Μια νέα θεωρία έρχεται να επανεξετάσει την τοποθέτηση του Γαλαξία μας στο κοσμικό περιβάλλον, προσφέροντας μια πιθανή εξήγηση για το επίμονο φαινόμενο που οι αστροφυσικοί αποκαλούν “Χαμπλ Τάση” (Hubble Tension): τη διαφορά μεταξύ της ταχύτητας με την οποία οι γαλαξίες απομακρύνονται, όπως μετράται τοπικά, και της ταχύτητας που προβλέπεται από παρατηρήσεις του πρώιμου σύμπαντος.

Σύμφωνα με νέα έρευνα που παρουσιάστηκε στο Εθνικό Συνέδριο Αστρονομίας της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας (Royal Astronomical Society), η περιοχή του σύμπαντος στην οποία βρίσκεται ο Γαλαξίας μας ενδέχεται να είναι σημαντικά αραιότερη από τον μέσο όρο. Οι επιστήμονες προτείνουν ότι ενδεχομένως κατοικούμε σε μια λεγόμενη “υποπυκνότητα” (underdensity), ένα μεγάλο κοσμικό κενό, δηλαδή, στο οποίο υπάρχουν γαλαξίες, αλλά σε πολύ μικρότερη πυκνότητα από άλλες περιοχές του σύμπαντος.

Η υπόθεση αυτή θα μπορούσε να δικαιολογεί την παρατηρούμενη επιτάχυνση στην τοπική διαστολή του σύμπαντος: σε μια περιοχή με χαμηλότερη βαρυτική έλξη, η διαστολή θα ήταν αναλογικά ταχύτερη, εξηγώντας έτσι τη διαφορά τιμών στη σταθερά Χαμπλ (Hubble constant) μεταξύ τοπικών και πρώιμων μετρήσεων.

Μεταφορικά, το φαινόμενο συγκρίνεται με τη διαφορά ανάμεσα σε κάποιον που ζει απομονωμένος σε μια εξοχική κατοικία στη Σκωτία και σε κάποιον που κατοικεί στο κέντρο του Λονδίνου: και οι δύο είναι μέσα στο ίδιο “σύμπαν”, αλλά η αίσθηση του χώρου και της κινητικότητας γύρω τους είναι ριζικά διαφορετική.

Αν επιβεβαιωθεί, αυτή η θεωρία θα μπορούσε να προσφέρει ένα σημαντικό κομμάτι του παζλ στην προσπάθεια επίλυσης μιας από τις πιο αινιγματικές προκλήσεις της σύγχρονης κοσμολογίας.

Ο Δρ. Indranil Banik από το Πανεπιστήμιο του Πόρτσμουθ ενισχύει τη θεωρία του κοσμικού κενού, αξιοποιώντας δεδομένα από τη μελέτη των βαρυονικών ακουστικών ταλαντώσεων (baryon acoustic oscillations), ενός φαινομένου που περιγράφεται ως «ο ήχος της Μεγάλης Έκρηξης». Πρόκειται για παγωμένα κυματιστά μοτίβα στην κατανομή της ύλης, τα οποία δημιουργήθηκαν από ηχητικά κύματα που διέσχισαν το υπέρθερμο πλάσμα του πρώιμου σύμπαντος.

Όπως εξηγεί ο Δρ. Banik, αυτά τα μοτίβα λειτουργούν ως κοσμικοί χάρακες αναφοράς: η γωνιακή διάστασή τους μάς επιτρέπει να χαρτογραφήσουμε την ιστορία της διαστολής του σύμπαντος με αξιοσημείωτη ακρίβεια.

Η ιδέα ότι μπορεί να κατοικούμε μέσα σε μια τεράστια περιοχή υποπυκνότητας δεν είναι νέα· κυκλοφορεί εδώ και δεκαετίες, αλλά παραμένει αμφιλεγόμενη, καθώς έρχεται σε αντίθεση με την καθιερωμένη κοσμολογική αρχή ότι η ύλη στο σύμπαν κατανέμεται περίπου ομοιογενώς σε μεγάλη κλίμακα.

Αν όμως το σενάριο του κενού ευσταθεί, τότε βρισκόμαστε μέσα σε μια “φυσαλίδα” με ακτίνα περίπου ενός δισεκατομμυρίου ετών φωτός, και με πυκνότητα περίπου 20% μικρότερη από τον κοσμικό μέσο όρο.

