Σκοτεινή ύλη: Η αχαρτογράφητη θάλασσα του Σύμπαντος

Σκοτεινή ύλη: Η αχαρτογράφητη θάλασσα του Σύμπαντος

Του Γαβριήλ Χ. Σερέτη

«Ο Θεός όχι μόνο παίζει ζάρια με το Σύμπαν, αλλά και τα ρίχνει τόσο μακριά, που δεν μπορούμε να δούμε τι έφερε», είχε πει κάποτε ο Στίβεν Χόκινγκ, ο άνθρωπος που μας ενέπνευσε να κοιτάξουμε ψηλά στ'' αστέρια κι όχι χαμηλά στα πόδια μας. Και, στην περίπτωση του Σύμπαντος, το ανθρώπινο «Εν'' οίδα ότι ουδέν οίδα» φαίνεται πως βρίσκει την απόλυτη δικαίωση.

Καθώς, παρά την πρόοδο της επιστήμης, η άγνωστη πλευρά των πραγμάτων εξακολουθεί να αποτελεί τη... βασική μας γνώση. Αν σήμερα εξηγείται περίπου το 5% αυτών που βλέπουμε γύρω μας, υπάρχει το υπόλοιπο 95% που δεν μπορούμε να εξηγήσουμε. Αυτό που οι επιστήμονες αποκαλούν «σκοτεινή ύλη», «σκοτεινή ενέργεια», στην προσπάθειά τους να αποτυπώσουν το ανεξερεύνητο. Τη μικρότητα ακόμα και του υπέρλαμπρου κόσμου των αστεριών, που μεταμορφώνεται σε... συντρίμμια, τα οποία επιπλέουν πάνω σε μια μυστηριώδη πραγματικότητα. Μια πραγματικότητα που διαφέρει από την ύλη από την οποία είμαστε φτιαγμένοι εμείς, η οθόνη του υπολογιστή μας και οι ήλιοι. Διότι, είναι κάτι παραπάνω από βέβαιο, λένε οι επιστήμονες, ότι «κάτι υπάρχει, κι ας μην ξέρουμε τι» ακόμα και πέρα κι από το σωματίδιο Higgs που προσφάτως ανακαλύφθηκε στο CERN. Όταν η ανθρωπότητα πίστεψε ότι βρέθηκε κοντά στην «ώρα μηδέν» της γέννησης του Σύμπαντος. Και τώρα, σχεδιάζει την ανάπτυξη δύο επιταχυντών νέας γενιάς, με περιφέρεια πάνω από 100 χιλιόμετρα, που θα λειτουργούν με υψηλότερες ενέργειες από τον υφιστάμενο, με στόχο την εξερεύνηση αυτού του... αθέατου υλικού. Την παρατηρούμενη ασυμμετρία μεταξύ της ύλης και της αντιύλης στο Σύμπαν.

Το κυρίαρχο αίνιγμα

Όπως υπογραμμίζουν στον «Φ» ο Γιώργος Γραμματικάκης, φυσικός, πρώην πρύτανης του Πανεπιστημίου Κρήτης και σήμερα ευρωβουλευτής με το Ποτάμι, ο Διονύσης Σιμόπουλος, επίτιμος διευθυντής του Ευγενιδείου Πλανηταρίου και ο επιστημονικός του σύμβουλος Αλέξης Δεληβοριάς, το πρόβλημα με το... κυρίαρχο αίνιγμα είναι ότι, σε αντίθεση ακόμα και με τους πιο μακρινούς γαλαξίες, δεν μπορεί να παρατηρηθεί με τα σημερινά επιστημονικά εργαλεία. Ακόμα και από τα πιο δυνατά τηλεσκόπια, τους επιταχυντές και τους υπόγειους ανιχνευτές που έχουν εγκατασταθεί στα βάθη εγκαταλειμμένων ορυχείων, καθώς δεν εκπέμπει ούτε απορροφά φως. Δεν αλληλεπιδρά με την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία, με καμία από τις τέσσερις θεμελιώδεις αλληλεπιδράσεις που γνωρίζουμε σήμερα, πλην της βαρύτητας. Βαρύτητα, όμως, που αποτέλεσε το «παραθυράκι» που μας οδήγησε στο συμπέρασμα της ύπαρξής του «φαινομένου». Για την οποία μας βοήθησε και η... Κόμη της Βερενίκης. Οπως αποκαλείται το... σμήνος γαλαξιών -χίλιοι τον αριθμό- που, όπως ανακάλυψε, το 1933, ο Ελβετός αστρονόμος Fritz Zwicky, «εκινείτο ασύμφωνα». Καθώς η σχέση φωτεινότητας - μάζας ουδεμία σχέση είχε με το δικό μας Ηλιο. Εκεί, η μάζα που αντιστοιχούσε στη ορατή ύλη του σμήνους ήταν κατά πολύ μικρότερη από αυτή που απαιτούνταν για να δικαιολογηθούν οι ταχύτητες των γαλαξιών του σμήνους. Διαφορετικά, οι μεγάλες ταχύτητες των γαλαξιών που το απαρτίζουν θα το είχαν ήδη διασπάσει. Γεγονός που οδήγησε στο συμπέρασμα ότι, ταυτόχρονα, υπήρχε και μια μεγάλη ποσότητα μάζας, η οποία δεν εκπέμπει φως. Μια «σκοτεινή ύλη», όπως έκτοτε ονομάστηκε.

