Σε συνέντευξη του στην Φυσικό Τίνα Νάντσου, ο Κοσμολόγος Δρ. Σπύρος Βασιλάκος, Διευθυντής του Ινστιτούτου Αστρονομίας, Αστροφυσικής Διαστημικών Εφαρμογών και Τηλεπισκόπησης (ΙΑΑΔΕΤ) του Εθνικού Αστεροσκοπείου Αθηνών, έδωσε την δική του απάντηση για τον θόρυβο περί κατάρριψης της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας και πώς αυτός σχετίζεται με τις σύγχρονες έρευνες στην Κοσμολογία.
Η απάντηση του κοσμολόγου Δρ Βασιλάκου:
Είναι γενικά παραδεκτό στην επιστημονική κοινότητα ότι οι τελευταίες δύο δεκαετίες αποτελούν τη ”χρυσή” περίοδο στην επιστήμη της Κοσμολογίας. Πράγματι η λεπτομερής ανάλυση των παρατηρησιακών δεδομένων τόσο από διαστημικές όσο και από επίγειες παρατηρήσεις συγκλίνουν σε ένα γενικό κοσμολογικό αποτέλεσμα. Αυτό υποστηρίζει ότι το Σύμπαν δημιουργήθηκε με τη μεγάλη έκρηξη, είναι χωρικά επίπεδο, είναι ομογενές και ισότροπο και έχει ηλικία ~13.8 δισεκατομμυρίων περίπου ετών. Με τη μεγάλη έκρηξη δημιουργείται ο ίδιος ο χωρόχρονος ο οποίος εξασφαλίζει σύμφωνα με τη ΓΘΣ το απαραίτητο υπόβαθρο μέσα στο οποίο το Σύμπαν εξελίσσεται.
Στην πρώιμη περίοδο το Σύμπαν πέρασε από μια φάση επιταχυνόμενης διαστολής, που ονομάζεται αρχικός πληθωρισμός η οποία ήταν σύντομης χρονικής διάρκειας και έδωσε μακροσκοπικό μέγεθος στο Σύμπαν. Στη συνέχεια μετά από μία παρατεταμένη περίοδο στην οποία κυριαρχούσαν κατά σειρά η ακτινοβολία και η ύλη, τα τελευταία ~7 δισεκατομμύρια χρόνια το Σύμπαν εισήλθε και πάλι σε φάση επιταχυνόμενης διαστολής. Μάλιστα για αυτή τους την ανακάλυψη οι συνάδελφοι Perlmutτer, Riess και Schmidt τιμήθηκαν με το Νομπελ Φυσικής για το έτος 2011. Γνωρίζουμε επίσης ότι από το συνολικό ποσό υλοενέργειας που περιέχει το Σύμπαν στην παρούσα εποχή, μόνο το ~30% αποτελείται από ύλη, ήτοι 5% κανονική/φωτεινή ύλη (πρωτόνια, ηλεκτρόνια κτλ) και κατά 25%, από σκοτεινή ύλη η οποία δεν εκπέμπει φως αλλά υπακούει στο νόμο βαρύτητας όπως και η φωτεινή ύλη. Παρά την τεράστια πρόοδο που έχει επιτευχθεί σε θεωρητικό άλλα και σε παρατηρησιακό επίπεδο, μέχρι σήμερα δεν γνωρίζουμε σχεδόν τίποτα για τη φύση του υπόλοιπου ~70% το οποίο και ευθύνεται για την σημερινή επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος. Για το λόγο αυτό σε αυτή τη μορφή ενέργειας της έχει δοθεί η αινιγματική ονομασία ”σκοτεινή ενέργεια”! Πράγματι, κατά την τελευταία δεκαετία υπάρχει έντονο ερευνητικό ενδιαφέρον στις τάξεις των κοσμολόγων σχετικά με τη φύση αυτής της εξωτικής σκοτεινής ενέργειας.
Όπως αναφέραμε τα τελευταία ~7 δισεκατομμύρια χρόνια η διαστολή του Σύμπαντος επιταχύνεται εξαιτίας της λεγόμενης σκοτεινής ενέργειας. Για να καταλάβουμε με απλό τρόπο πως λειτουργεί η σκοτεινή ενέργεια, ας θυμηθούμε πρώτα πώς λειτουργεί η βαρύτητα, που είναι ελκτική δύναμη. ´Όταν δύο σώματα απομακρύνονται μεταξύ τους η δυναμική ενέργεια αυξάνει και παράλληλα η κινητική τους ενέργεια ελαττώνεται, οπότε η απομάκρυνσή τους επιβραδύνεται. Με άλλα λόγια, η βαρύτητα που από την φύση της ευθύνεται για την δημιουργία των κοσμικών δομών (γαλαξιών κτλ.), προσπαθεί να «φρενάρει» την ίδια τη διαστολή του Σύμπαντος. Από την άλλη, η σκοτεινή ενέργεια λειτουργεί ακριβώς αντίθετα από τη βαρύτητα, δηλαδή δημιουργεί ένα «απωστικό πεδίο» το οποίο μάλιστα κυριαρχεί επί του βαρυτικού πεδίου στη σημερινή εποχή. Δυστυχώς μέχρι σήμερα παρά το γεγονός ότι μπορούμε παρατηρησιακά και μετρούμε τη σχέση μεταξύ βαρύτητας και σκοτεινής ενέργειας, δεν έχουμε καταφέρει να κατανοήσουμε τα φυσικά χαρακτηριστικά της τελευταίας.
