BIG BANG

στις

Αν βγούμε έξω στον δρόμο και ρωτήσουμε τον κόσμο ποιο είναι το μεγαλύτερο ερώτημα σε σχέση με το διάστημα ποια απάντηση θα λάβουμε; Ποιο είναι ίσως το σημαντικότερο αναπάντητο ερώτημα απ’ την αρχή της ύπαρξης; Με βεβαιότητα σας λέω ότι το μεγαλύτερο ποσοστό των ερωτηθέντων θα μας απαντήσει: Από που ξεκίνησαν όλα; Τι υπήρχε πιο πριν;
Όλοι μας έχουμε κατά καιρούς αναρωτηθεί και ας ξέρουμε σίγουρα ότι οι απαντήσεις είναι ακόμη αδύνατον να δωθούν. Η αναζήτηση απαντήσεων σε θέματα ύπαρξης είναι μία έμφυτη ανάγκη για τον άνθρωπο. Το ορόσημο μιας αφετηρίας και ο καθορισμός του τερματισμού.

Μεγάλη έκρηξη
Η επικρατέστερη θεωρία, τον τελευταίο περίπου μισό αιώνα, για την γέννηση των πάντων είναι αυτή της μεγάλης έκρηξης. Ή ευρύτερα γνωστή ως Big Bang! Σύμφωνα με αυτήν το Σύμπαν μας δημιουργήθηκε από μια υπερβολικά θερμή και πυκνή κατάσταση περίπου πριν από 13.8 δισεκατομμύρια χρόνια. Η κοσμολογική αυτή θεωρία όπως αναφέραμε είναι η πιο διαδεδομένη στον επιστημονικό κόσμο.

Ο όρος Big Bang χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά από τον Φρεντ Χόυλ σε ραδιοφωνική εκπομπή του BBC, το κείμενο της οποίας δημοσιεύθηκε το 1950. Ο Χόυλ δεν χρησιμοποίησε τον όρο για να περιγράψει μία θεωρία, αλλά για να ειρωνευτεί τη νέα ιδέα. Παρόλα αυτά ο όρος επικράτησε, αποβάλλοντας το ειρωνικό του περιεχόμενο.

Για αρχή ας δούμε κάποια δεδομένα:
• Εννοείται φυσικά ότι δεν ήταν κανένας παρόν τη στιγμή της μεγάλης έκρηξης έτσι ώστε να γνωρίζουμε ακριβώς το τι έγινε.
• Οι συνθήκες θερμοκρασίας και πίεσης ήταν αδιευκρίνιστες και δεν μπορούν να αναπαραχθούν στα σύγχρονα εργαστήρια.
• Ο χώρος και χρόνος δεν υπήρχαν οπότε δεν μπορούμε ούτε κατά προσέγγιση να γνωρίζουμε τι υπήρχε πριν.
• Υπήρχε μόνο ένα σημείο, ένας κοσμικός πυρήνας ο οποίος για λόγους που δεν γνωρίζουμε δημιούργησε το Σύμπαν που βλέπουμε σήμερα.

Η πορεία
Για να πάρουμε τα πράγματα απ’ την πρώτη στιγμή να δούμε πως εξελίχθηκαν.

Ένα χιλιοστό του δευτερολέπτου μετά την ώρα μηδέν η θερμοκρασία βρίσκεται στους 100 δισεκατομμύρια βαθμούς Κελσίου. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα τα κουαρκ να αρχίσουν να ψύχονται, ενωμένα σε ομάδες των δύο ή και των τριών. Αυτή είναι και η στιγμή της δημιουργίας των πρωτονίων και ουδετερονίων. Κάθε σωματίδιο ύλης που βλέπουμε και νιώθουμε γύρω μας προέρχεται από εκείνο το πρώτο χιλιοστό του δευτερολέπτου.

Στο πρώτο δευτερόλεπτο μετά το “μπαμ” το σύμπαν αποτελείται πλέον από έναν ωκεανό υποατομικών σωματιδίων, μια κατάσταση που συνεχίζεται για λίγα λεπτά ακόμη! Η θερμοκρασία στο μεταξύ πέφτει και άλλο και φτάνει στο 1 δισεκατομμύριο βαθμούς κελσίου και τα νετρόνια ενώνονται με τα πρωτόνια δημιουργώντας τους πυρήνες του υδρογόνου. Η θερμοκρασία είναι ακόμη πολύ υψηλή εμποδίζοντας ακόμα την δημιουργία ατόμων.