Το αόρατο φωτοστέφανο

Δεκαετίες αργότερα, διαπιστώθηκε ότι αντί οι ταχύτητες περιφοράς των άστρων σε κάθε γαλαξία να μειώνονται όσο απομακρυνόμαστε από το κέντρο του (όπως περίπου μειώνονται και οι ταχύτητες των πλανητών του Ηλιακού μας Συστήματος όσο μακρύτερα βρίσκονται από τον Ήλιο) αυτές παρέμεναν σταθερές σε μεγάλες αποστάσεις. Ο μόνος τρόπος που θα μπορούσαν τα άστρα αυτά να περιφέρονται με τις παρατηρούμενες ταχύτητες θα ήταν ο κάθε γαλαξίας να εμπεριέχει πολύ μεγαλύτερη ποσότητα ύλης απ' αυτήν που μπορούμε να δούμε. Κάθε γαλαξίας, με άλλα λόγια, θα πρέπει να περιβάλλεται από ένα σφαιρικό φωτοστέφανο αόρατης, σκοτεινής ύλης, που αντιστοιχεί και στο μεγαλύτερο ποσοστό της συνολικής του μάζας. Άποψη που ενισχύθηκε αργότερα με την ανακάλυψη της... ποιητικά επιστημονικής «Κοσμικής ή Μικροκυματικής Ακτινοβολίας Υποβάθρου», του αρχέγονου ομοιόμορφου ψυχρού φωτός, που δημιουργήθηκε περίπου 380.000 χρόνια μετά από το Big Bang και από τότε ταξιδεύει στο Σύμπαν.

Από το «πρώτο φως» και τις διακυμάνσεις του, την ανομοιογένεια της ύλης σε αστέρια και γαλαξίες και με βάση τις θεωρίες του Αϊνστάιν, προέκυψε ότι η δημιουργία τέτοιων δομών δεν εξηγείται παρά μόνον αν υπάρχει και κάτι παραπάνω από αυτό που βλέπουμε. Όχι μόνο με θεολογικούς όρους. Αλλά με επιστημονικές, ακριβείς μετρήσεις για την ταχύτητα περιστροφής γαλαξιών σε σμήνη, τη γαλακτική καμπύλη περιστροφής, την αφθονία των ελαφρών στοιχείων και τη χαρτογράφηση μεγάλων δομών.

