Το Μεγάλο Σχίσμα
Ως το τέλος του 20ού αιώνα οι αστροφυσικοί είχαν πλέον σιγουρευτεί για ένα πράγμα: το Σύμπαν δημιουργήθηκε με μια Μεγάλη Εκρηξη (το λεγόμενο Big Bang). Κάθε έκρηξη όμως διαρκεί για κάποιο χρονικό διάστημα και… κάποτε σβήνει. Τι θα συμβεί λοιπόν με το Σύμπαν; Θα σβήσει σαν ένα ακόμη πυροτέχνημα; Και αν ναι, πώς θα γίνει αυτό; Οι κρατούσες ως πρόσφατα θεωρίες ήταν ότι το τέλος θα έλθει είτε με μια επίσης Μεγάλη Εκρηξη είτε με μια βαθιά κατάψυξη (Big Chill). Τα στοιχεία όμως που κατέφθασαν τα τελευταία έξι χρόνια, κυρίως μέσω των δορυφορικών τηλεσκοπίων, έδωσαν έρεισμα σε μια νέα θεωρία, αυτήν του Μεγάλου Σχίσματος (Big Rip).
«Και ιδού το καταπέτασμα του ναού εσχίσθη εις δύο από άνωθεν έως κάτω…»
Κατά Ματθαίον
«Ξύπνησα την Παρασκευή και – επειδή το Σύμπαν διαστέλλεται – μου πήρε περισσότερη ώρα απ’ ό,τι συνήθως να βρω τα ρούχα μου»
Κατά Γούντι Αλεν, στο περιοδικό «The New Yorker», 28 Ιουλίου 2003
Μεταξύ των δύο άκρων της κοσμολογικής παρατήρησης – της θρησκείας και της κωμωδίας – υπάρχει και η επιστήμη, που πασχίζει να βρει τον μίτο της Αριάδνης με αντικειμενικά κριτήρια. Το πρόβλημα είναι τι γίνεται όταν και αυτή βρίσκει στοιχεία που την οδηγούν σε σενάρια της πιο άγριας επιστημονικής φαντασίας… Δείτε για παράδειγμα τι μάθαμε μόλις πριν από έξι χρόνια και τι μας προέκυψε τώρα: σύμφωνα με διασταυρωμένα στοιχεία του 1998, εδώ και 6 δισ. χρόνια το Σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό, σαν μια μυστηριώδης «ηλεκτρική σκούπα» να ρουφάει τα πάντα προς τα έξω. Οι περισσότεροι επιστήμονες βάλθηκαν να ψάχνουν για την «ηλεκτρική σκούπα» κοιτώντας τα ίχνη που άφηνε. Κάποιοι όμως θέλησαν να προβλέψουν τη μελλοντική συμπεριφορά της «σκούπας» προσομοιώνοντας τη λειτουργία της. Πού κατέληξαν; Οτι θα έλθει η στιγμή όπου το «ρούφηγμα» θα υπερνικήσει όλες τις άλλες γνωστές ελκτικές δυνάμεις της φύσης – τη βαρύτητα, τον ηλεκτρομαγνητισμό, ακόμη και τις πυρηνικές δυνάμεις στο εσωτερικό των ατόμων. Τότε οι γαλαξίες θα σχιστούν, τα ηλιακά συστήματα και οι πλανήτες θα διαμελιστούν, όλα τα υλικά σώματα – ακόμη και τα άτομα – θα αποσυντεθούν στα εξ ων συνετέθησαν και… ο χρόνος θα σταματήσει! Το νέο αυτό σενάριο ακούγεται τόσο απίστευτο όσο και το να… επιταχύνεις μετά τα διόδια στην Εθνική χωρίς να υπάρχει όριο στο κοντέρ: επιταχύνεις με 20 χιλιόμετρα για κάθε χιλιόμετρο, έπειτα για κάθε 100 μέτρα, έπειτα για κάθε μέτρο… ώσπου αρχίζουν να ξηλώνονται οι προφυλακτήρες, τα παρμπρίζ, τα φτερά, η μηχανή και στο τέλος χαιρετάμε και εμείς τον μάταιο τούτο κόσμο. Το αντίστοιχο τρελό σενάριο για το Σύμπαν είναι ότι σε 21 δισ. χρόνια από σήμερα όλοι οι γαλαξίες θα έχουν απομακρυνθεί τόσο ο ένας από τον άλλον ώστε στον ουρανό μας να μη βλέπουμε κανένα αστέρι. Υστερα από 940 εκατ. χρόνια σκοτεινιάς και ο δικός μας γαλαξίας θα αρχίσει να εξαφανίζεται από το οπτικό πεδίο. Στους τρεις μήνες πριν από το τέλος θα αρχίσουν να απομακρύνονται από τον Ηλιο και οι πλανήτες του ηλιακού μας συστήματος. Επειτα θα έλθει η ώρα που και η ίδια η Γη θα εκραγεί, κάπου μισή ώρα προτού διαλυθούν ακόμη και τα άτομα και οι πυρήνες τους.