Η απουσία μιας θεμελιώδους φυσικής θεωρίας, όσον αφορά τον μηχανισμό επαγωγής της κοσμική επιτάχυνσης και κατ’ επέκταση της σκοτεινής ενέργειας, έχει ανοίξει ένα παράθυρο σε μια πληθώρα εναλλακτικών κοσμολογικών σεναρίων. Τα περισσότερα από αυτά τα σενάρια βασίζονται είτε στην ύπαρξη νέων πεδίων στη φύση (και άρα νέας φυσικής), ή σε κάποια μικρή τροποποίηση της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας σε κοσμολογικές κλίμακες και ελέγχονται από τους ερευνητές στο εάν και κατά πόσο επαληθεύονται από τις σύγχρονες παρατηρήσεις. Σε αυτό ακριβώς το σημείο τα αποτελέσματα που δημοσιεύθηκαν πρόσφατα από τη μελέτη των παρατηρησιακών δεδομένων επισκόπησης της ομάδας Σκοτεινής Ενέργειας (Dark Energy Survey), θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τον έλεγχο αυτών των κοσμολογικών σεναρίων. Εάν η διατάραξη της σχέσης βαρύτητας−σκοτεινής ενέργειας υπέρ της τελευταίας είναι μεγαλύτερη από αυτή που νομίζαμε, τότε αυτή θα επιδράσει τόσο στη δυναμική του Σύμπαντος όσο και στην ικανότητά του να παράγει κοσμικές δομές (γαλαξίες, σμήνη γαλαξιών κτλ).
Η εν λόγω ομάδα σε πρόσφατες δημοσιεύσεις βρήκε ότι τα παρατηρησιακά δεδομένα του Dark Energy Survey είναι γενικά σε καλή συμφωνία με τις προβλέψεις του καθιερωμένου κοσμολογικού προτύπου το οποίο βρίσκεται εντός του πλαισίου της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας. Σε αυτό το πρότυπο τον ρόλο της Σκοτεινής Ενέργειας τον παίζει η λεγόμενη Κοσμολογική Σταθερά του Αϊνστάιν η οποία επάγει ένα κοσμικό ρευστό σταθερής πυκνότητας και εν τέλει παράγει μια ¨απωστική δύναμη» που δύναται να ερμηνεύσει την επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος. Επιπλέον, η συγκεκριμένη ανάλυση για την οποία συζητούμε έδειξε ότι υπάρχει μια ασθενής ένδειξη ότι η ικανότητα παραγωγής κοσμικών δομών είναι λίγο μικρότερη από τις θεωρητικές προβλέψεις. Ωστόσο αυτό αποτέλεσμα δεν είναι στατιστικά σημαντικό ώστε να μας οδηγήσει αβίαστα στο συμπέρασμα ότι πρέπει να τροποποιήσουμε λίγο την ΓΘΣ σε κοσμολογικές κλίμακες.
Εν κατακλείδι, γνωρίζουμε πολλά για τον ρόλο που παίζει η σκοτεινή ενέργεια στην εξέλιξη του Σύμπαντος, αλλά γνωρίζουμε ελάχιστα για την φύση της, πχ., γνωρίζουμε ότι επιταχύνει την διαστολή του Σύμπαντος, αλλά όχι με πιο τρόπο. Το μεγάλο ερώτημα είναι εάν η θεωρία χρειάζεται κάποια μικρή τροποποίηση σε μεγάλες κλίμακες ώστε να εξηγήσουμε την επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος. Βασιζόμενοι στη διεθνή βιβλιογραφία φαίνεται ότι μέχρι στιγμής το καθιερωμένο κοσμολογικό πρότυπο που βρίσκεται εντός πλαισίου της ΓΘΣ περνάει κάθε Κοσμολογικό τεστ, αλλά με μερικές αποκλίσεις. Σύμφωνα με ορισμένους συναδέλφους αυτές οι αποκλίσεις, μεταξύ άλλων προτάσεων, ίσως σχετίζονται με το ότι η θεωρία σχηματισμού των κοσμικών δομών (γαλαξιών κτλ.) χρειάζεται μικροδιορθώσεις. Άλλοι συνάδελφοι υποστηρίζουν ότι η ΓΘΣ χρειάζεται μια μικρή τροποποίηση σε μεγάλες κλίμακες. Ως Κοσμολόγος, έχω να πω ότι η τελική απάντηση θα δοθεί στα επιστημονικά συνέδρια και στις ερευνητικές εργασίες οι οποίες θα δημοσιευθούν στο μέλλον.
Ολόκληρο το κείμενο της Τίνας Νάντσου: https://www.kathimerini.gr/life/science/561398071/katarrifthike-i-geniki-theoria-tis-schetikotitas-toy-almpert-ainstain/