Τα πρώτα 15 λεπτά έχουν περάσει από τη γέννηση τού, και το Σύμπαν έχει ήδη μεγαλώσει κατά 30 φορές, ενώ την ίδια περίπου στιγμή δημιουργήθηκε και όλο το υδρογόνο που υπάρχει σήμερα όπως και όλο το πρωταρχικό ήλιο.

Σε είκοσι λεπτά η ενέργεια εξακολουθούσε να υπερισχύει της ύλης στο ταχύτατα διαστελλόμενο Σύμπαν. Και όταν η θερμοκρασία ελαττώθηκε στους 3.000 βαθμούς Κελσίου, τα πρωτόνια μπόρεσαν να συλλάβουν ηλεκτρόνια, σχηματίζοντας έτσι τα άτομα του υδρογόνου. Τώρα επιτέλους η ύλη επικρατεί στο νέο Σύμπαν,σχηματίζοντας μάζες αερίων που ονομάστηκαν “φωτογαλαξίες”.

Στα 300.000 χιλιάδες χρόνια μετά την ώρα μηδέν το πρώτο φως έλαμψε! Όλα αυτά τα χρόνια το σύμπαν επεκτείνεται και ψύχεται περίπου στους 10.000 βαθμούς Κέλβιν. Αυτές οι συνθήκες επέτρεψαν στους πυρήνες του ηλίου να απορροφήσουν τα ελεύθερα ηλεκτρόνια και να σχηματιστούν τα πρώτα άτομα ηλίου. Εν τω μεταξύ συνδέθηκαν μαζί άτομα του υδρογόνου και σχημάτισαν το λίθιο. Είναι η εποχή που η πυκνότητα του σύμπαντος έχει φτάσει στο σημείο όπου το φως μπορεί να γίνει πια αντιληπτό. Μέχρι τότε τα φωτόνια συνέχισαν να παγιδεύονται μέσα στην ύλη. Τελικά η διαστολή επέτρεψε στο φως και την ύλη να διαχωριστούν, καθώς η ακτινοβολία γίνεται όλο και λιγότερο πυκνή. Από εκεί και πέρα διαχωρίστηκε η ύλη και η ακτινοβολία, ενώ από τότε υπάρχει και η παλαιότερη ακτινοβολία λείψανο, που γεννήθηκε στο σύμπαν.

Αυτό σημαίνει με άλλα λόγια ότι όσο μακριά και να δούμε στο Σύμπαν δεν θα καταφέρουμε ποτέ να δούμε τη Μεγάλη έκρηξη. Αν δημιουργούσαμε ένα υπερσύγχρονο τηλεσκόπιο που θα είχε τη δυνατότητα να βλέπει 13.8 δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά πάλι δεν θα καταφέρναμε να δούμε τίποτα, αφού θα σταματούσαμε στα 300.000 χρόνια μετά απ’ αυτήν. Γιατί πολύ απλά πριν δεν υπήρχε φως και το σκοτάδι καταπίνει τις οποιεσδήποτε πιθανές απαντήσεις για τη στιγμή της δημιουργίας.

Το μοντέλο της μεγάλης έκρηξης

Όπως είπαμε προηγουμένως η μεγάλη έκρηξη με όλες τις παραλλαγές και βελτιώσεις που έχουν γίνει τα τελευταία χρόνια είναι η πλέον αποδεκτή θεωρία για τη γέννηση των πάντων στο Σύμπαν.

Παρά τα αναπάντητα προβλήματα που υπάρχουν ακόμα, το μοντέλο αυτό εξηγεί πολύ ικανοποιητικά σχεδόν το σύνολο των παρατηρησιακών δεδομένων που υπάρχουν μέχρι στιγμής: Το νόμο του Hubble, την ακτινοβολία υποβάθρου, τον τρόπο σύνθεσης των ελαφρών στοιχείων Υδρογόνου – Ηλίου – κτλ.), τη μεταβολή της πυκνότητας των γαλαξιών σε συνάρτηση με το χρόνο κτλ.
Η κατασκευή του μοντέλου στηρίζεται στις γενικότερες θεωρίες της Φυσικής. Η σχέση χώρου, χρόνου και ύλης απορρέουν από τη Γενική θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν. Η συμπεριφορά της ύλης στις διαδοχικές φάσεις της ζωής του Σύμπαντος προβλέπεται από τη Κβαντική Φυσική των στοιχειωδών σωματιδίων.

