Σχετικά Άρθρα
Θα μπορούσε το μαθηματικό «σχήμα» του σύμπαντος να λύσει το πρόβλημα της κοσμολογικής σταθεράς; (phys.org)
Μια σημαντική πρόοδο στην κατανόηση των πρώτων στιγμών του Σύμπαντος πέτυχαν αστρονόμοι και φυσικοί, μετρώντας με πρωτοφανή ακρίβεια την ποσότητα ηλίου που δημιουργήθηκε κατά τα πρώτα πέντε λεπτά μετά τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang). Όπως αναφέρει δημοσίευμα του Πανεπιστημίου της Μινεσότα (University of Minnesota) στο Science Daily, η διεθνής ερευνητική ομάδα περιόρισε την αβεβαιότητα της μέτρησης στο μόλις 0,5%, επιτυγχάνοντας τριπλάσια ακρίβεια σε σύγκριση με προηγούμενες εκτιμήσεις. Η έρευνα, που παρουσιάζεται σε πέντε επιστημονικές εργασίες στο περιοδικό The Astrophysical Journal, ανοίγει νέους δρόμους για τη μελέτη της αρχέγονης χημικής σύστασης του Σύμπαντος και τον έλεγχο των καθιερωμένων θεωριών της φυσικής.
Το ήλιο ως «κοσμικό αποτύπωμα» της Μεγάλης Έκρηξης
Σύμφωνα με τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης, το Σύμπαν άρχισε να διαστέλλεται πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, από μια εξαιρετικά θερμή και πυκνή κατάσταση. Κατά τα πρώτα λεπτά της εξέλιξής του, οι συνθήκες ήταν τέτοιες ώστε να σχηματιστούν οι πρώτοι ελαφροί πυρήνες, μεταξύ των οποίων και το ήλιο. Η αρχική αφθονία αυτών των στοιχείων αποτελεί ένα από τα σημαντικότερα στοιχεία που στηρίζουν το κοσμολογικό μοντέλο της Μεγάλης Έκρηξης.
Η ακριβής μέτρηση του αρχέγονου ηλίου είναι ιδιαίτερα σημαντική, καθώς επιτρέπει στους επιστήμονες να ανασυνθέσουν τις φυσικές συνθήκες που επικρατούσαν όταν το Σύμπαν ήταν μόλις λίγων λεπτών. Παράλληλα, συμπληρώνει τις άλλες δύο βασικές γραμμές παρατηρησιακών αποδείξεων για τη Μεγάλη Έκρηξη: τη διαστολή του Σύμπαντος και την κοσμική μικροκυματική ακτινοβολία υποβάθρου.
Για να πετύχουν τη νέα μέτρηση, οι ερευνητές ακολούθησαν διαφορετική προσέγγιση από τις συνηθισμένες μελέτες. Αντί να εξετάσουν μεγάλο αριθμό γαλαξιών και να υπολογίσουν αναδρομικά την αρχική ποσότητα ηλίου, επέλεξαν 15 εξαιρετικά μικρούς και απομακρυσμένους γαλαξίες, οι οποίοι έχουν υποστεί περιορισμένη χημική εξέλιξη. Με άλλα λόγια, η σύστασή τους έχει επηρεαστεί σχετικά λίγο από τις μεταγενέστερες γενιές άστρων, γεγονός που τους καθιστά πολύτιμα «κοσμικά αρχεία» της πρώιμης ιστορίας του Σύμπαντος.
Τηλεσκόπια υψηλής ακρίβειας και νέα δεδομένα για τη φυσική
Η ερευνητική ομάδα πραγματοποίησε συνολικά 130 ώρες παρατηρήσεων με το Large Binocular Telescope, ένα από τα ισχυρά τηλεσκοπικά συστήματα που χρησιμοποιούνται για την εξερεύνηση του μακρινού Σύμπαντος. Με τη βοήθεια προηγμένων φασματογράφων MODS, οι οποίοι αναπτύχθηκαν στο Πολιτειακό Πανεπιστήμιο του Οχάιο, οι επιστήμονες μελέτησαν ταυτόχρονα περισσότερες από 10 φασματικές γραμμές ηλίου και 15 γραμμές υδρογόνου.
Η ανάλυση αυτών των γραμμών επέτρεψε τον εντοπισμό και τη διόρθωση μικρών αλλά σημαντικών πηγών σφάλματος. Η διαδικασία αυτή ήταν καθοριστική για να περιοριστεί η αβεβαιότητα στο 0,5%, επίπεδο ακρίβειας που θεωρείται ιδιαίτερα απαιτητικό σε τέτοιου είδους αστρονομικές μετρήσεις.
Η σημασία των αποτελεσμάτων, ωστόσο, δεν περιορίζεται στη βελτίωση της εκτίμησης για την ποσότητα του αρχέγονου ηλίου. Η συγκεκριμένη μέτρηση συνδέεται άμεσα με το Καθιερωμένο Πρότυπο της σωματιδιακής φυσικής, καθώς η ποσότητα ηλίου που σχηματίστηκε στα πρώτα λεπτά εξαρτάται από τις φυσικές συνθήκες και τον αριθμό των ειδών στοιχειωδών σωματιδίων που υπήρχαν τότε.
Με βάση τα νέα δεδομένα, οι επιστήμονες υπολόγισαν επίσης τον αριθμό των οικογενειών νετρίνων στο πρώιμο Σύμπαν. Τα νετρίνα είναι εξαιρετικά ελαφρά υποατομικά σωματίδια, τα οποία διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην κατανόηση της εξέλιξης του Σύμπαντος και των θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων.
Ο καθηγητής Evan Skillman, από τη Σχολή Φυσικής και Αστρονομίας του Πανεπιστημίου της Μινεσότα, χαρακτήρισε το επίτευγμα ένα από τα σημαντικότερα της 40χρονης επιστημονικής του πορείας, επισημαίνοντας ότι η μέτρηση προσφέρει ένα ισχυρό διαγνωστικό εργαλείο για τη μελέτη των συνθηκών που επικρατούσαν στα πρώτα πέντε λεπτά της κοσμικής ιστορίας.
Η διεθνής συνεργασία, στην οποία συμμετείχαν πανεπιστήμια και ερευνητικά ιδρύματα από τις Ηνωμένες Πολιτείες, το Μεξικό και τον Καναδά, δείχνει ότι η μελέτη της αρχέγονης χημικής σύστασης μπορεί να αποτελέσει ένα από τα ακριβέστερα εργαλεία για τον έλεγχο των κοσμολογικών θεωριών. Με τη νέα αυτή μέτρηση, οι επιστήμονες διαθέτουν πλέον ένα σαφέστερο σημείο αναφοράς για να διερευνήσουν εάν οι γνωστοί νόμοι της φυσικής περιγράφουν πλήρως τις συνθήκες που επικρατούσαν στις απαρχές του Σύμπαντος.
www.worldenergynews.gr