Το νέο σενάριο της καταστροφής
Πώς φθάσαμε σε αυτό το εφιαλτικό σενάριο; Ολα άρχισαν στο μυαλό του Αϊνστάιν: μελετώντας τη συμπεριφορά της βαρύτητας, το 1917, ο μεγάλος φυσικός διατύπωσε την άποψη ότι αυτή η – ελκτική για μας – δύναμη θα μπορούσε να έχει στο διαστρικό κενό και αρνητικό πρόσημο, να δημιουργεί δηλαδή άπωση. Στις εξισώσεις του ο Αϊνστάιν βάφτισε τη δύναμη αυτή «κοσμολογική σταθερά». Αν ίσχυε, τότε το Σύμπαν διαστέλλεται συνεχώς, με σταθερή επιτάχυνση. Ο ίδιος ο Αϊνστάιν απέρριψε την πιθανότητα λέγοντας ότι η όλη θεώρηση ήταν το μέγα λάθος του. Το θέμα όμως ξαναήλθε στην επιφάνεια όταν το δορυφορικό τηλεσκόπιο WMAP άρχισε να μας στέλνει «φωτογραφίες» του Σύμπαντος από το απώτερο παρελθόν του. Από την ανάλυσή τους διαπιστώθηκε ότι το Σύμπαν έχει ηλικία 13,7 δισ. ετών και αποτελείται κατά 23% από μια μυστηριώδη «σκοτεινή ύλη», που θεωρείται υπεύθυνη για την απωθητική ενέργεια που διαστέλλει το Σύμπαν, τη «σκοτεινή ενέργεια».
H Μεγάλη Σύνθλιψη
Οι εξελίξεις που ακολούθησαν αυτή την ανακάλυψη ήταν καταιγιστικές. «Από εκεί που ως πριν από έξι χρόνια μιλούσαμε για ένα λάθος, τώρα όλοι ανακοινώνουν ότι βρήκαν και νέα ίχνη της σκοτεινής ενέργειας» δηλώνει ένας από την ομάδα που την ανακάλυψε, ο δρ Kirshner του Κέντρου Αστροφυσικής Harvard-Smithsonian των ΗΠΑ. Στρατιές ολόκληρες αστρονόμων σαρώνουν πλέον τον ουρανό με νέας τεχνολογίας τηλεσκόπια αναζητώντας απαντήσεις σε μια κατηγορία καινοφανών αστέρων γνωστή ως supernova type 1a. Αλλοι διερευνούν το πώς η αντιβαρυτική δύναμη της σκοτεινής ενέργειας έδρασε ανασχετικά στην ανάπτυξη συγκεντρώσεων της ύλης όπως οι γαλαξίες. Μια τέτοια φιλόδοξη προσπάθεια έχει αναλάβει η ομάδα του δρος John Carlstrom, από το Πανεπιστήμιο του Σικάγου, που χτίζει ένα δίκτυο ραδιοτηλεσκοπίων στον Νότιο Πόλο για να μελετήσει τη συμπεριφορά των γαλαξιών στον χωροχρόνο. Αλλοι πάλι χτίζουν γιγαντιαίες κάμερες που χρησιμοποιούν σαν φακό την ιδιότητα της βαρύτητας να «λυγίζει» το φως, οπότε ελπίζουν να χαρτογραφήσουν την αδιόρατη σκοτεινή ύλη στο Σύμπαν.