Με δεδομένη πλέον την διαστολή του Σύμπαντος και την μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου, γνωρίζουμε πλέον ότι ότι όσο πιο πίσω στο παρελθόν κοιτάζουμε τόσο πυκνότερο και θερμότερο ήταν το Σύμπαν. Οδηγούμαστε λοιπόν στην υπόθεση ότι το Σύμπαν, δηλαδή ο χώρος, ο χρόνος, η ύλη και η ακτινοβολία, δημιουργήθηκαν με μια μεγάλη έκρηξη σε μια συγκεκριμένη στιγμή στο παρελθόν. Από τη στιγμή αυτή της δημιουργίας του χρόνου (t=0) ξεκίνησε και η διαστολή του Σύμπαντος.

Η μεγάλη έκρηξη είναι ένα φαινόμενο, του οποίου ανάλογο δεν υπάρχει στον κόσμο μας. Ο νους μας δεν μπορεί να το κατανοήσει στηριζόμενος στις εμπειρίες του. Οπότε είναι απαραίτητο να δούμε κάποιες διευκρινήσεις:
α) Δεν πρέπει να φανταζόμαστε ότι η Μεγάλη Έκρηξη έγινε σε κάποιο μικρό σημείο του χώρου, όπως π.χ. εκρήγνυται μια βόμβα, και από τότε το Σύμπαν διαστέλλεται μέσα σ’ αυτόν. Αντίθετα, η έκρηξη συνέβη σε ολόκληρο το χώρο ταυτόχρονα τη στιγμή της δημιουργίας του. Η ύλη και η ακτινοβολία δημιουργήθηκαν ομοιόμορφα την ίδια στιγμή σε κάθε σημείο του χώρου και μαζί με αυτόν.
β) Η ερώτηση «τι υπήρχε πριν τη Μεγάλη Έκρηξη;» είναι άτοπη γιατί ο χρόνος δημιουργήθηκε μαζί με το χώρο, την ύλη και την ακτινοβολία ακριβώς τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης. Δηλαδή εκείνο ακριβώς ήταν το σημείο 0.
γ) Δεν είμαστε σε θέση να γνωρίζουμε κάτω από ποιες συνθήκες έγινε η μεγάλη έκρηξη και ακόμα ποιο πολύ το γιατί έγινε.

Μπορούμε όμως σήμερα να περιγράφουμε την εξέλιξη του Σύμπαντος με βάση τις θεωρίες της Φυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων 10-35s από τη Μεγάλη Έκρηξη και μετά. Η ιστορία του Σύμπαντος μπορεί να υποδιαιρεθεί σε τέσσερις περιόδους: α) Την περίοδο των αδρονίων (ή βαρέων σωματιδίων) β) Την περίοδο των λεπτονίων (ή ελαφρών σωματιδίων) γ) Την περίοδο του πλάσματος και δ) Την περίοδο της ύλης. Οι τρεις πρώτες περίοδοι ( συνιστούν την εποχή της ακτινοβολίας, ενώ η τέταρτη την εποχή της ύλης. Κατά την εποχή της ακτινοβολίας το μεγαλύτερο μέρος της ενέργειας του Σύμπαντος βρίσκεται στα φωτόνια. Αντίθετα, την εποχή της ύλης η ενέργεια βρίσκεται κυρίως σε υλική μορφή.
Κοινό χαρακτηριστικό όλων αυτών των φάσεων της κοσμικής ιστορίας είναι η διαστολή του Σύμπαντος που ακολούθησε τη Μεγάλη Έκρηξη.
Επίσης η διαστολή αυτή -που ήταν ταχύτατη στα αρχικά της στάδια- προκάλεσε συνεχή πτώση της θερμοκρασίας και της πυκνότητας του Σύμπαντος.

