Τα Κοσμικά Κενά και η Θέση της Γης στο Σύμπαν
Εισαγωγή
Όσο περισσότερο «μεγεθύνει» κανείς το Σύμπαν, τόσο πιο παράξενο γίνεται: όχι επειδή βλέπει όλο και περισσότερα πράγματα, αλλά επειδή ανακαλύπτει πόσο πολύ κυριαρχεί το τίποτα.
Τα κοσμικά κενά (cosmic voids) είναι τεράστιες περιοχές όπου η ύλη είναι εξαιρετικά αραιή, και όμως παίζουν κεντρικό ρόλο στο πώς οργανώνεται ο κοσμικός ιστός, πώς μετράμε την εξέλιξη του Σύμπαντος και πώς συζητάμε τη μακρινή του μοίρα.
Σε αυτό το άρθρο θα δούμε τι είναι ένα κοσμικό κενό, γιατί το Κενό του Βοώτη έγινε «θρύλος», τι ισχύει (και τι δεν ισχύει) για τη φράση «η Γη βρίσκεται στο κέντρο του», και πού μπαίνει στην εικόνα η σκοτεινή ενέργεια.
Τι είναι ένα κοσμικό κενό
Ένα κοσμικό κενό δεν είναι «τρύπα» που ρουφάει ύλη, ούτε ένα απόλυτα άδειο κομμάτι χώρου. Είναι μια περιοχή όπου, σε σύγκριση με τον μέσο όρο της κοσμικής κλίμακας, υπάρχουν πολύ λιγότεροι γαλαξίες και πολύ χαμηλότερη πυκνότητα ύλης.
Αυτά τα κενά προκύπτουν φυσικά από τον τρόπο που εξελίσσεται η ύλη στο Σύμπαν: οι ελαφρώς πυκνότερες περιοχές έλκουν περισσότερη ύλη και «χτίζουν» νήματα, κόμβους και σμήνη, ενώ οι πιο αραιές περιοχές μένουν πίσω και γίνονται ολοένα πιο άδειες.
Το εντυπωσιακό είναι ότι τα κενά καταλαμβάνουν το μεγαλύτερο μέρος του διαθέσιμου χώρου: εκτιμάται ότι οι κοσμικές υποπυκνότητες/voids καταλαμβάνουν περίπου το 70–80% του κοσμικού όγκου, ενώ περιέχουν μόνο περίπου το 10–15% της συνολικής ύλης (σκοτεινής + βαρυονικής).
Το Μεγαλύτερο Κενό: το Κενό του Βοώτη
Το Κενό του Βοώτη (Boötes Void), γνωστό και με το προσωνύμιο «Great Nothing», είναι μία από τις πιο διάσημες υποπυκνότητες που έχουν περιγραφεί στην κοσμική χαρτογράφηση.
Αναφέρεται ως περίπου σφαιρική περιοχή με ακτίνα ~62 megaparsecs (σχεδόν 330 εκατομμύρια έτη φωτός), γεγονός που το βάζει ανάμεσα στα μεγαλύτερα γνωστά κενά του ορατού Σύμπαντος και συχνά το χαρακτηρίζει ως «supervoid».
Πώς ανακαλύφθηκε
Η ανακάλυψή του συνδέεται με έρευνες μετατόπισης προς το ερυθρό (redshift surveys), όπου η απομάκρυνση των γαλαξιών λόγω διαστολής μετατρέπεται σε «τρισδιάστατο χάρτη» μεγάλης κλίμακας.
Σύμφωνα με τη βασική περιγραφή του αντικειμένου, το Κενό του Βοώτη ανακαλύφθηκε το 1981 από τον αστρονόμο Robert Kirshner στο πλαίσιο έρευνας μετατόπισης προς το ερυθρό.
Πόσο «άδειο» είναι
Στις περιγραφές του κενού αναφέρεται ότι μέσα του υπάρχουν περίπου 60 γαλαξίες, πολύ λιγότεροι από τους περίπου 2.000 που θα «αναμένονταν» για έναν αντίστοιχο όγκο με μέση πυκνότητα.
Αυτό δεν σημαίνει ότι δεν υπάρχει τίποτα εκεί μέσα· σημαίνει ότι, σε κλίμακα εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών φωτός, η ύλη είναι τόσο αραιή ώστε ο χώρος «κυριαρχεί» σε σχέση με τις δομές.
Η Γη στο κέντρο του; Ο μύθος και η πραγματικότητα
Η φράση «η Γη βρίσκεται ακριβώς στο κέντρο αυτού του κενού» ακούγεται συναρπαστική, αλλά δεν στέκει όπως διατυπώνεται. Ο λόγος είναι απλός: το Κενό του Βοώτη δεν είναι μια δομή που «περικλείει» τη Γη.
Η περιγραφή δίνει ρητά ότι το κέντρο του κενού βρίσκεται περίπου 700 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη (με συγκεκριμένες ουράνιες συντεταγμένες).
Άρα, η Γη δεν μπορεί να είναι στο κέντρο του Κενού του Βοώτη, γιατί το κέντρο του ορίζεται πολύ μακριά από εμάς.
Γιατί γεννιούνται τέτοιες παρεξηγήσεις
Υπάρχουν δύο συχνές πηγές σύγχυσης:
- Η γλώσσα των τίτλων: το «Μεγάλο Τίποτα» ακούγεται σαν κάτι που «μας περιβάλλει», ενώ στην πράξη είναι μια περιοχή σε συγκεκριμένη κατεύθυνση και απόσταση.
