ΑΣΤΡΟΝΟΜiΑ

Ποια είναι τα όρια του Σύμπαντος; Υπάρχει ζωή εκεί έξω; Τι είναι η μεγάλη έκρηξη; Τέτοιου είδους ερωτήματα βομβαρδίζουν την καθημερινή μας ζωή κάνοντάς μας να αισθανόμαστε μικροί και ασήμαντοι μπροστά στα μυστήρια που κρύβει το διάστημα. Τέτοιου είδους είναι και τα ερωτήματα με τα οποία η επιστήμη της αστρονομίας έρχεται αντιμέτωπη σε καθημερινή βάση και πασχίζει να ξεδιαλύνει για να μας εξασφαλίσει μια καθαρότερη εικόνα του τι βρίσκεται πέρα από τα σύνορα του μικρού μας πλανήτη.  Σε αυτή τη στήλη θα εξετάσουμε μερικά από τα μεγαλύτερα μυστήρια του Σύμπαντός μας και το πόσο κοντά βρισκόμαστε στην απάντηση που αναζητούμε.

Τα 3 μεγαλύτερα μυστήρια του Σύμπαντος

1 Τι υπήρχε πριν από τη μεγάλη έκρηξη

Τι ξέρουμε μέχρι τώρα;

Η μεγάλη έκρηξη αποτελεί μία από τις πιο βασικές θεωρίες της επιστήμης της αστρονομίας η οποία περιγράφει την εξέλιξη του σύμπαντος από το πρώτο σχεδόν εκατοστό του δευτερολέπτου της δημιουργίας του μέχρι σήμερα. Ωστόσο, όσο περισσότερο πλησιάζουμε στο να κατανοήσουμε τι συνέβη την Εποχή του Πληθωρισμού, δηλαδή την περίοδο ταχύτατης διαστολής του σύμπαντος, καθώς και στην Εποχή Πλάνκ, την εποχή που στο σύμπαν βρισκόταν σε εμβρυακή ακόμα κατάσταση, όταν  οι 4 βασικές αλληλεπιδράσεις της φύσης (Ισχυρή πυρηνική, ασθενής πυρηνική, Ηλεκτρομαγνητική και Βαρυτική) ήταν ενοποιημένες οι υπάρχουσες θεωρίες σταματούν να υφίστανται. Συνεπώς, μέχρι να επινοηθεί μια ικανοποιητική θεωρία, δεν μπορούμε να κατανοήσουμε το τι συνέβη στις πρώτες απειροστά μικρές στιγμές της Δημιουργίας  και συνεπώς μας είναι πολύ πιο δύσκολο να κατανοήσουμε το τι συνέβη ακόμα πιο πριν.

Διάφορες θεωρίες

Μία από τις σχετικές με τη δημιουργία θεωρίες είναι η θεωρία του “Αιώνιου Πληθωρισμού”. Σύμφωνα με αυτή, η διόγκωση του ήδη υπάρχοντος σύμπαντος δε θα τελειώσει ποτέ και συνεπώς θα δημιουργούνται συνεχώς καινούρια σύμπαντα τα οποία διαστέλλονται κ.ο.κ. Τα σύμπαντα αυτά όμως, θα είναι πολύ μακριά από εμάς για να παρατηρηθούν, πόσο μάλλον για να εξερευνηθούν. Άλλη μία ενδιαφέρουσα θεωρία είναι αυτή του “Κυκλικού Σύμπαντος”. Η θεωρία αυτή υποστηρίζει πως η Μεγάλη Έκρηξη δεν ήταν η αρχή του κόσμου, αλλά μια γέφυρα από ένα σύμπαν σε ένα άλλο. Αυτό, θέτει ως προϋποθέσεις πως ο χώρος και ο χρόνος προϋπήρχαν. Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία τα σύμπαντα έχουν δύο εποχές, την εποχή της διαστολής τους και την εποχή της συστολής τους. Η συστολή των συμπάντων καταλήγει σε μία κολοσσιαία Μεγάλη Σύνθλιψη η οποία σημαίνει το τέλος του σύμπαντος αυτού και την αρχή του νέου σύμπαντος σε μια νέα φάση διαστολής.

Μπορεί να απαντηθεί αυτό το αίνιγμα;

Για να είναι δυνατή η επίλυση ενός τέτοιου είδους προβλήματος είναι απαραίτητη προϋπόθεση η διατύπωση μίας φυσικής θεωρίας που θα οδηγήσει στην διατύπωση προβλέψεων οι οποίες μπορούν να επιβεβαιωθούν πειραματικά. Φυσικά κάτι τέτοιο είναι πολύ μακριά από το παρόν. Συνεπώς μπορούμε να πούμε πως απέχουμε πολύ από την απάντηση.