α) Περίοδος των αδρονίων
Διήρκεσε λιγότερο από 10-6s μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Η θερμοκρασία του Σύμπαντος ήταν μεγαλύτερη από 1012 Κ. Στην περίοδο των αδρονίων, τα φωτόνια έχουν τόσο μεγάλη ενέργεια, ώστε μετασχηματίζονται σε σωματίδια ύλης και αντιύλης (για παράδειγμα, πρωτόνια και αντιπρωτόνια). Ωστόσο, τα σωματίδια της ύλης, όταν συναντηθούν με τα αντισωματίδιά τους, καταστρέφονται αμοιβαία και παράγουν πάλι φωτόνια. Έτσι αποκαταστάθηκε μια πρόσκαιρη δυναμική ισορροπία. Η φάση αυτή χαρακτηρίζεται από ισόρροπη δημιουργία και καταστροφή αδρονίων. Το Σύμπαν αποτελείται από φωτόνια, σωματίδια ύλης και σωματίδια αντιύλης ομοιόμορφα κατανεμημένα σ’ όλο το χώρο.

β) Περίοδος των λεπτονίων
Διήρκεσε από 10-6 έως 6s μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Η θερμοκρασία του Σύμπαντος μεταβλήθηκε από τους 1013 στους 6·109 Κ. Η γρήγορη διαστολή προκάλεσε πτώση της θερμοκρασίας και μείωση της ενέργειας των φωτονίων. Τα φωτόνια δεν μπορούν πλέον να δημιουργούν βαρέα σωματίδια. Μπορούν όμως να δημιουργούν ελαφρότερα (λεπτόνια) που απαιτούν λιγότερη ενέργεια. Οι πιο σημαντικές αλληλεπιδράσεις μεταξύ στοιχειωδών σωματιδίων κατά την περίοδο των λεπτονίων ήταν:
– Η παραγωγή φωτονίων υψηλής ενέργειας από την αμοιβαία καταστροφή αντισωματιδίων, που συνεχίστηκε από την προηγούμενη περίοδο.
– Ο σχηματισμός ζευγών ηλεκτρονίων – ποζιτρονίων από φωτόνια γ.
– Ο σχηματισμός νετρονίων από αντιδράσεις μεταξύ πρωτονίων και ηλεκτρονίων ή αντιπρωτονίων και ποζιτρονίων.

γ) Περίοδος πλάσματος
Διήρκεσε ένα εκατομμύριο χρόνια από τη Μεγάλη Έκρηξη. Η θερμοκρασία του Σύμπαντος μεταβλήθηκε από τους 109 στους 3.000 Κ.
Κατά την περίοδο αυτή από τα πρωτόνια και τα νετρόνια που είχαν σχηματιστεί σε προηγούμενες φάσεις, δημιουργήθηκαν οι πυρήνες των ελαφρότερων στοιχείων: Πυρήνες των ισοτόπων του υδρογόνου (δευτερίου και τριτίου), ηλίου και σε μικρότερες αναλογίες λιθίου (Li) και βηρυλλίου (Be).
Λόγω της υψηλής ακόμα θερμοκρασίας, η ύλη είναι πλήρως ιονισμένη. Δηλαδή, δεν υπάρχουν ηλεκτρόνια γύρω από τους πυρήνες των ατόμων. Το Σύμπαν συμπεριφέρεται σαν ένα πολύ πυκνό και θερμό αέριο που αποτελείται από πρωτόνια, νετρόνια ηλεκτρόνια, πυρήνες ελαφρών στοιχείων και ακτινοβολία.
Η ακτινοβολία αλληλεπιδρά ισχυρά με την ιονισμένη ύλη, το φάσμα της είναι συνεχές και διαχέεται ομοιόμορφα σε ολόκληρο το Σύμπαν. πρόκειται για τον πρόγονο της ακτινοβολίας υποβάθρου.

