει αόρατη επειδή δεν αλληλεπιδρά ηλεκτρομαγνητικά με την ορατή ύλη, δηλαδή δεν αλληλεπιδρά με το ορατό φως και άρα είναι αδύνατον να τη μελετήσουν μέσω τηλεσκοπίων.

Η σκοτεινή ύλη αμφισβητεί αποδεκτές φυσικές θεωρίες;

Πώς, λοιπόν, γνωρίζουμε ότι όντως υπάρχει; Η ύπαρξή της αποκαλύπτεται μόνο έμμεσα από τα βαρυτικά αποτελέσματα της δράσης της στα πολύ μεγάλα υλικά σώματα, αφού μόνο η παρουσία της σκοτεινής ύλης μπορεί να εξηγήσει τις απρόβλεπτες κινήσεις των εξωτερικών πλανητών ενός ηλιακού συστήματος ή τις συντονισμένες κινήσεις των σμηνών γαλαξιών στο Διάστημα.

Εξάλλου, οι πρώτες σοβαρές ενδείξεις για την ύπαρξη σκοτεινής ύλης στο Σύμπαν προέκυψαν ακριβώς από τη μελέτη της αινιγματικής συμπεριφοράς των γαλαξιών, οι οποίοι αφενός διαστέλλονται ταχύτερα απ’ ό,τι προβλεπόταν στο Διάστημα και αφετέρου εξακολουθούν να περιστρέφονται ομοιόμορφα γύρω από το κέντρο τους, ενώ δεν θα έπρεπε να το κάνουν σύμφωνα με τις αποδεκτές φυσικές θεωρίες, οι οποίες επιβάλλουν η κίνησή τους να εξαρτάται τόσο από τη μάζα τους όσο και από τη δύναμη της κοσμικής βαρύτητας. Και η μόνη εύλογη φυσική εξήγηση για τις παρατηρούμενες «ανωμαλίες» ήταν ακριβώς η υπόθεση της παρουσίας και της δράσης μιας αόρατης σκοτεινής ύλης, για την ύπαρξη της οποίας συνηγορούν και πολλές άλλες κοσμολογικές παρατηρήσεις.

Μάλιστα, μόλις δημοσιεύτηκε στο «The Astrophysical Journal Letters» μια ενδιαφέρουσα έρευνα που πραγματοποιήθηκε στη γειτονική Ιταλία από ομάδα φυσικών, κυρίως ερευνητών του Εθνικού Ινστιτούτου Αστροφυσικής (INAF). Οι Ιταλοί ερευνητές ανακάλυψαν ότι η τροχιά περιφοράς των μεμονωμένων γαλαξιών, που έχουν διαφορετική μάζα και περιστρέφονται σε μεγάλες αποστάσεις γύρω από το κέντρο ενός σμήνους γαλαξιών, παραμένει αμετάβλητη και σταθερή για πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα.

Με άλλα λόγια, διαπίστωσαν απροσδόκητα ότι καθόλου δεν αλλάζει η ταχύτητα ή το επίπεδο περιφοράς των μεμονωμένων γαλαξιών, όσο μακριά κι αν κινούνται από το κέντρο του σμήνους, ενώ, σύμφωνα με την κλασική φυσική του Νεύτωνα, αλλά και τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν, η ταχύτητα περιστροφής τους θα έπρεπε να μειώνεται όσο πιο μακριά βρίσκονται από το κέντρο του γαλαξιακού σμήνους. Και το γεγονός ότι αυτό δεν παρατηρείται, επιβεβαιώνει την παρουσία σκοτεινής ύλης, η δράση της οποίας θα πρέπει να επεκταθεί σε τεράστιες αποστάσεις, πέρα από το κέντρο ενός μεμονωμένου γαλαξία. Κι όλα αυτά, ενώ αγνοούμε τόσο από τι είδους σωματίδια αποτελείται η σκοτεινή ύλη όσο και το πώς ακριβώς επηρεάζει την ορατή ύλη.

Συνεπώς, αν επιβεβαιωθούν τα συμπεράσματα αυτής της πρόσφατης έρευνας και από άλλες σχετικές έρευνες, τότε η Φυσική αντιμετωπίζει ένα πολύ σοβαρό δίλημμα: είτε να ανακαλύψει από τι είδους σωματίδια αποτελείται η σκοτεινή ύλη είτε να αναθεωρήσει τις αναμφισβήτητες, μέχρι σήμερα, φυσικές θεωρίες της βαρύτητας.

πηγή: από την έντυπη έκδοση της "Εφημερίδας των Συντακτών" - efsyn.gr  - Σπύρος Μανουσέλης