Για όλους αυτούς τους ερευνητές η απωθητική δύναμη που διαστέλλει το Σύμπαν δεν μπορεί να είναι παρά η «κοσμολογική σταθερά» του Αϊνστάιν ή η «πεμπτουσία» της θεωρίας των χορδών. Υπάρχει διαφορά μεταξύ τους; Ναι, η «κοσμολογική σταθερά» έχει σταθερή επιτάχυνση, ενώ η «πεμπτουσία» μπορεί να εξασθενεί, να εξαφανίζεται ή και να αλλάζει από απωστική σε ελκτική δύναμη – πράγμα που στο μέλλον μπορεί να οδηγήσει το Σύμπαν στη Μεγάλη Σύνθλιψη.
H σκοτεινή ενέργεια
Στην έρευνα για το τι είδους δύναμη είναι αυτή και ποια ενέργεια την προκαλεί τα πράγματα πήραν δραματική τροπή όταν ο φυσικός δρ Robert Caldwell, του Πανεπιστημίου Dartmouth, εισήγαγε πριν από τέσσερα χρόνια την έννοια της «ενέργειας-φαντάσματος». Κατ’ αυτόν η σκοτεινή ύλη δεν παράγει απλώς μια σταθερής πυκνότητας ενέργεια που δημιουργεί αρνητική πίεση – όπως προδιέγραφε η «κοσμολογική σταθερά» – αλλά η πυκνότητά της αυξάνεται διαρκώς ώσπου να γίνει άπειρη!
Αριθμητικά οι τρεις διαφορετικές υποθέσεις της σκοτεινής ενέργειας εκφράζονται από την τιμή του λόγου της πίεσης προς την πυκνότητα της σκοτεινής ενέργειας, τη λεγόμενη παράμετρο w. Αν το w αποδεικνυόταν ίσο με -1, τότε θα είχαμε να κάνουμε με κοσμολογική σταθερά. Αν ήταν μεγαλύτερο από -1, θα βασίλευε η πεμπτουσία. Αν ήταν μικρότερο από -1, τότε η ενέργεια-φάντασμα απεργάζεται το τέλος μας. Οπως ισχυρίζεται ο Caldwell σε πρόσφατα δημοσιευμένη εργασία του, οι μετρήσεις από τα δεδομένα των supernova και άλλων κοσμολογικών πειραμάτων οδηγούν σε μια τιμή του w μεταξύ -0,8 και -1,25.
H θεωρία του Caldwell είχε αφετηρία ένα πείραμά του, με τους Marc Kamionkowski και Nevin Weinberg του Caltech να προσομοιώνουν σε υπολογιστή το πώς μια σφαίρα ύλης καταπίπτει υπό το βάρος της ώστε να σχηματίσει γαλαξία. Παίζοντας με την παράμετρο w στα υπολογιστικά μοντέλα διαπίστωσαν ότι σε ορισμένες περιπτώσεις η σφαίρα, αντί να καταρρεύσει, φούσκωνε μέχρι διαρρήξεως και εκρήξεως. «Αυτό ήταν που μας έκανε να πρωτοσκεφθούμε ότι κάτι πραγματικά ασυνήθιστο συνέβαινε» δήλωσε ο Caldwell.