δ) Περίοδος της ύλης
Διαρκεί από το τέλος της περιόδου του πλάσματος μέχρι σήμερα.
Όταν η θερμοκρασία έπεσε στους 3.000 Κ, έγινε δυνατός ο σχηματισμός των πρώτων ατόμων: Οι πυρήνες των ελαφρών στοιχείων, που είχαν ήδη συντεθεί, παγίδευσαν ηλεκτρόνια και δημιουργήθηκαν τα αντίστοιχα ουδέτερα άτομα: υδρογόνου, δευτερίου, τριτίου, ηλίου, λιθίου και βηρυλλίου.
Η ακτινοβολία δεν παγιδεύεται από την ουδέτερη πλέον ύλη και αποδεσμεύεται απ’ αυτήν. Καθώς το Σύμπαν διαστέλλεται και ψύχεται, η θερμοκρασία της μειώνεται μέχρι τη σημερινή τιμή των 2,7 Κ. Η ακτινοβολία αυτή δεν είναι άλλη από την ακτινοβολία υποβάθρου, της οποίας η ανακάλυψη αποτέλεσε πραγματικό θρίαμβο για τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης.
Κατά την περίοδο αυτή τοπικές διαταραχές της ομοιογένειας της κοσμικής ύλης προκάλεσαν το σχηματισμό των γαλαξιών και των αστέρων. Στους πυρήνες των αστέρων δημιουργήθηκαν τα υπόλοιπα γνωστά μας στοιχεία. Τελικά σε κάποιο (ή κάποια;) πλανητικά συστήματα διαμορφώθηκαν οι κατάλληλες προϋποθέσεις για την εμφάνιση της ζωής.

Κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου

Το 1964 δύο φίλοι και συγκάτοικοι, ο Ρόμπερτ Γουίλσον και Άρνο Πενζίας φυσικοί του εργαστηρίου Bell των ΗΠΑ και ειδικοι στην ραδιοαστρονομία, ανακάλυψαν την κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου η οποία βοήθησε στην καθιέρωση της θεωρίας της μεγάλης έκρηξης, χαρίζοντας τους το νόμπελ φυσικής το 1978.

Τους δόθηκε λοιπόν η ευκαιρία να χρησιμοποιήσουν μια μεγάλη χωνοειδή αντένα του εργαστηρίου για να μελετήσουν γαλαξίες που εκπέμπουν ραδιοκύματα.
Η αντένα αυτή είχε κατασκευαστεί για άλλο πρακτικό τηλεπικοινωνιακό σκοπό, ο οποίος στη συνέχεια εγκαταλείφθηκε. Οι δυο φυσικοί στην προετοιμασία για τις μετρήσεις τους αντιμετώπισαν ένα τεχνικό, όπως νόμισαν, πρόβλημα.
Η αντένα τους εμφάνιζε παράσιτα από τα οποία, παρόλες τις προσπάθειές τους, δεν μπόρεσαν να απαλλαγούν.
Εξέτασαν μήπως η Νέα Υόρκη με τις ποικίλες δραστηριότητές της ήταν η αιτία των παρασίτων. Απηλλάγησαν και από τη «λευκή διηλεκτρική ουσία», δηλαδή τις κουτσουλιές δυο περιστεριών που είχαν κτίσει τη φωλιά τους μέσα στην αντένα. Αλλά τίποτε. Τα παράσιτα παρέμεναν.

Τελικά απεδείχθη ότι αυτά τα «παράσιτα» δεν ήταν τίποτε άλλο παρά η αρχέγονη κοσμική ακτινοβολία, το αρχαιότερο απομεινάρι από τη Δημιουργία του Κόσμου.

Μ’ άλλα λόγια, τα «παράσιτα», από τα οποία προσπαθούσαν να απαλλαγούν, απεδείχθη ότι αποτελούσαν την σημαντικότερη ίσως παρατηρησιακή ανακάλυψη στην Ιστορία της Επιστήμης. Όταν αυτή η κοσμική ακτινοβολία μετρήθηκε πολύ πιο προσεκτικά από ειδικό δορυφόρο, (τα αποτελέσματα ανακοινώθηκαν το 1992), η σύμπτωση του θεωρητικού σεναρίου της μεγάλης έκρηξης και των δεδομένων της παρατήρησης ήταν τόσο εντυπωσιακή ώστε το Big Bang αντιμετωπίστηκε πια, όχι ως μια μεταφυσική υπόθεση, αλλά ως μια σοβαρή επιστημονική θεωρία..

Τι είναι όμως η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου; Είναι η ακτινοβολία όλου του φάσματος, από την Μικροκυματική Ακτινοβολία Υποβάθρου, τις Κοσμικές Ακτίνες Χ, τα Παντοκατευθυντικά Νετρίνα Υποβάθρου, την ακτινοβολία ζώντων και νεκρών αστέρων που διαχέεται στο Σύμπαν κτλ

Με άλλα λόγια η κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου αποτελεί ένα λείψανο της πρώιμης, νηπιακής περιόδου εξέλιξης του σύμπαντος.

