Τα παράξενα ηχητικά κύματα που δημιουργήθηκαν λίγο μετά τη γέννηση του Σύμπαντος – Γιατί τα μελετούν οι επιστήμονες.

Facebook Twitter Viber Messenger WhatsApp E-mail

Πριν από τα αστέρια, τους πλανήτες και τις μαύρες τρύπες, πριν ακόμη από άτομα ή ακτίνες φωτός, το Σύμπαν αντηχούσε με κάτι εκπληκτικό – τον ήχο.

Αυτό το «αρχέγονο βουητό» (primordial hum) κινήθηκε με περισσότερο από τη μισή ταχύτητα του φωτός μέσα από ένα υπερθερμασμένο πλάσμα βαρυονίων, φωτονίων και σκοτεινής ύλης.

Προέκυψε από μια «διελκυστίνδα» μεταξύ αρχαίων ισχυρών θεμελιωδών δυνάμεων που παράγουν ηχητικά κύματα, μέχρι που, μόλις μερικές εκατοντάδες χιλιάδες χρόνια από την ύπαρξή του, εξαφανίστηκε. Το Σύμπαν έγινε ξαφνικά σιωπηλό.

Ωστόσο, οι ειδικοί αναφέρουν είναι ακόμα δυνατό να λάβουμε την ηχώ αυτών των πρώτων ηχητικών κυμάτων που εξαπλώθηκαν σε όλο το πρώιμο Σύμπαν. Οι κυματισμοί που το δημιούργησαν έχουν αφήσει ένα μόνιμο αποτύπωμα στην κατανομή της ύλης γύρω από το Σύμπαν, ενώ παράλληλα παρέχουν στους αστρονόμους στοιχεία για ένα από τα βαθύτερα ερωτήματα του Σύμπαντος μας σήμερα, τη μυστηριώδη δύναμη που είναι γνωστή ως «σκοτεινή ενέργεια» (dark energy).

Τα αρχέγονα ηχητικά κύματα – επίσης γνωστά ως βαρυονικές ακουστικές ταλαντώσεις (BAOs) – σχηματίστηκαν καθώς τα σωματίδια στο πρώιμο Σύμπαν άρχισαν να έλκονται μεταξύ τους από τη βαρύτητα, αναφέρει σε δημοσίευμά του το BBC.

«Η βαρυτική έλξη της σκοτεινής ύλης στο πρώιμο Σύμπαν δημιούργησε «δυνητικά πηγάδια», τραβώντας το πλάσμα προς τα μέσα», υποστηρίζει η Larissa Santos, καθηγήτρια στο Κέντρο Βαρύτητας και Κοσμολογίας στο Πανεπιστήμιο Yangzhou της Κίνας. Το πλάσμα, ωστόσο, ήταν τόσο καυτό που δημιούργησε και μια αντίθετη προς τα έξω δύναμη. «Τα φωτόνια δημιούργησαν πίεση ακτινοβολίας που καταπολέμησε τη βαρύτητα και έσπρωξε τα πάντα προς τα πίσω ξανά. Αυτή η μάχη δημιούργησε ακουστικές ταλαντώσεις – ηχητικά κύματα».

Τα BAOs εκρήγνυνται προς τα έξω από αμέτρητα δυνητικά πηγάδια, σχηματίζοντας διαστελλόμενες, ομόκεντρες σφαίρες ηχητικής ενέργειας. Ενώθηκαν μεταξύ τους, σμιλεύοντας το πλάσμα σε εκθαμβωτικά πολύπλοκα τρισδιάστατα μοτίβα παρεμβολής.

Αν υπήρχε ένας άνθρωπος με κάποιο τρόπο στην εποχή των «βαρυονικών ακουστικών ταλαντώσεων» (BAOs), δεν θα είχε ακούσει τίποτα. Οι ήχοι ήταν περίπου 47 οκτάβες χαμηλότεροι από την κάτω νότα σε ένα πιάνο με τεράστια μήκη κύματος περίπου 450.000 έτη φωτός.

Αυτό το απίστευτα βαθύ, μη ακουστό βουητό ταξίδεψε μέσα από ένα μέσο που ακόμη και τα πιο ισχυρά τηλεσκόπια μας δεν μπορούν να διαπεράσουν. Όσο πιο βαθιά κοιτάμε το Σύμπαν, τόσο πιο πίσω στην ιστορία του βλέπουμε λόγω του χρόνου που χρειάζεται για να φτάσει το φως σε εμάς.

Το διαστημικό τηλεσκόπιο Planck μπόρεσε να συλλάβει την ηχώ των BAO από το πρώιμο Σύμπαν και οι επιστήμονες μπόρεσαν να τις μεταφράσουν σε ακουστικές συχνότητες, στο παρακάτω παράδειγμα. Το βουητό αποτελείται από χαμηλό τόνο με υψηλότερους τόνους. Ο θόρυβος που μπορεί να ακουστεί είναι ένα τεχνούργημα της επεξεργασίας που χρησιμοποιήθηκε για τη δημιουργία του αρχείου ήχου.