Οι «διαστημικές σκουληκότρυπες»
Το ασυνήθιστο δεν είναι μόνο το Μεγάλο Σχίσμα που προφητεύει για το τέλος η θεωρία. Είναι και τα όσα συνεπάγεται για την ως τότε φυσική που διέπει τα πράγματα. Για παράδειγμα, μια τέτοια αντιβαρύτητα θα κάνει τις «διαστημικές σκουληκότρυπες»… καθημερινότητα. Οι «διαστημικές σκουληκότρυπες» προβλέπονταν και από τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν και είναι πύλες που επιτρέπουν να «κόψει δρόμο» κανείς στον χωροχρόνο. Ενώ όμως κατά τη θεωρία του Αϊνστάιν ανοιγοκλείνουν τόσο γρήγορα ώστε να μην τις αντιλαμβανόμαστε ποτέ, μια ισχυρή ενέργεια-φάντασμα θα μπορούσε όχι μόνο να τις διατηρεί ανοιχτές αλλά και να τις επεκτείνει αρκετά, τόσο ώστε… να ταξιδεύουν μέσω αυτών διαστημόπλοια! «Κάτι τέτοιο ανοίγει την προοπτική μηχανών του χρόνου και όλων των συναφών παραδόξων – πράγματα με τα οποία εμείς οι φυσικοί νιώθουμε πολύ άβολα» παραδέχεται ο Caldwell.
Στο ερώτημα αν μετά «το μοιραίο» του Μεγάλου Σχίσματος υπάρχει «μετά» ο Caldwell απαντά με ανασήκωμα των ώμων: «Δεν μπορούμε να πούμε με σιγουριά. Υποθέτω ότι είναι το τέλος του χρόνου. Δεν μένει τίποτε». Κάποιος άλλος όμως διατυπώνει πιο αισιόδοξο σενάριο: ο φυσικός Pedro Gonzalez-Dνaz του Ανωτάτου Συμβουλίου Επιστημονικών Ερευνών της Μαδρίτης εξηγεί ότι η σκοτεινή ενέργεια είναι σαν ένα αέριο που καταλαμβάνει τον χώρο, με την πυκνότητά του ανάλογη της πίεσης. Αν αυτό το «αέριο» αποδειχθεί ότι έχει κάποια ιδιότητα – και συγκεκριμένα ότι η ταχύτητα με την οποία το διατρέχει μια ταλάντωση μειώνεται συν τω χρόνω -, τότε το Σύμπαν δεν θα οδηγηθεί σε Μεγάλο Σχίσμα.
Για να φθάσουμε σε ασφαλή συμπεράσματα θα πρέπει να περιμένουμε μετρήσεις της σκοτεινής ενέργειας με ακόμη μεγαλύτερη ακρίβεια. Κάτι τέτοιο μας υπόσχεται το νέο δορυφορικό τηλεσκόπιο SNAP (Supernova/Acceleration Probe), που έχει προγραμματισθεί για τα επόμενα χρόνια, με αποστολή να διερευνήσει χιλιάδες υπερκαινοφανών αστέρων. H εκτόξευσή του όμως μπορεί να καθυστερήσει καθώς η εξαγγελία από τον πρόεδρο των ΗΠΑ Μπους της προσπάθειας εποίκησης του Αρη αναδιατάσσει τα κονδύλια της NASA. Προς το παρόν… μπορούμε να πάρουμε μια ανάσα καθώς οι τελευταίες μετρήσεις προσδιόρισαν ότι ο «Σχισματικός Αρμαγεδδών» μετατίθεται από τα 24 δισ. χρόνια στα 55.
H Γη στο τραπέζι του μπιλιάρδου
«Δος μοι πα στω και ταν γαν κινήσω»
Αρχιμήδης, 235 π.X.
