Δεκατρία χρόνια μετά την εντυπωσιακή ανακάλυψη ότι το Σύμπαν διαστέλλεται με επιταχυνόμενο ρυθμό, η Βασιλική Ακαδημία Επιστημών της Σουηδίας ανακοίνωσε στις 4 Οκτωβρίου ότι το φετινό Νόμπελ Φυσικής απονέμεται στους Saul Perlmutter του Εθνικού Εργαστηρίου Lawrence στο Πανεπιστήμιο του Berkeley, Brian Schmidt του Εθνικού Πανεπιστημίου της Αυστραλίας και Adam Riess του Πανεπιστημίου John Hopkins στη Βαλτιμόρη.
Στους επιστήμονες δηλαδή, που ηγήθηκαν των δύο ερευνητικών ομάδων, οι οποίες, αναλύοντας τα δεδομένα που συνέλεξαν από την παρατήρηση μακρινών υπερκαινοφανών άστρων, κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η διαστολή του Σύμπαντος, αντί να επιβραδύνεται όπως θα περίμενε κάποιος εξαιτίας της ελκτικής δύναμης της βαρύτητας, επιταχύνεται συνεχώς.
Η επιβραδυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος ήταν κάτι που σχεδόν κανένας κοσμολόγος δεν είχε αμφισβητήσει από τότε που πρώτοι οι Friedmann και Lemaitre, επιλύοντας τις εξισώσεις της Γενικής Θεωρίας της Σχετικότητας, απέδειξαν ότι το Σύμπαν διαστέλλεται.
Πράγματι, αυτό που γνωρίζαμε μέχρι πρόσφατα ήταν ότι, καθώς το σύμπαν διαστέλλεται, το συνολικό απόθεμα μάζας και ενέργειας που εμπεριέχει «φρενάρει» ή επιβραδύνει την διαστολή του, εξαιτίας της συνολικής βαρυτικής έλξης που του αντιστοιχεί.
Γι’ αυτό και όταν το ερευνητικό πρόγραμμα Supernova Cosmology Project ξεκίνησε στα 1987 από ερευνητές του Berkeley National Laboratory και του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας με επικεφαλής τον Perlmutter, ο βασικός του στόχος ήταν να υπολογιστεί, μέσα από την ανίχνευση συγκεκριμένων υπερκαινοφανών, αυτός ακριβώς ο ρυθμός με τον οποίο η διαστολή του Σύμπαντος επιβραδύνεται.
Λίγα χρόνια αργότερα, και συγκεκριμένα στα τέλη του 1994, μία δεύτερη ερευνητική ομάδα, η High Z Supernova Team, μπήκε στο παιχνίδι, υπό την καθοδήγηση του Schmidt, στην ομάδα του οποίου προστέθηκε αργότερα και ο Α. Riess.
Τα αποτελέσματα των δύο ερευνητικών ομάδων, που ανακοινώθηκαν επίσημα τον Ιανουάριο και Φεβρουάριο του 1998, άφησαν τη διεθνή επιστημονική κοινότητα κατάπληκτη. Η ανάλυση των δεδομένων, αντί απλά να οδηγήσει στον υπολογισμό του ρυθμού επιβράδυνσης της διαστολής του Σύμπαντος με περισσότερη ακρίβεια, όπως όλοι περίμεναν, οδήγησε τους ερευνητές στο ακριβώς αντίθετο συμπέρασμα, ότι δηλαδή η διαστολή του σύμπαντος είναι επιταχυνόμενη.
Τι όμως προκαλεί αυτήν την ταχύτατη διαστολή του; Την απάντηση δεν την γνωρίζουμε ακόμη. Αυτό που σίγουρα γνωρίζουμε πάντως είναι ότι η βαρυτική έλξη που ασκεί το σύνολο της μάζας και της ενέργειας του Σύμπαντος δεν επαρκεί προκειμένου να φρενάρει την διαστολή του.