2 Υπάρχει ζωή πέρα από τη Γη;

Τι γνωρίζουμε;

Όταν οι ερευνητές μελετούν τις πιθανότητες ύπαρξης ζωής σε άλλους πλανήτες, λαμβάνουν υπ’ όψιν τους, κυρίως, τον τρόπο που ξεκίνησε και συνεχίζει να υπάρχει η ζωή στη Γη. Η ιστορία του πλανήτη μας, μας δίνει κάποια στοιχεία:

• Η ζωή εμφανίστηκε λίγο αφ’ ότου η γη έγινε κατοικήσιμη.
• Πέρασε πολύς καιρός ώσπου να εμφανιστεί άλλη μορφή ζωής πέρα από τους μονοκύτταρους οργανισμούς.

Αυτό πιθανότατα σημαίνει πως η ζωή εμφανίστηκε μεν εύκολα, αλλά η μετάβαση στους σύνθετους πολυκύτταρους οργανισμούς, αποτέλεσε ιδιαίτερα δύσκολη και πολύπλοκη. Για αυτό το λόγο, θα πρέπει να ξεχωρίσουμε τους πολυκύτταρους από μονοκύτταρους οργανισμούς.

Γνωρίζουμε πως ένα είδος μικροοργανισμών που αποκαλούνται ακραιόφιλα, μπορούν να επιβιώσουν ακόμα και στις πιο αντίξοες συνθήκες. Πολλά γήινα ακραιόφιλα θα επιβίωναν με ευκολία στον Άρη, στην τοξική ατμόσφαιρα της Αφροδίτης ή σε ορισμένους από τους δορυφόρους του Κρόνου και του Δία. Αν υπάρχουν, εφόσον εξερευνηθεί σε μεγάλο βαθμό το ηλιακό μας σύστημα, θα  βρεθούν. Η κατάσταση είναι πιο πολύπλοκη όσον αφορά τους ανώτερους οργανισμούς. Τόσο καθημερινότητα όσο και η επιστήμη αποδεικνύουν πως τέτοιου

είδους οργανισμοί όπως τα ζώα ή τα φυτά, δεν μπορούν να επιβιώσουν σε τέτοιες συνθήκες όπως τα ακραιόφιλα και άλλοι μικροοργανισμοί. Αν αποζητούμε νοήμονα όντα, πρέπει να διευρύνουμε την κλίμακα στην οποία βλέπουμε το διάστημα σε μεγάλο βαθμό. Θα πρέπει να αναζητηθούν σε άλλα ηλιακά συστήματα με πλανήτες που έχουν κλίμα παρόμοιο με αυτό της Γης.

Η έρευνα για τον εντοπισμό τέτοιων εξωπλανητών, οι οποίοι έχουν μια απόσταση από το άστρο τους που επιτρέπει την παρουσία H₂­O (νερού) σε υγρή μορφή –το οποίο είναι μία από τις βασικές προϋποθέσεις  ύπαρξης της ζωής- έχει ήδη ξεκινήσει και νέα διαστημικά τηλεσκόπια (π.χ. HST) ερευνούν το διάστημα για νέους κόσμους. Φυσικά η τεχνολογία του σήμερα, αν και ιδιαίτερα ανεπτυγμένη, δεν επιτρέπει την αποστολή συσκευών εκτός του γαλαξία. Βασικά, οι συσκευές μπορούν να σταλούν αλλά δεν θα υπάρχει επαρκής εμβέλεια στο σήμα ώστε να σταλούν οι εικόνες που θα πάρουν. Έχουν γίνει επανειλημμένες απόπειρες αναζήτησης μηνυμάτων από άλλα όντα στο σύμπαν, χωρίς βέβαια κάποια επιτυχία.

Μπορούμε να έχουμε απάντηση;

Όσον αφορά το ηλιακό μας σύστημα θα υπάρξει απάντηση σε σύντομο χρονικό διάστημα. Όμως, σε σχέση με το γεγονός ύπαρξης ζωής εκτός του ηλιακού μας συστήματος (πιθανότατα άλλες μορφές νοημοσύνης) τα πράγματα περιπλέκονται. Οι δύο στόχοι που πρέπει να επιτευχθούν για την έρευνα πλανητών στο διάστημα είναι: η δημιουργία τηλεσκοπίων προηγμένης τεχνολογίας για την ανίχνευση πλανητών με επιφάνεια παρόμοια με αυτή της γης και, εξοπλισμός για τη χημική ανάλυση της ατμόσφαιρας τους προκειμένου να εντοπιστούν χημικές ουσίες που σχετίζονται με τη ζωή. Δηλαδή θα μπορούσαμε να πούμε πως όσον αφορά το ηλιακό μας σύστημα, είμαστε πολύ κοντά στην απάντηση. Αλλά, για το υπόλοιπο σύμπαν μας, θα μπορούσαμε να πούμε πως είμαστε κάπου στη μέση.