- Η ανθρώπινη τάση για «κέντρο»: σε πολλές απεικονίσεις, οι χάρτες σχεδιάζονται με αναφορά σε εμάς (επειδή από εδώ μετράμε), κάτι που μπορεί να δημιουργήσει την ψευδαίσθηση ότι είμαστε στο επίκεντρο των δομών.
Η πραγματικά ενδιαφέρουσα ιδέα δεν είναι ότι βρισκόμαστε στο κέντρο ενός συγκεκριμένου υπερ-κενού, αλλά ότι κατοικούμε σε έναν κοσμικό ιστό όπου τα «γεμάτα» και τα «άδεια» συνυπάρχουν, και η θέση μας δεν είναι προνομιούχα—είναι απλώς το σημείο παρατήρησης.
Σκοτεινή ύλη, σκοτεινή ενέργεια και η «δύναμη» που διαλύει
Για να μιλήσει κανείς σοβαρά για το μέλλον των κενών (και γενικά του Σύμπαντος), χρειάζεται να ξεχωρίσει δύο εντελώς διαφορετικά «σκοτεινά» συστατικά: τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια.
Σκοτεινή ύλη: η «κόλλα» των δομών
Η NASA περιγράφει τη σκοτεινή ύλη ως ένα αόρατο υλικό που αλληλεπιδρά βαρυτικά και λειτουργεί σαν «κόλλα» που βοηθά γαλαξίες και σμήνη να συγκρατούνται.
Στο ίδιο πλαίσιο, αναφέρεται ότι η συνηθισμένη (ορατή) ύλη αποτελεί περίπου 5% του Σύμπαντος, η σκοτεινή ύλη περίπου 27% και η σκοτεινή ενέργεια περίπου 68%.
Σκοτεινή ενέργεια: η επιτάχυνση της διαστολής
Η σκοτεινή ενέργεια είναι το όνομα που δίνεται σε ό,τι φαίνεται να οδηγεί την επιταχυνόμενη διαστολή σε κοσμικές κλίμακες, χωρίς να έχει ακόμη «πιαστεί» άμεσα ως σωματίδιο ή πεδίο με εργαστηριακό τρόπο.
Ισχυρές ενδείξεις για την επιταχυνόμενη διαστολή ήρθαν από παρατηρήσεις υπερκαινοφανών Τύπου Ia στα τέλη της δεκαετίας του 1990, οι οποίες συνδέθηκαν με την ιδέα μιας μορφής «σκοτεινής ενέργειας» με αρνητική πίεση.
Από τη σκοπιά των κοσμικών κενών, το κρίσιμο είναι ότι σε περιοχές με χαμηλή πυκνότητα ύλης, οι μεγάλης κλίμακας κοσμολογικές επιδράσεις στη γεωμετρία/διαστολή «φαίνονται» καθαρότερα, γιατί υπάρχουν λιγότερες τοπικές βαρυτικές επιρροές που μπερδεύουν το σήμα.
Η «Μεγάλη Ριπή» (Big Rip): ένα ακραίο αλλά διδακτικό σενάριο
Η «Μεγάλη Ριπή» είναι ένα υποθετικό σενάριο όπου η διαστολή επιταχύνεται τόσο πολύ ώστε, σε πεπερασμένο χρόνο, να ξεπεράσει κάθε δεσμευτική δύναμη και να «διαλύσει» δομές από γαλαξίες μέχρι και δεσμευμένα συστήματα.
Σε κλασικές συζητήσεις του σεναρίου, ο μηχανισμός που το επιτρέπει συνδέεται με μια μορφή σκοτεινής ενέργειας που ονομάζεται «phantom energy» (με εξίσωση κατάστασης \(w < -1\)), όπου η πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας αυξάνει με τον χρόνο και οδηγεί σε κοσμικό «doomsday».
Ακόμη κι αν αυτό το σενάριο είναι ακραίο, έχει αξία γιατί δείχνει πόσο καθοριστικό είναι να μετρηθεί καλύτερα η φύση της σκοτεινής ενέργειας: μικρές διαφορές στο πώς μεταβάλλεται με τον χρόνο σημαίνουν τεράστιες διαφορές στη μοίρα του Σύμπαντος.
Κλείσιμο
Τα κοσμικά κενά δεν είναι απλώς «άδειες περιοχές»· είναι βασικά δομικά στοιχεία του κοσμικού ιστού και, σε έναν βαθμό, φυσικά εργαστήρια για να καταλάβουμε καλύτερα τη μεγάλη κλίμακα του Σύμπαντος.
Το Κενό του Βοώτη παραμένει εμβληματικό λόγω του μεγέθους και της ιστορίας της ανακάλυψής του, αλλά η Γη δεν βρίσκεται στο κέντρο του—το κέντρο του τοποθετείται εκατοντάδες εκατομμύρια έτη φωτός μακριά.
Το πραγματικό «μυστήριο» δεν είναι ένα γεωμετρικό κέντρο, αλλά το πώς η σκοτεινή ύλη χτίζει δομές και πώς η σκοτεινή ενέργεια καθορίζει τον ρυθμό με τον οποίο ο χώρος μεγαλώνει—ίσως για πάντα, ίσως με ανατροπές, ίσως (στο πιο ακραίο σενάριο) μέχρι να μην μείνει τίποτα για να συγκρατηθεί.
Πόροι Εμβάθυνσης από την Αναζήτηση Google
Εξερευνήστε περισσότερα σχετικά με τις βασικές έννοιες που αναφέρονται στην παρούσα ανάρτηση με επιμελημένες πληροφορίες απευθείας από την Google.
|
|
|
|
0 Σχόλια