Στα «Μεγάλης Μάζας Συμπαγή Αντικείμενα της Αλω», τους «Καφέ Νάνους», τα εκατομμύρια άστρα στο Μεγάλο και το Μικρό Νέφος του Μαγγελάνου. Την παρατήρηση... συγκρούσεων γαλαξιών. Που μπορεί να συμβαίνουν εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, παρέχουν όμως σαφείς αποδείξεις για το γεγονός ότι η κατανομή της συνολικής μάζας των... συγκρουόμενων είναι τελείως διαφορετική από την κατανομή της φωτεινής ύλης τους. Όπως και άγνωστα στους πολλούς σωματίδια, όπως τα νετρίνα ή τα αξιόνια. Γεγονότα που κάνουν τους επιστήμονες να πιστεύουν σήμερα ότι ολόκληρο το Σύμπαν είναι πλημμυρισμένο από έναν διάχυτο ωκεανό τέτοιων σωματιδίων, με έξι φορές περισσότερα υλικά απ' ό,τι όλα τα άστρα και οι γαλαξίες που παρατηρούμε στο Σύμπαν. Κι όμως, τα πράγματα είναι ακόμα πιο περίπλοκα. Διότι, όπως τονίζει ο κ. Σιμόπουλος, ακόμη κι αν στην ύλη που βλέπουμε προσθέσουμε όλα τα υλικά της σκοτεινής ύλης, πάλι φαίνεται ότι χρειαζόμαστε μια υπερδιπλάσια ποσότητα υλικών ή «ενέργειας» (αφού ύλη και ενέργεια αποτελούν δύο απόψεις του ίδιου πράγματος) για να εξηγηθούν οι παρατηρήσεις των κοσμολόγων, που μας λένε ότι το Σύμπαν στο οποίο ζούμε είναι ένα «ανοιχτό» και «επίπεδο». Ενα Σύμπαν του οποίου η διαστολή όχι μόνο δεν επιβραδύνεται λόγω της βαρύτητας των υλικών που περιλαμβάνει (ορατή και σκοτεινή ύλη), αλλά αντίθετα επιταχύνεται από τότε που είχε τα μισά του χρόνια.

Η εικόνα σε λίγα χρόνια

Αν δεν είναι λάθος η αφετηρία (καθώς κάποιοι φυσικοί, παρά την πρόσφατη ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων, θεωρούν ότι η αδυναμία μας να ανιχνεύσουμε τη σκοτεινή ύλη οφείλεται στο ότι αυτή δεν υπάρχει, καθώς είναι μια «ψευδαίσθηση» που προκαλείται από τις ελλιπείς γνώσεις μας για τη βαρύτητα), σε λίγα χρόνια, νέοι, εξαιρετικά ευαίσθητοι ανιχνευτές θα μπορούν να μας δώσουν περισσότερες πληροφορίες σχετικά με τη σκοτεινή ύλη. Ενώ ο... συμπαντικός χάρτης αναμένεται να γεμίσει λίγο περισσότερο τις... μαύρες τρύπες της άγνοιάς μας, να φωτίσει τη σκοτεινή μας φύση, καθώς θα συγκεντρωθούν παρατηρήσεις τις εξελικτικής πορείας 300 εκατομμυρίων γαλαξιών στη διάρκεια της ζωής των 13,8 δισ. ετών ιστορίας του Σύμπαντος.

Στην αντίθετη περίπτωση, θα φανεί ότι η υπερσυμμετρία δεν είναι ο δρόμος που επέλεξε για τις μύχιες εκφράσεις της η φύση, τονίζει ο κ. Γραμματικάκης. Μέχρι να «δούμε» καλύτερα τη σκοτεινή ύλη, τη σκοτεινή μοίρα του κόσμου, μέχρι να βρούμε «ολόκληρο το Σύμπαν κρυμμένο στα πιο ασήμαντα αντικείμενα», θα επιβεβαιώνεται η «αντίφαση» του Αϊνστάιν, ο οποίος, στο... απόγειο της σχετικότητας, καθιστούσε σαφές ότι «το Σύμπαν είναι σαν ένα τεράστιο ταχυδακτυλουργικό κόλπο και οι επιστήμονες προσπαθούν να καταλάβουν πώς το κάνει αυτό που κάνει». Με την ασήμαντη κουκκίδα, τον άνθρωπο, να έχει την... υποψία ότι δεν είναι καν φτιαγμένος από το υλικό που, όπως φαίνεται, κυριαρχεί στο Σύμπαν. Αλλά και τις επιστημονικές του κατακτήσεις, ενώ ενισχύουν την ακραία μοναξιά του, να αποτελούν, ωστόσο, μαζί με τον έρωτα ή την τέχνη, και τις ενδείξεις τού εν δυνάμει μεγαλείου του. Του Ποιητή του ίδιου...

*Το άρθρο δημοσιεύτηκε στο 82ο φύλλο του Φιλελεύθερου στις 20 Μαρτίου.