Μια «κοσμική δυσλειτουργία» στο σύμπαν αναγκάζει τους αστρονόμους να επανεξετάσουν τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν

Τα τελευταία 100 χρόνια, αμέτρητες μελέτες έχουν αποδείξει ότι η σπουδαιότερη θεωρία του Άλμπερτ Αϊνστάιν –η θεωρία της σχετικότητας– είναι πρακτικά ακλόνητη, ικανή για τα πάντα, από την πρόβλεψη των μαύρων τρυπών μέχρι τη χρήση της τεχνολογίας GPS.

Ωστόσο, καθώς οι επιστήμονες εξοπλίζονται με πιο ισχυρή και εξελιγμένη τεχνολογία, ικανή να κοιτάξει το σύμπαν με πρωτοφανή λεπτομέρεια, βλέπουν φαινόμενα που δεν μπορούν να εξηγήσουν με βάση τη θεωρία του Αϊνστάιν.

Η γενική θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν αναφέρει ότι η καμπυλότητα του χωροχρόνου προκαλεί τη βαρύτητα. Όμως, παρατηρώντας σε τεράστιες κλίμακες, όπως σμήνη γαλαξιών που εκτείνονται σε δισεκατομμύρια έτη φωτός, οι νόμοι της θεωρίας της βαρύτητας του Αϊνστάιν φαίνεται να αλλάζουν.

«Είναι σχεδόν σαν η ίδια η βαρύτητα να παύει να ταιριάζει απόλυτα με τη θεωρία του Αϊνστάιν», δήλωσε ο Ρόμπιν Γουέν, απόφοιτος του Πανεπιστημίου του Waterloo. Ο Γουέν συμμετέχει σε μια ομάδα εργασίας δύο πανεπιστημίων που επιχειρούν να λύσουν το μυστήριο, αποκαλώντας αυτή την ασυμφωνία στη θεωρία του Αϊνστάιν «κοσμική δυσλειτουργία» (cosmic glitch).

Η νέα τους μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο επιστημονικό περιοδικό «Journal of Cosmology and Astroparticle Physics», υποδηλώνει ότι η βαρύτητα γίνεται περίπου 1% ασθενέστερη σε πολύ μεγάλες κλίμακες. Αν η βαρύτητα συμπεριφερόταν σύμφωνα με τη θεωρία του Αϊνστάιν, τότε αυτή η διαφορά του 1% δεν θα έπρεπε να υπάρχει.

«Δεν θέλουμε να αλλάξουμε το πώς λειτουργεί το GPS σας ή μια μαύρη τρύπα. Προσπαθούμε μόνο να δούμε αν υπάρχει κάποια απόκλιση στις μεγαλύτερες δυνατές κλίμακες», δήλωσε ο Γουέν στο «Business Insider».

«Οι κοσμολόγοι δεν πρόκειται να καταργήσουν -σύντομα τουλάχιστον- τη γενική σχετικότητα. Εξακολουθεί να αποτελεί ένα εντυπωσιακά ακριβές πλαίσιο για την κατανόηση της βαρύτητας σε μικρότερες κλίμακες», διευκρινίζει ο Γουέν.

Αν αυτή η «δυσλειτουργία» υπάρχει πραγματικά, θα μπορούσε να βοηθήσει τους κοσμολόγους να εξηγήσουν μερικά από τα μεγαλύτερα μυστήρια του σύμπαντος.

Kοσμολογική ένταση

Η ερευνητική ομάδα εξέταζε τα δεδομένα του «μικροκυματικού κοσμικού υποβάθρου», όταν ανακάλυψε αυτή την προφανή δυσλειτουργία.

Το μικροκυματικό κοσμικό υπόβαθρο (cosmic microwave background) είναι μια τεράστια έκταση παρατεταμένης ακτινοβολίας που άφησε πίσω της η Μεγάλη Έκρηξη. Οι επιστήμονες το χρησιμοποιούν για να κατανοήσουν τα πρώτα στάδια του σύμπαντος, όπως το πώς σχηματίστηκαν οι πρώτοι γαλαξίες και τι συνέβη αμέσως μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.

Ο Γουέν και οι συνάδελφοί του χρησιμοποίησαν ένα μοντέλο -βασισμένο σε θεμελιώδεις φυσικούς νόμους όπως η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν- και συνέκριναν την πρόβλεψη του μοντέλου τους για το πώς θα έπρεπε να μοιάζουν τα δεδομένα.

Το επιστημονικό τους μοντέλο δεν ταίριαζε με τις παρατηρήσεις – δηλαδή αυτό που πραγματικά βλέπουμε στο μακρινό σύμπαν. Ωστόσο, όταν τροποποίησαν τη θεωρία του Αϊνστάιν για να υπολογίσουν ένα έλλειμμα βαρύτητας 1%, το μοντέλο τους ευθυγραμμίστηκε περισσότερο με τα δεδομένα των παρατηρήσεων, όπως παραδέχτηκε ο Γουέν στο «Business Insider».

Η προσαρμογή κατά 1% μπορεί να μην ακούγεται μεγάλη υπόθεση, αλλά είναι αρκετή για να υποδηλώσει ότι η θεωρία του Αϊνστάιν μπορεί να χρειάζεται επανεξέταση. Και επιπλέον, αυτή η δυσλειτουργία μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε καλύτερα κάποια συγκεχυμένη συμπεριφορά του σύμπαντος.

Σκέψη «έξω από το κουτί»

Προς το παρόν, υπάρχει ακόμα η πιθανότητα αυτή η δυσλειτουργία να είναι αποτέλεσμα κάποιου στατιστικού σφάλματος. «Με τα μελλοντικά δεδομένα, στα επόμενα 10 χρόνια, θα πρέπει να περιμένουμε να δούμε αν πρόκειται πραγματικά για νέο εύρημα ή απλώς για διακύμανση λόγω της στατιστικής ισχύος», δήλωσε ο Γουέν.

Ο Βαλέριο Φαραόνι, καθηγητής φυσικής και κοσμήτορας της επιστήμης στο Πανεπιστήμιο του Μπίσοπ, δήλωσε ότι είναι λογικό να πιστεύουμε ότι η δυσλειτουργία μπορεί να υπάρχει, επειδή η γενική σχετικότητα δεν έχει δοκιμαστεί στο μακρινό σύμπαν.

Έτσι, «είναι πολύ πιθανό, τουλάχιστον κατ’ αρχήν, να μην καταλαβαίνουμε τη βαρύτητα σε μεγαλύτερη κλίμακα», δήλωσε ο Φαραόνι. Ο ίδιος πιστεύει ότι, για να επιλύσουμε τις συγκρούσεις μεταξύ των προβλέψεων και των παρατηρήσεων του σύμπαντός μας, πρέπει να σκεφτούμε «έξω από το κουτί».

Και αυτή η μελέτη της κοσμικής δυσλειτουργίας κάνει ακριβώς αυτό. «Μάλλον χρειαζόμαστε κάτι εξωφρενικό», είπε. «Φαίνεται εξωπραγματικό, φαίνεται παράξενο. Αλλά νομίζω ότι πρέπει να είμαστε απολύτως ανοιχτοί σε όλες αυτές τις παράξενες ιδέες».