Γιατί απ’ ό,τι φαίνεται το Σύμπαν εμπεριέχει και «κάτι άλλο»: μια παράξενη και άγνωστη, ακόμη, μορφή ενεργειακής πυκνότητας με βαρυτικά απωστικές ιδιότητες, οι οποίες υπερισχύουν της τάσης του να επιβραδύνει την διαστολή του. Αυτό το «κάτι άλλο» ονομάστηκε «σκοτεινή ενέργεια», σε μία προσπάθεια ίσως να τηρηθεί η παράδοση που θέλει τους επιστήμονες να κρύβουν την άγνοιά τους για φαινόμενα του σύμπαντος στο επίθετο «σκοτεινή», όπως εξάλλου έκαναν και με τη σκοτεινή ύλη.
Και είναι πράγματι σκοτεινή γιατί, ακόμα και σήμερα, 13 χρόνια μετά την επιβεβαίωση της ύπαρξής της, η φύση της εξακολουθεί να διαφεύγει από τους επιστήμονες. Με αυτά τα νέα δεδομένα προκύπτει κάτι εξίσου εντυπωσιακό, που αναδεικνύει και την έκταση της άγνοιάς μας για το Σύμπαν.
Από το συνολικό ποσοστό μάζας και ενέργειας του Σύμπαντος μπορούμε να καυχιόμαστε ότι κατανοούμε μόλις το 4%, που αντιστοιχεί στην κλασική, βαρυονική ύλη, από την οποία αποτελούνται τα μυριάδες άστρα και οι γαλαξίες του Σύμπαντος, αλλά και εμείς οι ίδιοι. Ένα ακόμη 22% αντιστοιχεί στη σκοτεινή ύλη και το υπόλοιπο 74% αντιστοιχεί στη σκοτεινή ενέργεια.
Πώς λοιπόν εξηγείται η επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος; Γύρω στα 1915-16, την εποχή δηλαδή που ο Αϊνστάιν είχε μόλις διατυπώσει τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας, οι περισσότεροι επιστήμονες υποστήριζαν ότι το Σύμπαν ήταν αιώνιο, στατικό και αμετάβλητο.
Μια παγιωμένη αντίληψη που επηρέασε και αυτόν ακόμη τον Αϊνστάιν. Γιατί, παρόλο που οι εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας «επιτρέπουν» την ύπαρξη και δυναμικών λύσεων, επιτρέπουν με άλλα λόγια την ύπαρξη συμπάντων που είτε διαστέλλονται είτε συστέλλονται, ο Αϊνστάιν μέσα σ’ αυτό το γενικότερο κλίμα απόρριψης μιας κοσμολογικής εξέλιξης, μετέβαλε τις εξισώσεις του εισάγοντας, κάπως αυθαίρετα ίσως, έναν ακόμη όρο, προκειμένου να εξουδετερώνει την ελκτική επίδραση της βαρύτητας που έτεινε να το συρρικνώνει.
Όταν βέβαια, ο Αμερικανός αστρονόμος Edwin Hubble απέδειξε στα 1929 ότι το Σύμπαν όντως διαστέλλεται, ο Αϊνστάιν αναγκάστηκε να αποσύρει από τις εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας αυτή την «κοσμολογική σταθερά», όπως ονομάστηκε, παραδεχόμενος ότι η εισαγωγή της ήταν «η μεγαλύτερη γκάφα της ζωής» του.
Έκτοτε, και για αρκετά χρόνια, η πιθανότητα ύπαρξης μιας τέτοιας βαρυτικά απωστικής ενέργειας παρέμεινε στο υπόβαθρο ως ένα ακόμα ενδιαφέρον παράδοξο, αν και όπως έλεγε ο μεγάλος Σοβιετικός κοσμολόγος Gamow: «Η γκάφα αυτή, την οποία εντέλει ο ίδιος ο Αϊνστάιν απέρριψε, χρησιμοποιείται μερικές φορές, ακόμα και σήμερα, από τους κοσμολόγους, και η κοσμολογική σταθερά ανασηκώνει το απειλητικό της κεφάλι ξανά και ξανά και ξανά». Αυτά βέβαια, έγραφε ο μεγάλος θεωρητικός στην αυτοβιογραφία του σχεδόν 40 χρόνια πριν.
