Μυστικά του πρώιμου Σύμπαντος

Ήταν άνοιξη του 1964 όταν δύο Αμερικανοί επιστήμονες, οι Arno Penzias και Robert Wilson, ανακάλυπταν τυχαία μια ακτινοβολία που έμοιαζε με θόρυβο στους δέκτες τους, και φαινόταν πως ερχόταν ισότροπα από όλες τις... κατευθύνσεις με την ίδια σχεδόν ένταση. Για τη διαπίστωση πως αυτή η «ακτινοβολία υποβάθρου» ήταν ο θόρυβος από τη Μεγάλη Έκρηξη, 13.8 δισεκατομμύρια χρόνια μετά, τιμήθηκαν με το βραβείο Νόμπελ του 1978.

Σήμερα γνωρίζουμε πως πρόκειται για το πρώτο φως που εξέπεμψε το Σύμπαν, 380.000 χρόνια μετά τη γέννησή του. Η συγκεκριμένη ακτινοβολία έχει αποτελέσει αντικείμενο πολλών ερευνών έκτοτε, καθώς περιέχει πληροφορίες για τη δομή και την ιστορία του Σύμπαντος. Μετά την απίστευτη επιτυχία των διαστημικών αποστολών της NASA COBE (βραβείο Νόμπελ 2006) και WMAP, ήρθε η σειρά της Ευρώπης να πρωτοστατήσει στην έρευνα για τη λεπτομερέστερη έως σήμερα καταγραφή της ακτινοβολίας υποβάθρου στο Σύμπαν, με τη διαστημική αποστολή Planck της Ευρωπαϊκής Υπηρεσίας Διαστήματος (ESA).

Το διαστημικό σκάφος Planck

Πρόκειται για ένα σκάφος που εκτοξεύθηκε το 2009, και κρυμμένο από το φως του Ήλιου στη σκιά της Γης, χαρτογράφησε τις απειροελάχιστες ανισοτροπίες στην ακτινοβολία υποβάθρου στο Σύμπαν χάρη στις οποίες οφείλουμε και την ίδια την ύπαρξή μας. Για να επιτύχει το επιθυμητό επίπεδο ευαισθησίας στις μετρήσεις του, χρησιμοποιώντας κρυογενικές μεθόδους, πάγωσε τα όργανά του σχεδόν στο απόλυτο μηδέν, στους -273.05 οC , κι έγινε έτσι το πιο κρύο αντικείμενο που γνωρίζουμε στο Σύμπαν.

Αυτό το χρόνο, οι επιστήμονες δημοσίευσαν τον πιο ακριβή χάρτη των απειροελάχιστων μεταβολών (της τάξεως του ενός εκατομμυριοστού) της ακτινοβολίας υποβάθρου, ως αποτέλεσμα των μετρήσεων του Planck. Μέσα στα ευρήματά τους ήταν πως η ποσότητα της ορατής ύλης είναι ελαφρώς αυξημένη σε σχέση με ότι πιστεύαμε, σε σύγκριση με τη σκοτεινή ενέργεια που περιέχει το Σύμπαν, ενώ η εκτίμηση για την ηλικία του Σύμπαντος αυξήθηκε κατά 100 εκατομμύρια χρόνια. Ο χάρτης δείχνει την κατανομή της ύλης στο Σύμπαν, και δίνει περαιτέρω αξιοπιστία στις θεωρίες για την εποχή κατά την οποία το Σύμπαν πιστεύεται πως μεγάλωσε εκθετικά (κοσμικός πληθωρισμός).

Πόλωση και βαρυτικά κύματα

Υπάρχει όμως και μία ακόμη πηγή στα δεδομένα από το Planck, καθώς τα όργανά του είναι σε θέση να μετρήσουν και την πόλωση της ακτινοβολίας που δέχονται. Η πόλωση αυτή προκύπτει από τη σκέδαση των φωτονίων με την ύλη, οπότε οι επιστήμονες μπορούν να έχουν πληροφορίες για το τι συνέβαινε σε εκείνη την «καυτή σούπα» που ήταν το νεαρό Σύμπαν.

Ακόμη και ίχνη από βαρυτικά κύματα μπορούν να προκύψουν από τη μελέτη της πολικότητας της ακτινοβολίας υποβάθρου, από την εποχή του πληθωρισμού, όταν το Σύμπαν είχε ηλικία 10-33 δευτερολέπτων. Τα κύματα αυτά είναι αναδιπλώσεις του χωροχρόνου που μεταφέρονται ως κύμα, και ενώ προβλέφθηκαν από τον Αϊνστάιν το 1915 είναι ένα από τα δισκοπότηρα της σύγχρονης φυσικής καθώς δεν έχουν απευθείας παρατηρηθεί μέχρι σήμερα. Τα λεπτομερή αποτελέσματα των μετρήσεων του Planck για την πολικότητα της ακτινοβολίας υποβάθρου θα δοθούν στη δημοσιότητα το 2014, και αναμένεται να επεκτείνουν σημαντικά τις γνώσεις μας για το Σύμπαν.

Πηγή