3 Τι υπάρχει έξω από το Σύμπαν;

Τι ξέρουμε πάνω σε αυτό το θέμα;

Εφόσον το σύμπαν διαστέλλεται, το σύμπαν που μπορούμε να παρατηρήσουμε είναι μεγαλύτερο απ’ όσο πιστεύεται. Δηλαδή ένας γαλαξίας του οποίου το φώς έκανε 10 δις. χρόνια να φτάσει σε εμάς, απέχει περισσότερο από 10 δις. έτη φωτός γιατί μέχρι το φώς του να φτάσει σε εμάς, εκείνος προχώρησε ακόμη μακρύτερα. Αυτό σημαίνει πως είναι δύσκολο να βρούμε την κατάσταση στην οποία βρίσκονται αυτή τη στιγμή σώματα μέσα και έξω από τον γαλαξία μας.

Λαμβάνοντας αυτά υπ’ όψιν η ακτίνα του σύμπαντος που μπορούμε να δούμε είναι περίπου 45 δισεκατομμύρια έτη φωτός. Το παρατηρήσιμο σύμπαν προσδιορίζεται με τη βοήθεια της ταχύτητας του φωτός (c ≈ 300.000 km/sec): εφ όσον μπορούμε να δούμε μόνο αντικείμενα των οποίων το φώς φτάνει στη Γη, δεν θα μπορέσουμε ποτέ να δούμε μακρύτερα από τη μεγαλύτερη απόσταση που μπορεί να διανύσει το φως από τη διάρκεια της ηλικίας του Σύμπαντος. Δηλαδή, το φώς που δημιουργήθηκε σε ένα “συγκεκριμένο σημείο” στην άκρη του σύμπαντος, έφτασε εδώ μετά από 45 δις. χρόνια ταξιδιού και είναι το όριο του ορατού για εμάς σύμπαντος.

Η θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης μας καθιστά δυνατή την ύπαρξη ενός απείρου Διαστήματος πέρα από το παρατηρήσιμο σύμπαν. Σύμφωνα με την ταξινόμηση του κοσμολόγου Max Tegmark πρόκειται για το πολυσύμπαν τύπου 1. Δηλαδή, έναν άπειρο χώρο με άπειρα Σύμπαντα τα οποία μπορούν να παρατηρηθούν και στα οποία ισχύουν οι ίδιοι φυσικοί νόμοι και οι ίδιες φυσικές σταθερές.

Σε αυτή την περίπτωση θα πρέπει να υπάρχουν άπειροι πλανήτες σε καθέναν από τους οποίους βρίσκεται ίσως ένας “σωσίας” μας, ο οποίος μπορεί να ζει κάθε πιθανό συνδυασμό των επιλογών που έκανες σε όλη τη διάρκεια της ζωής σου. Μπορεί, δηλαδή, ο ένας να βρίσκεται στο Παρίσι, ο άλλος να αποφάσισε κάποτε να παίξει Lotto και κέρδισε, να κάνει το ίδιο πράγμα με εσένα αυτή την ίδια στιγμή ή ακόμα και να μην υπάρχει.

Στο πλαίσιο αυτής της θεωρίας των απείρων συμπάντων, υπάρχει ένας ακόμη τύπος πολυσύμπαντος που είναι το πολυσύμπαν τύπου 2, το οποίο στην ουσία αντιστοιχεί σε άπειρα πολυσύμπαντα τύπου 1, με ίδιους νόμους της φύσης αλλά με διαφορετικές σταθερές.

Τέλος, υπάρχουν και άλλα πολυσύμπαντα, αυτό του τύπου 3 και αυτό του τύπου 4, όπου ακόμα και οι πιο θεμελιώδεις αρχές της φυσικής μεταβάλλονται, όχι μόνο γενικά αλλά και από σύμπαν σε σύμπαν.

Είναι δυνατό να έχουμε απάντηση;

Είναι απίθανο να παρατηρήσουμε οτιδήποτε βρίσκεται εκτός του ορατού σύμπαντος. Γι’ αυτό και οι περισσότεροι επιστήμονες θεωρούν ότι, σύμφωνα με τις τωρινές γνώσεις μας, δεν επρόκειτο να έχουμε ποτέ πειραματική ή παρατηρησιακή απόδειξη για το τι βρίσκεται εκεί έξω.

κείμενο: Σπύρος Σιάννας, Γ’ Γυμνασίου

Πηγή : Science Illustrated, Τεύχος 80, Ιούνιος 2012