WMAP

Το Φεβρουάριο του 2003 ο δορυφόρος WMAP ο οποίος ήταν ο διάδοχος του COBE που φτιάχτηκε για να μετρήσει την Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου, έφτιαξε μια ακόμα πιο λεπτομερή εικόνα της Κοσμικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου, την ακτινοβολία που εκπέμφθηκε από το σύμπαν όταν είχαν περάσει 380.000 χρόνια από το Big Bang, δηλαδή όταν γεννήθηκε το φως. Η ακτινοβολία αυτή που θεωρείται το αρχαιότερο φως στον Κόσμο, διέρρευσε από το νεογέννητο σύμπαν όταν αυτό ήταν ακόμα μια πυρακτωμένη σφαίρα πλάσματος.
Πολύ πριν να υπάρξουν αστέρια και γαλαξίες, το σύμπαν αποτελούνταν από ένα καυτό, λαμπρό πλάσμα που αναταρασσόταν κάτω από τις ανταγωνιστικές επιδράσεις της βαρύτητας και της ακτινοβολίας. Τα καυτά σημεία στην Κοσμική Ακτινοβολία Υποβάθρου είναι οι εικόνες του συμπιεσμένου, πυκνού πλάσματος σε ένα σύμπαν που συνεχώς ψύχεται, ενώ τα ψυχρά σημεία του χάρτη είναι η υπογραφή των απόκρυφων, εσωτερικών, περιοχών του αερίου.
Ακριβώς όπως ο τόνος ενός κουδουνιού εξαρτάται από τη μορφή του και το υλικό από το οποίο αποτελείται, έτσι συμβαίνει και με τον ‘ήχο’ του αρχικού σύμπαντος — η αναλογία των υλικών του και τα μεγέθη των καυτών και ψυχρών σημείων στην CMB — που εξαρτάται από τη σύνθεση του σύμπαντος και τη μορφή του. Ο δορυφόρος WMAP επέτρεψε τελικά στους επιστήμονες να ακούσουν αυτή την ουράνια μουσική και να υπολογίσουν από τι αποτελείται ο Κόσμος μας.

Αναλύοντας τα δεδομένα του WMAP, οι ερευνητές συμπέραναν ότι το σύμπαν αποτελείται μόνο 4% από τη συνηθισμένη ύλη. Το 23% είναι η αόρατη σκοτεινή ύλη, που οι αστροφυσικοί θεωρούν ότι είναι φτιαγμένη, μέχρι σήμερα, από άγνωστα σωματίδια. Το υπόλοιπο, 73%, είναι η περίφημη σκοτεινή ενέργεια.

Διαστολή του Σύμπαντος

Το 1929 ο Έντγουιν Χαμπλ δημοσίευσε τον περίφημο νόμο του όπου έλεγε ότι το Σύμπαν διαστέλλεται. Αυτό προέκυψε για τον μεγάλο αστρονόμο από τις εξής παρατηρήσεις: (1) ουράνια σώματα (κυρίως γαλαξίες Κβάζαρ) βαθιά στο διάστημα εμφανίζουν μετατόπιση προς το ερυθρό, που ερμηνεύεται από τη σχετική ταχύτητά τους προς τη Γη και (2) ότι η ταχύτητά τους μπορεί να υπολογιστεί από το φαινόμενο Ντόπλερ και είναι ανάλογη με την απόστασή τους από τη Γη.
Η κίνηση των ουράνιων σωμάτων που οφείλεται στη διαστολή του σύμπαντος, ονομάζεται ροή Χαμπλ.

Ο νόμος του Χαμπλ εκφράζεται απ’ την εξής σχέση:
u=Ho r
όπου u η ταχύτητα διαστολής του Σύμπαντος
Ηο η σταθερά του Χαμπλ, με τιμή μεταξύ 50-100 χιλιόμετρα/δευτερόλεπτο ανά mpc
r η απόσταση του παρατηρητή απ’ τον Γαλαξία
Σύμφωνα με τον νόμο του Χαμπλ εξάγονται 2 σημαντικά κοσμολογικά συμπεράσματα (αν δεχτούμε ότι η διαστολή γίνεται αδιαβατικά):
1. Το σύμπαν, κατά τη διαστολή του, ψύχεται.
2. Στο παρελθόν το σύμπαν ήταν πολύ πυκνότερο και θερμότερο, και υπήρχε εποχή που είχε ακτίνα περίπου ίση με μηδέν. Αυτή η εποχή εντοπίζεται πριν από περίπου 2×1010 έτη.[2]
Το τελευταίο συμπέρασμα αποτελεί και μια από τις βασικότερες αποδείξεις της θεωρίας της Μεγάλης Έκρηξης.