Στη συνέχεια, σε ηλικία περίπου 379.000 ετών, το Σύμπαν ψύχθηκε αρκετά ώστε τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια να «ζευγαρώσουν» και να σχηματίσουν τα πρώτα ουδέτερα άτομα υδρογόνου. Το πλάσμα εξαφανίστηκε, αφήνοντας το Σύμπαν ξαφνικά διαφανές στο φως. Την ίδια στιγμή, η μάχη μεταξύ ακτινοβολίας και βαρύτητας τελείωσε, τα BAO σταμάτησαν και το Σύμπαν σώπασε.

Οι επιστήμονες ελπίζουν να μάθουν περισσότερα για τη τη σκοτεινή ενέργεια

Η έκρηξη της φωτεινής ενέργειας που εξαπλώθηκε τώρα στο Σύμπαν ήταν τόσο ισχυρή που εξακολουθεί να ταράζει τα ραδιοτηλεσκόπια και να προκαλεί τους φυσικούς περισσότερο από 13 δισεκατομμύρια χρόνια αργότερα ως σήμα γνωστό ως κοσμική ακτινοβολία υποβάθρου μικροκυμάτων. Το «CMB» είναι το παλαιότερο και πιο λεπτομερές οπτικό αρχείο του πρώιμου Σύμπαντος και οι επιστήμονες μπορούν να δουν ένα «απολιθωμένο αρχείο» των πρώτων ήχων του Σύμπαντος.

Αλλά τα BAOs όχι μόνο υπονοούν πώς ακουγόταν το πρώιμο Σύμπαν, αλλά χρησιμεύουν επίσης ως κανόνας για τη μέτρηση των επιπτώσεων ενός ακόμη αόρατου φαινομένου: της σκοτεινής ενέργειας!

Η σκοτεινή ενέργεια προκαλεί τη διαστολή του Σύμπαντος. Τα αποτελέσματά του είναι παντού, ωστόσο η φύση του είναι άγνωστη. Η μελέτη λοιπόν της κλίμακας των BAOs σε διαφορετικές αποστάσεις από τη Γη αφηγείται μια ιστορία για το πώς έχουν αλλάξει τα αποτελέσματα της σκοτεινής ενέργειας κατά τη διάρκεια της ιστορίας του Σύμπαντος.

Είναι μέρος του έργου ραδιοτηλεσκοπίου «Bingo», το οποίο βρίσκεται υπό κατασκευή στη βορειοανατολική πολιτεία Παραίμπα της Βραζιλίας. Το Bingo (που σημαίνει «BAOs from Integrated Neutral Gas Observations»), είναι συντονισμένο με τις χαρακτηριστικές υπογραφές ακτινοβολίας του υδρογόνου, του απλούστερου, παλαιότερου και πιο άφθονου ατόμου στο Σύμπαν.

Τα άτομα υδρογόνου απελευθερώνουν ακτινοβολία με μήκος κύματος 21 εκατοστών – αόρατο στα ανθρώπινα μάτια, αλλά ανιχνεύσιμη μέσω ραδιοτηλεσκοπίου. Αυτή η ακτινοβολία από πιο μακρινά σύννεφα υδρογόνου τεντώνεται από τη σκοτεινή ενέργεια, αυξάνοντας το παρατηρούμενο μήκος κύματός της εδώ στη Γη. Όσο πιο μακριά έχει ταξιδέψει, τόσο πιο τεντωμένο είναι.

Το Bingo έχει σχεδιαστεί για να χαρτογραφεί την κατανομή του υδρογόνου μεταξύ ενός δισεκατομμυρίου και τεσσάρων δισεκατομμυρίων ετών φωτός – σχετικά κοντά στην κοσμική κλίμακα του χώρου και του χρόνου.

Χρησιμοποιώντας λεπτούς στατιστικούς υπολογισμούς, η Santos θα αναλύσει τα δεδομένα της για να εντοπίσει εκατομμύρια γαλαξίες, να εξετάσει τις σχετικές αποστάσεις μεταξύ τους και να σκάψει βαθύτερα στο πώς η σκοτεινή ενέργεια επηρέασε τα μοτίβα BAO κατά τη διάρκεια αυτής της εποχής.

«Το Bingo θα κοιτάξει προς το όψιμο Σύμπαν όταν η σκοτεινή ενέργεια κυριαρχεί ήδη στην επέκταση. Είναι πολύ συμπληρωματικό με άλλα πειράματα, εξήγησε. Πολλά από αυτά τα άλλα πειράματα έχουν ήδη προγραμματιστεί ή βρίσκονται σε εξέλιξη.

• Μπορείτε να ακούσετε ΕΔΩ το αρχέγονο βουητό του Σύμπαντος. Τα ηχητικά κύματα καταγράφηκαν από το διαστημικό τηλεσκόπιο Planck και έχουν μεταφραστεί σε συχνότητες που μπορούμε να ακούσουμε. Το εν λόγω ντοκουμέντο δημοσίευσε η NASA το 2013.