Ο μηχανισμός με τον οποίο αυτή η γεωμετρία παραμορφώνει τις μετρήσεις της τοπικής διαστολής είναι απλός αλλά κρίσιμος: η βαρύτητα τραβά την ύλη προς τα όρια του κενού, δηλαδή προς τις περιοχές με μεγαλύτερη πυκνότητα. Καθώς αυτό το φαινόμενο εξελίσσεται, το εσωτερικό του κενού γίνεται ακόμα πιο αραιό, και η ύλη στις παρυφές του κινείται ταχύτερα απ’ όσο θα κινούνταν σε μια ουδέτερη περιοχή.

Το πρόβλημα είναι πως, ως παρατηρητές εντός αυτού του κενού, δεν έχουμε σημείο εξωτερικής σύγκρισης: αντιλαμβανόμαστε την κίνηση ως επιτάχυνση της διαστολής του σύμπαντος, ενώ στην πραγματικότητα, παραμορφώνεται η τοπική μας οπτική από τη δομή του περιβάλλοντός μας.

Η θεωρία αυτή, αν και ακόμα σε στάδιο επαλήθευσης, αποτελεί μια από τις πιο πειστικές προσπάθειες ερμηνείας της Χαμπλα Τάσης, χωρίς να απαιτεί την ύπαρξη νέας φυσικής. Αντιθέτως, βασίζεται σε γεωμετρικά και βαρυτικά φαινόμενα ήδη ενσωματωμένα στο καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο.

Οι επιστήμονες διαθέτουν διάφορες μεθόδους για τη μέτρηση της ηλικίας και της διαστολής του σύμπαντος, με πιο χαρακτηριστική το φαινόμενο της φασματικής ερυθρής μετατόπισης (redshift) — όπου το φως επιμηκύνεται καθώς το σύμπαν διαστέλλεται, μετατοπιζόμενο προς το ερυθρό άκρο του φάσματος.

Ο Δρ. Banik επισημαίνει πως η παρουσία ενός κοσμικού κενού θα ενίσχυε αυτή την ερυθρή μετατόπιση, παραμορφώνοντας τη σχέση της με την γωνιακή κλίμακα των βαρυονικών ακουστικών ταλαντώσεων (BAO), δηλαδή με τον “κοσμικό χάρακα” που χρησιμοποιείται για τη χαρτογράφηση της επέκτασης του σύμπαντος.

Αναλύοντας δεδομένα των τελευταίων δύο δεκαετιών, η ομάδα του υποστηρίζει ότι το μοντέλο με κενό είναι περίπου 100 εκατομμύρια φορές πιο πιθανό να εξηγεί τις παρατηρήσεις του δορυφόρου Planck σε σχέση με ένα μοντέλο χωρίς υπόπυκνες περιοχές. Η διαφορά αυτή στην πιθανολογική προσαρμογή των παραμέτρων υποδηλώνει πως η ύπαρξη κενού δεν είναι απλώς εφικτή, αλλά στατιστικά προτιμότερη. Το επόμενο βήμα είναι η αντιπαραβολή του μοντέλου με άλλες ανεξάρτητες μεθόδους μέτρησης της διαστολής του σύμπαντος, με στόχο την αξιολόγηση της συμβατότητας των προβλέψεών του σε ευρύτερο κοσμολογικό πλαίσιο.

Ωστόσο, οι ίδιοι οι ερευνητές αναγνωρίζουν ότι το μοντέλο τους παραμένει θεωρητικό. Ένα από τα σημαντικά εμπόδια είναι ότι η λεγόμενη “Χαμπλ Τάση” έχει παρατηρηθεί και σε μη τοπικά δεδομένα, γεγονός που θα μπορούσε να υποδηλώνει ένα βαθύτερο πρόβλημα με την κατανόηση της κοσμικής διαστολής — πέραν της γεωμετρίας ή της τοπικής δομής του σύμπαντος.

Αν όμως η θεωρία αποδειχθεί ορθή, τότε θα έχει σημαντικές επιπτώσεις ακόμη και για το μακροπρόθεσμο μέλλον του σύμπαντος: ο θερμικός θάνατος (heat death), το σενάριο όπου η ενέργεια εξισώνεται σε απόλυτη αδράνεια, θα μπορούσε να βρίσκεται πολύ πιο μακριά στο μέλλον απ’ ό,τι υπολογίζαμε μέχρι σήμερα.

➪ Ακολουθήστε το OLAFAQ στο Facebook, Bluesky και Instagram.