Αν και νόμος αποδίδεται διεθνώς στον Έντγουιν Χαμπλ, ο πρώτος που τον εξήγαγε από τις εξισώσεις της γενικής θεωρίας της σχετικότητας ήταν ο Ζωρζ Λεμαίτρ (Georges Lemaître) το 1927 σε άρθρο του όπου πρότεινε ότι το σύμπαν διαστέλλεται με έναν εκτιμώμενο σταθερό ρυθμό που τώρα ονομάζεται σταθερά Χαμπλ. Δύο χρόνια αργότερα (το 1929) ο Χαμπλ επιβεβαίωσε το νόμο και υπολόγισε τη σταθερά με μεγαλύτερη ακρίβεια και τώρα φέρει το όνομά του. Η μετατόπιση προς το ερυθρό που εμφανίζουν πολλά ουράνια σώματα μετρήθηκε από πολλούς στο παρελθόν, αλλά αυτός που το συνέδεσε με τη σχετική τους ταχύτητα με τη Γη, ήταν ο Vesto Slipher το 1917 .

Άλλες Θεωρίες
Υπάρχουν βέβαια και άλλες θεωρίες που έχουν αναπτυχθεί κυρίως τον αιώνα που μας πέρασε αλλά και σήμερα και οι οποίες προσπαθούν να καταρρίψουν αυτήν της μεγάλης έκρηξης.
Δύο επιστήμονες, ο Δρ Στέφεν Γκέλεν από το Imperial College του Λονδίνου και ο Δρ Νιλ Τούροκ από το Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής Perimeter στον Καναδά, υποστηρίζουν πως η παραπάνω περιγραφή δεν είναι η μοναδική που εξηγεί πειστικά την καταγωγή του σύμπαντος.
Πιο συγκεκριμένα, οι δύο ερευνητές πιστεύουν πως, αντί για τη «γέννησή» του από το μηδέν, ο κόσμος μας προέρχεται από ένα προηγούμενο σύμπαν, το οποίο κάποια στιγμή έπαψε να συστέλλεται, ξεκινώντας ξανά να επεκτείνεται. Επομένως, αντί για τη Μεγάλη Έκρηξη, ορόσημο στη συμπαντική ιστορία ήταν η Μεγάλη Αναπήδηση (Big Bounce), η οποία μάλιστα θα μπορούσε να έχει επαναληφθεί και άλλες φορές στο παρελθόν.
Αν και η θεωρία της Μεγάλης Αναπήδησης έχει διατυπωθεί ήδη από τη δεκαετία του 1920, στην πορεία εγκαταλείφθηκε από τους περισσότερους φυσικούς. Ένας σημαντικός λόγος ήταν πως δεν είχε βρεθεί πώς θα ήταν δυνατόν το σύμπαν μεταβαίνει από τη συστολή στη διαστολή, και αντίστροφα, χωρίς να καταλήγει σε ένα σημείο άπειρης πυκνότητας.

Μια άλλη καινούρια θεωρία είναι γνωστή με το όνομα Κοσμικό σκουπίδι!
Η εν λόγω θεωρία αναπτύχθηκε από επιστήμονες του Περιμετρικού Ινστιτούτου Θεωρητικής Φυσικής Γουότερλου στον Καναδά. Η θεωρία αυτή δημοσιοποιήθηκε πριν από λίγες ημέρες και υποστηρίζει ότι το Σύμπαν δεν είναι τίποτε άλλο από ένα κοσμικό «σκουπίδι» ενός μεγαλύτερου και διαφορετικού σύμπαντος. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία το Σύμπαν (μας) σχηματίστηκε από τα υπολείμματα της ύλης που διασκορπίστηκε όταν ένα άστρο τεσσάρων διαστάσεων ενός μεγαλύτερου σύμπαντος κατέρρευσε και μετατράπηκε σε μελανή οπή.