Προτού φθάσουμε στα πρόθυρα του συμπαντικού σχίσματος, εμείς οι γήινοι έχουμε άλλον έναν πονοκέφαλο να αντιμετωπίσουμε. Πρόκειται για το ζοφερό τέλος του πολύ δικού μας Ηλιου: σε 7 δισ. χρόνια ο Ηλιος θα σβήσει, αφού όμως πρώτα μετατραπεί σε «κόκκινο γίγαντα». Αυτό σημαίνει ότι θα διασταλεί αρκετά ώστε να αγκαλιάσει φλογερά τη Γη και να την… εξαχνίσει με το αποχαιρετιστήριο φιλί του. Προτού καν συμβεί αυτό το δραματικό φινάλε, σε περίπου 1 δισ. χρόνια από σήμερα, η λάμψη του θα είναι κατά 11% μεγαλύτερη από την τωρινή και σε 3,5 δισ. χρόνια κατά 40%. Σταδιακά λοιπόν θα μπούμε σε ένα αφιλόξενα καυτό θερμοκήπιο ώσπου αυτό να καταλήξει ακατοίκητο. Υπάρχει οδός διαφυγής;
Οσο και αν ακούγεται τρελό, οι επιστήμονες που ασχολήθηκαν με το θέμα πρότειναν – με πάσα σοβαρότητα – να παίξουμε μπιλιάρδο με τον πλανήτη μας. Οι αστροφυσικοί Fred Adams του Πανεπιστημίου του Μίσιγκαν και Gregory Laughlin της NASA προσομοίωσαν το σενάριο εκτόξευσης της Γης στα άκρα του ηλιακού μας συστήματος και βρήκαν ότι οι πιθανότητες επιτυχίας είναι… μία στις 100.000! Οπότε η προοπτική απότομης μετακίνησης μπήκε στο ράφι. Τι μας μένει; H βαθμιαία μετατόπιση ώσπου να αδειάσουμε τη γωνιά διακριτικά και απαρατήρητοι.
Γιο γιο με αστεροειδείς…
H συνταγή στην οποία κατέληξαν είναι η ακόλουθη:
* Θα εντοπίσουμε ένα ουράνιο σώμα (κομήτη ή αστεροειδή) που έχει τροχιά προσέγγισης με τη Γη. Πρέπει να είναι πλάτους περίπου 100 χιλιομέτρων, δηλαδή έξι φορές μεγαλύτερο από εκείνο που υποθέτουμε ότι σκότωσε τους δεινοσαύρους πριν από 65 εκατ. χρόνια. Υπάρχουν αρκετά τέτοια στη ζώνη των αστεροειδών μεταξύ Αρη και Δία ή ακόμη μακρύτερα, στη ζώνη Kuiper.
* Χρησιμοποιώντας διαστημόπλοια θα προσδέσουμε στον βράχο πυραύλους κατεύθυνσης – όπως εκείνοι που μανουβράρουν τα διαστημόπλοια. Θα τους πυροδοτήσουμε έτσι ώστε να φέρουμε τον βράχο αρκετά κοντά στη Γη. Αν αυτό γίνει ελεγχόμενα, ο πλανήτης μας θα μπορέσει να «κλέψει» κάποια από την τροχιακή ενέργεια του βράχου και να μπει σε τροχιά ελαφρώς πιο απομακρυσμένη από τον Ηλιο.
* Θα στείλουμε τον βράχο σε τροχιά γύρω από τον Δία και τον Κρόνο ώστε να «κλέψει» με τη σειρά του νέα τροχιακή ενέργεια από τους γιγάντιους αυτούς πλανήτες.
* Θα επαναφέρουμε τον βράχο σε τροχιά γύρω από τη Γη κάθε 6.000 χρόνια και θα κερδίζουμε κάθε φορά με τον προαναφερθέντα τρόπο κάποια χιλιόμετρα απόστασης από τον Ηλιο. Ο στόχος είναι να αυξήσουμε αθροιστικά την απόστασή μας από τον Ηλιο κατά 50%.
Είναι εφικτή αυτή η «βήμα προς βήμα» τροχιακή απομάκρυνση; Ο δρ Benny J. Peiser, του Πανεπιστημίου John Moore στο Λίβερπουλ, πιστεύει ότι είναι. Αλλά, μολονότι η τεχνολογία είναι ήδη διαθέσιμη, οι χειρισμοί είναι ιδιαίτερα κρίσιμοι. Υποτίθεται ότι θα φέρουμε εσκεμμένα έναν τεράστιο διαστημικό βράχο σε απόσταση 16.000 χιλιόμετρα από τη Γη. «Ενα λάθος να κάνουμε» είπε «και ο αστεροειδής θα χτυπήσει τη Γη εξαφανίζοντας τους δεινοσαύρους για άλλη μία φορά». Σωστά το καταλάβατε. Οι… «δεινόσαυροι» θα είμαστε εμείς!