Απ’ ό,τι φαίνεται, όμως, η κοσμολογική σταθερά «ήρθε για να μείνει» και σήμερα αποτελεί έναν από τους βασικούς υποψήφιους στην προσπάθεια των κοσμολόγων να αποκαλύψουν τη φύση της σκοτεινής ενέργειας.
Σύμφωνα με την κβαντική φυσική, αυτές τις απωστικές ιδιότητες της κοσμολογικής σταθεράς τις έχει από τη φύση του το κενό. Γιατί ο κενός χώρος, λέει η κβαντική φυσική, δεν είναι στην πραγματικότητα καθόλου κενός, αλλά αντιστοιχεί σε μια θάλασσα «εικονικών» στοιχειωδών σωματιδίων που δημιουργούνται ξαφνικά και εξαϋλώνονται τόσο αστραπιαία, που η απευθείας ανίχνευσή τους είναι αδύνατη.
Το γεγονός αυτό προσδίδει στον κενό χώρο μία ενεργειακή πυκνότητα, μία παράξενη ενέργεια με αρνητική πίεση, που της προσδίδει βαρυτικά απωστικές ιδιότητες.
Όταν όμως οι επιστήμονες προσπάθησαν να υπολογίσουν αυτήν την ενέργεια του κενού βασισμένοι στις γνώσεις τους της κβαντικής φυσικής, βρέθηκαν μπροστά σε ένα ακόμα παράδοξο, αφού η τιμή στην οποία κατέληξαν ήταν 10120 φορές μεγαλύτερη απ’ αυτήν που απαιτείται για να εξηγήσει την κοσμική επιτάχυνση, όπως αυτή μετρήθηκε από τις προαναφερθείσες ερευνητικές ομάδες.
Ένας ασύλληπτα ακραίος αριθμός, ακόμα και για κοσμολογικά δεδομένα, αφού για παράδειγμα από τη στιγμή της Μεγάλης Έκρηξης μέχρι σήμερα έχει περάσει ένας αριθμός της τάξης των 1017 «μόλις» δευτερολέπτων.
Για να το πούμε διαφορετικά, αν και η κβαντική φυσική μάς προσφέρει με απόλυτα φυσικό τρόπο μια πιθανή εξήγηση για τα βαθύτερα φυσικά αίτια που «πυροδοτούν» την επιταχυνόμενη διαστολή του Σύμπαντος – δηλαδή την ενέργεια του κενού – η ενέργεια αυτή υπολογίζεται ότι είναι 120 τάξεις μεγέθους μεγαλύτερη απ’ αυτήν που δικαιολογείται από τις παρατηρήσεις.
Τέλος, ένα άλλο στοιχείο που δυσκολεύει τις προσπάθειες των επιστημόνων στην προσπάθειά τους να αποκρυπτογραφήσουν την φύση της σκοτεινής ενέργειας αφορά στο γεγονός ότι, σύμφωνα με τα έως τώρα δεδομένα, η κοσμική επιτάχυνση του Σύμπαντος, η στιγμή δηλαδή που η κοσμολογική σταθερά –ή οτιδήποτε άλλο είναι αυτή η σκοτεινή ενέργεια– υπερίσχυσε της βαρυτικής αλληλεπίδρασης, ξεκίνησε σχετικά πρόσφατα, μόλις πριν 5 περίπου δισεκατομμύρια χρόνια.
Γιατί όμως τότε και όχι νωρίτερα ή αργότερα; Με άλλα λόγια, η σκοτεινή ενέργεια είναι σταθερή ή μεταβάλλεται με το χρόνο; Κανείς δεν γνωρίζει ακόμα μετά βεβαιότητας.