Ορισμένοι ειδικοί θεωρούν ότι αυτό το σενάριο μπορεί να δώσει απάντηση στο άλυτο μέχρι στιγμής μυστήριο της ομοιομορφίας του Σύμπαντος. Όπως αναφέρουν οι ερευνητές, η θεωρία τους βασίστηκε σε μια ιδέα που είχε διατυπώσει διεθνής ομάδα επιστημόνων το 2000. Η ιδέα εκείνη ανέφερε ότι το δικό μας τρισδιάστατο σύμπαν είναι μια μεμβράνη που πλέει μέσα σε ένα γιγάντιο τετραδιάστατο σύμπαν. Οι επιστήμονες στον Καναδά προχώρησαν την ιδέα αυτή ένα βήμα περισσότερο. Σκέφθηκαν ότι αν υπάρχει αυτό το τετραδιάστατο σύμπαν τότε μέσα σε αυτό θα περιέχονται και τετραδιάστατα άστρα. Η κατάρρευση ενός τέτοιου άστρου, όπως συμβαίνει και στα δικά μας, τρισδιάστατα άστρα, θα έχει ως συνέπεια την εκδήλωση μιας έκρηξης σουπερνόβα, τα θραύσματα της οποίας δημιούργησαν τελικά το δικό μας σύμπαν.

Μια άλλη θεωρία ονομάζεται Κοσμική ανανέωση. Η θεωρία του λεγόμενου «κυκλικού Σύμπαντος» αναπτύχθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1990 και βασίζεται στην ιδέα ενός κοσμικού «κενού» ή ενός «ασταθούς κενού» όπως το ονομάζουν οι ειδικοί. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία εκτός από τον τρισδιάστατο κόσμο που εμείς βιώνουμε και αντιλαμβανόμαστε υπάρχει και ένας ακόμη τρισδιάστατος κόσμος που δεν μπορούμε να δούμε και να αντιληφθούμε. Τους δύο κόσμους χωρίζει μια τέταρτη διάσταση που λειτουργεί ως ένα αδιαπέραστος κοσμικός φράχτης. Σε αυτόν τον φράχτη όμως υπάρχει ένα κενό, μικρό μεν αλλά ικανό, όταν δημιουργηθούν οι κατάλληλες συνθήκες, να επιτρέψει την αλληλεπίδραση των δύο κόσμων με τρόπο τέτοιον που τελικά να οδηγήσει στην αντικατάσταση του δικού μας σύμπαντος.

Τελευταία θεωρία για τη γέννηση του Σύμπαντος είναι αυτή με το εντυπωσιακό όνομα Εκπυρωτικό Σύμπαν.
Το σενάριο του Εκπυρωτικού Σύμπαντος είναι ότι ο κόσμος που αντιλαμβανόμαστε είναι μια μεμβράνη τεσσάρων διαστάσεων που ενσωματώνεται σε έναν συμπαγή χώρο πέντε διαστάσεων. Πριν από τη δημιουργία του σημερινού μας σύμπαντος, μια άλλη μεμβράνη συγκρούστηκε με την προϋπάρχουσα δική μας, ελευθερώνοντας έτσι ενέργεια και θερμότητα που οδήγησαν τελικά στη δημιουργία και διαστολή του Σύμπαντός μας.

Η θεωρία αυτή, η οποία βασίζεται στις θεωρίες των χορδών των 11 διαστάσεων, πιστεύει πως η 5η διάσταση είναι αυτή στην οποία πραγματοποιήθηκε ένα κατακλυσμικό γεγονός που κατέληξε στον κόσμο όπου εμείς ζούμε τώρα.

Όπως και να κάνουμε η θεωρία της μεγάλης έκρηξης είναι η διασημότερη στον επιστημονικό κόσμο και όχι μόνο, αφού είναι μια έννοια που τη γνωρίζουμε όλοι. Είναι μια θεωρία που ναι μεν δεν έχει αποδειχτεί, τουλάχιστον όχι πλήρως, αλλά δίνει τις πιο πειστικές απαντήσεις σχετικά με τη γέννηση του Σύμπαντος!

Σκάναρε και προχώρησε την έρευνα:Έρευνα, Κώστας Καμπάκης

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *