Vera Rubin: Η γυναίκα που μας εισήγαγε στην σκοτεινή ύλη

στις

Οι επιστήμονες, μέχρι σήμερα, αναζητούν την σκοτεινή ύλη, επειδή πιστεύουν ότι οι γαλαξίες και τα σμήνη των γαλαξιών είναι βυθισμένα στη βαρυτική επίδραση αχανών νεφών σκοτεινής ύλης. Και αυτό το πιστεύουν σε μεγάλο βαθμό λόγω της Βέρα Ρούμπιν, μιας αστρονόμου που πέθανε το 2016 σε ηλικία 88 ετών.

Vera_Rubin

 

Μεγαλώνοντας η Vera Rubin στην Ουάσιγκτον τη δεκαετία του 1930, όπως και πολλοί νέοι που άρχισαν στην επιστήμη, η Ρούμπιν ερωτεύτηκε το νυχτερινό ουρανό. Δεν μπορούν όμως όλοι να μετατρέψουν το παιδικό τους όνειρο και τη γοητεία του άγνωστου σε καριέρα, αλλά η Ρούμπιν το κατάφερε.

Προς τα τέλη της δεκαετίας του 1960 βρίσκεται στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Kitt Peak κοντά στο Tucson της Αριζόνα, και κάνει ακριβώς αυτό που ονειρευόταν: παρακολουθεί την κίνηση των αστεριών.

Αυτή τη φορά, ωστόσο, έχει ένα καλό τηλεσκόπιο και κοιτάζει αστέρια σε κίνηση στην άκρη του γειτονικού μας γαλαξία, της Ανδρομέδας. Μόλις 40 χρόνια πριν, ο Edwin Hubble είχε αναγνωρίσει, για πρώτη φορά, ότι η Ανδρομέδα ήταν ένας γαλαξίας έξω από τον δικό μας, και ότι υπήρχαν ακόμη και γαλαξίες εκτός του δικού μας. Με μία παρατήρηση, ο Χαμπλ διπλασίασε το μέγεθος του γνωστού σύμπαντος.

Μέχρι το 1960, οι επιστήμονες έκαναν βασικές ερωτήσεις μετά την ανακάλυψη αυτή. Όπως: Πώς κινούνται οι γαλαξίες;

Η Ρούμπιν και ο συνάδελφός της Κεντ Φορντ βρίσκονταν στο παρατηρητήριο κάνοντας αυτή τη βασική επιστήμη, υπολογίζοντας πώς τα αστέρια κινούνται στην άκρη της Ανδρομέδας. «Υποθέτω ότι ήθελα να επιβεβαιώσω τους νόμους του Νεύτωνα», είπε η Ρούμπιν σε μια συνέντευξη της.

 Andromeda

Ο γαλαξίας της Ανδρομέδας

Σύμφωνα με τις εξισώσεις του Νεύτωνα, τα αστέρια στον γαλαξία πρέπει να κινούνται όπως κάνουν οι πλανήτες στο ηλιακό μας σύστημα. Ο Ερμής, ο κοντινότερος πλανήτης στον ήλιο, περιστρέφεται πολύ γρήγορα, ωθούμενος από τη βαρύτητα του ήλιου με ταχύτητα περίπου 170.000 km/h. Ο Ποσειδώνας, μακριά από τον ήλιο, και λιγότερο επηρεασμένος από τη βαρύτητά του, κινείται πολύ πιο αργά, με ταχύτητα περίπου 20.000 km/h.

Το ίδιο πρέπει να συμβαίνει και στους γαλαξίες: Τα αστέρια κοντά στα πυκνά, πλούσια σε βαρύτητα κέντρα των γαλαξιών πρέπει να κινούνται γρηγορότερα από τα αστέρια κατά μήκος των άκρων.

Αλλά δεν ήταν αυτό που παρατηρούσαν οι Ρούμπιν και Φορντ. Αντιθέτως, είδαν ότι τα αστέρια κατά μήκος της εξωτερικής σπείρας της Ανδρομέδας είχαν την ίδια ταχύτητα με τα αστέρια στο εσωτερικό. Ήταν απλά πολύ διαφορετικό από αυτό που περίμεναν όλοι.

galaxy_curves_smallerΣτα αριστερά, αυτό που περίμενε η Ρούμπιν να δει: αστέρια στα περίχωρα του γαλαξία να κινούνται πιο αργά από αυτά που βρίσκονται κοντά στο κέντρο. Στα δεξιά, αυτό που παρατηρήθηκε: τα αστέρια στο εξωτερικό τμήμα να κινούνται με την ίδια ταχύτητα με αυτά στο κέντρο.

Τα δεδομένα τους έδειξαν ένα τεράστιο πρόβλημα: Τα αστέρια δεν μπορούσαν απλά να κινούνται τόσο γρήγορα μόνα τους.

Σε αυτές τις ταχύτητες, ο γαλαξίας πρέπει να διαλύεται, να διασπάται και τα αστέρια να απομακρύνονται μακριά λόγω της μεγάλης ταχύτητας τους. Για να εξηγήσουν γιατί αυτή η διάλυση του γαλαξία δεν συνέβαινε, αυτά τα αστέρια χρειάζονταν κάποιο είδος επιπλέον βαρύτητας εκεί έξω που να ενεργούσε ελκτικά. Έπρεπε λοιπόν να υπάρχει μία αόρατη πηγή μάζας για όλη αυτή την επιπλέον βαρύτητα.

Τα δεδομένα έδειξαν ότι υπήρχε μια τεράστια αόρατη ποσότητα μάζας στον γαλαξία που οι αστρονόμοι απλά δεν μπορούσαν να δουν. Καθώς κοίταζαν εκεί έξω, απλώς δεν μπορούν να βρουν αποδείξεις ότι είναι κάποιος φυσιολογικός τύπος ύλης.  Δεν ήταν μαύρες τρύπες. δεν ήταν νεκρά αστέρια. Ήταν κάτι άλλο που δημιουργούσε τη βαρύτητα που απαιτείται για να συγκρατήσουν τον γαλαξία από το να διαλυθεί και να ωθήσουν αυτά τα εξωτερικά αστέρια σε τόσο γρήγορες ταχύτητες.

«Όταν το είδα για πρώτη φορά, φοβήθηκα μην κάνω ένα χαζό λάθος, μήπως υπάρχει κάποια απλή εξήγηση», λέει η Ρούμπιν. Άλλοι επιστήμονες ενδέχεται να ανακοίνωναν αμέσως ένα δραματικό συμπέρασμα βάσει αυτών των περιορισμένων δεδομένων. Όχι όμως η Ρούμπιν. Αυτή και οι συνεργάτες της έσκυψαν στα δεδομένα τους και αποφάσισαν να κάνουν μια συστηματική ανασκόπηση των ταχυτήτων των άστρων στους γαλαξίες.

Η Rubin και ο Ford δεν ήταν η πρώτη ομάδα που έκανε μια παρατήρηση των αστεριών που κινούνται γρήγορα στην άκρη ενός γαλαξία. Αλλά γι αυτό που φημίζεται η Rubin και οι συνεργάτες της είναι η επαλήθευση των ευρημάτων τους σε όλο το σύμπαν. Μελέτησε 20 γαλαξίες, και στη συνέχεια 40 και μετά 60, και όλοι δείχνουν αυτήν την παράξενη συμπεριφορά των αστεριών που βρίσκονται πολύ έξω από το κέντρο του γαλαξία, να κινούνται, πολύ γρήγορα.

Αυτός είναι ο λόγος για τον οποίο οι άνθρωποι λένε ότι η Ρούμπιν έπρεπε να έχει κερδίσει ένα βραβείο Νόμπελ (τα βραβεία απονέμονται μόνο σε ζωντανούς παραλήπτες, οπότε δεν θα κερδίσει ποτέ). Δεν «ανακάλυψε» σκοτεινή ύλη. Αλλά τα δεδομένα που συνέλεξε κατά τη διάρκεια της καριέρας της τα έκανε έτσι, που η αστρονομική κοινότητα έπρεπε να αναπτύξει την ιδέα ότι το μεγαλύτερο μέρος της μάζας στο σύμπαν είναι άγνωστο.

Μέχρι το 1985, η Ρούμπιν ήταν αρκετά σίγουρη για τις παρατηρήσεις της. Τις ανακοίνωσε όχι σαν ανακάλυψη, αλλά για μία τεράστια απουσία στις συλλογικές μας γνώσεις. «Η φύση κρύβει πολλά από τους αστρονόμους», όπως είπε σε μια διάσκεψη του Διεθνούς Αστρονομικού Οργανισμού το 1985, «Τώρα ξέρουμε ότι μελετούσαμε μόνο ένα μικρό μέρος του. »

Μέχρι σήμερα, κανείς δεν έχει «ανακαλύψει» σκοτεινή ύλη. Αλλά η Ρούμπιν έκανε κάτι απίστευτα σημαντικό: Είπε στον επιστημονικό κόσμο για αυτό που τους έλειπε.

Τις δεκαετίες μετά από αυτήν την αντι-εύρεση, άλλοι επιστήμονες προσπαθούν να συμπληρώσουν το κενό που επεσήμανε η Ρούμπιν. Η δουλειά τους δεν έχει ολοκληρωθεί. Αλλά αυτό που μαθαίνουν για τη σκοτεινή ύλη είναι ότι είναι απίστευτα σημαντική για την ίδια τη δομή του σύμπαντος μας και ότι είναι βαθιά, πολύ περίεργη.

Η σκοτεινή ύλη δεν είναι απλώς τεράστια. Είναι επίσης περίεργη.

Από τη στιγμή που η Rubin παρατηρούσε στην έρημο της Αριζόνα, όλο και περισσότερα στοιχεία έχουν συσσωρευτεί ότι η σκοτεινή ύλη είναι πραγματική, και περίεργη, και αντιπροσωπεύει το μεγαλύτερο μέρος της μάζας στο σύμπαν.

«Ακόμα κι αν δεν μπορούσαμε να δούμε το φεγγάρι με τα μάτια μας, θα ξέραμε ότι ήταν εκεί επειδή τραβάει τους ωκεανούς σε διαφορετικές κατευθύνσεις – και είναι πραγματικά πολύ παρόμοιο φαινόμενο με τη σκοτεινή ύλη», εξηγεί η Kathryn Zurek, αστροφυσικός του Caltech

Οι επιστήμονες δεν μπορούν να δουν τη σκοτεινή ύλη άμεσα. Αλλά μπορούν να δουν την επίδρασή της στο χώρο και το φως γύρω της. Το μεγαλύτερο κομμάτι έμμεσων αποδείξεων: Η σκοτεινή ύλη, όπως όλες οι ύλες που συσσωρεύονται σε μεγάλες ποσότητες, έχει την ικανότητα να παραμορφώνει τον ίδιο τον ιστό του χώρου.

«Μπορείτε να “φωτογραφίσετε” την έκταση της σκοτεινής ύλης καθώς αυτά τα κομμάτια της αόρατης ύλης δημιουργούν μικρές λακκούβες στο χωροχρόνο», λέει ο Priya Natarajan, ένας φυσικός του  Yale. «Όλη η ύλη στο σύμπαν είναι γεμάτη με σκοτεινή ύλη.»

Όταν το φως πέφτει σε μία από αυτές τις “λακκούβες” με σκοτεινή ύλη, λυγίζει τις ακτίνες του φωτός. Με αυτόν τον τρόπο, δεν μπορούμε να «δούμε» τη σκοτεινή ύλη, αλλά μπορούμε να «δούμε» τις παραμορφώσεις που προκαλεί στις εικόνες του Κόσμου. Από αυτό, γνωρίζουμε ότι η σκοτεινή ύλη σχηματίζει ένα σφαιρικό κουκούλι γύρω από τους γαλαξίες, προσφέροντάς τους μεγαλύτερη μάζα, η οποία επιτρέπει στα αστέρια τους να κινούνται γρηγορότερα από ό, τι θα έκαναν  οι νόμοι του Νεύτωνα.

galaxy_cluster_MACS_J0717.5 3745Αυτή είναι μια εικόνα του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble του συμπλέγματος (σμήνους) γαλαξιών MACS J0717.5 + 3745 . Στην εικόνα εμφανίζεται με μπλε χρώμα ένας χάρτης της σκοτεινής ύλης που βρίσκεται μέσα στο σύμπλεγμα.

Αυτές είναι έμμεσες παρατηρήσεις, αλλά έχουν δώσει επίσης στους επιστήμονες κάποιες ενδείξεις για την εγγενή φύση της σκοτεινής ύλης. Δεν ονομάζεται σκοτεινή ύλη λόγω του χρώματος. Δεν έχει χρώμα. Ονομάζεται «σκοτεινή» επειδή δεν αντανακλά ούτε εκπέμπει φως, ούτε οποιαδήποτε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία. Επομένως δεν μπορούμε να την δούμε απευθείας, ακόμη και με τα πιο ισχυρά τηλεσκόπια.

Όχι μόνο δεν μπορούμε να την δούμε, αλλά δεν θα μπορούσαμε να την αγγίξουμε αν προσπαθούσαμε: Εάν κάποιος εξωγήινος σας πετούσε ένα κομμάτι σκοτεινής ύλης σε εσάς, θα περάσει ακριβώς από μέσα σας. Αν πήγαινε αρκετά γρήγορα, θα περνούσε σε ολόκληρη τη Γη. Η σκοτεινή ύλη είναι σαν φάντασμα.

Εδώ είναι ένας λόγος που οι φυσικοί είναι σίγουροι για αυτό το παράξενο γεγονός. Οι αστρονόμοι έχουν κάνει παρατηρήσεις για σμήνη γαλαξιών που έχουν χτυπήσει ο ένας τον άλλον σαν σύγκρουση μεταξύ δύο αυτοκινήτων.

Οι αστρονόμοι κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι κατά τη σύγκρουση, μεγάλο μέρος της κανονικής ύλης στα σμήνη των γαλαξιών επιβραδύνθηκε και αναμίχθηκε μεταξύ τους. Αλλά η σκοτεινή ύλη στο σμήνος δεν επιβραδύνθηκε κατά τη σύγκρουση. Συνέχισε, σαν να μην συνέβη ποτέ η σύγκρουση.

Το φαινόμενο αναδημιουργείται σε αυτό το παρακάτω κινούμενο σχέδιο. Το κόκκινο αντιπροσωπεύει την κανονική ύλη στα σμήνη των γαλαξιών και το μπλε αντιπροσωπεύει τη σκοτεινή ύλη. Κατά τη διάρκεια της σύγκρουσης, η μπλε σκοτεινή ύλη δρα σαν φάντασμα, περνώντας απλώς μέσω από την κανονική ύλη σαν να μην ήταν εκεί.

bullet_cluster_gif

Μια σημείωση: Αυτές οι δύο περίεργες πτυχές της σκοτεινής ύλης – η αορατότητα της και η μη αλληλεπίδραση της – συνδέονται: Η σκοτεινή ύλη απλά δεν αλληλεπιδρά με την ηλεκτρομαγνητική δύναμη της φύσης. Η ηλεκτρομαγνητική δύναμη φωτίζει το σύμπαν μας με το φως και την ακτινοβολία, αλλά κάνει επίσης ο κόσμος αισθάνεται σταθερός.

Ένα τελευταίο μεγάλο αποδεικτικό στοιχείο για τη σκοτεινή ύλη είναι ότι βοηθά τους φυσικούς να κατανοήσουν πώς σχηματίστηκαν οι γαλαξίες στο πρώιμο σύμπαν. «Γνωρίζουμε ότι η σκοτεινή ύλη έπρεπε να είναι παρούσα στο πρώιμο σύμπαν για να είναι μέρος αυτής της διαδικασίας», εξηγεί η αστροφυσικός Katie Mack . Πιστεύεται ότι η σκοτεινή ύλη συνενώθηκε στο πρώιμο σύμπαν πριν από την κανονική ύλη, δημιουργώντας βαρυτικά φρεάτια για να “πέσει μέσα η κανονική ύλη”. Αυτά τα βαρυτικά πηγάδια που σχηματίστηκαν από τη σκοτεινή ύλη έγιναν οι σπόροι των γαλαξιών.

Έτσι, η σκοτεινή ύλη δεν συγκρατεί μόνο τους γαλαξίες, όπως υπονοεί η δουλειά της Ρούμπιν – γι ‘αυτό οι γαλαξίες υπάρχουν στην πρώτη θέση.

Οπότε, τι είναι;

Μέχρι σήμερα, κανείς δεν ξέρει πραγματικά τι είναι η σκοτεινή ύλη.

Η καλύτερη εικασία των επιστημόνων είναι ότι είναι σωματίδιο. Τα σωματίδια είναι τα μικρότερα δομικά στοιχεία της πραγματικότητας. Πιστεύεται ότι η σκοτεινή ύλη είναι ένα άλλο από αυτά τα δομικά στοιχεία, αλλά δεν τα έχουμε δει από κοντά. (Υπάρχουν πολλά διαφορετικά προτεινόμενα σωματίδια που μπορεί να είναι καλοί υποψήφιοι για σκοτεινή ύλη. Οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην είναι σίγουροι για το ποιο θα είναι.)

Ίσως αναρωτιέστε: Γιατί δεν μπορούμε να βρούμε την πιο κοινή πηγή ύλης σε όλο το σύμπαν; Λοιπόν, ο επιστημονικός μας εξοπλισμός είναι φτιαγμένος από κανονική ύλη. Επομένως, εάν η σκοτεινή ύλη περνά μέσα από την κανονική ύλη, το να προσπαθείς να βρεις σκοτεινή ύλη είναι σαν να προσπαθείς να πιάσεις ένα μπέιζμπολ φάντασμα με ένα κανονικό γάντι.

Επιπλέον, ενώ η σκοτεινή ύλη είναι άφθονη στο σύμπαν, είναι πραγματικά διάχυτη. Δεν υπάρχουν απλώς τεράστιοι ογκόλιθοι που περνούν κοντά στη Γη. Είναι σαν να κολυμπάμε σε μια ωραία ομίχλη. «Εάν προσθέσετε όλη τη σκοτεινή ύλη μέσα σε όλους τους ανθρώπους, όλοι οι άνθρωποι στον πλανήτη ανά πάσα στιγμή, είναι ένα νανογραμμάριο», λέει ο Natarajan – πολύ-πολύ μικροσκοπικό ποσό είναι η κανονική ύλη.

Η σκοτεινή ύλη δεν μπορεί ποτέ να «ανακαλυφθεί» και αυτό είναι εντάξει

Μερικοί φυσικοί προτιμούν μια διαφορετική ερμηνεία για αυτό που παρατήρησε η Ρούμπιν και για αυτό που άλλοι επιστήμονες έχουν παρατηρήσει από τότε: ότι δεν υπάρχει κάποια αόρατη μάζα σκοτεινής ύλης που κυριαρχεί στο σύμπαν, αλλά ότι η θεμελιώδης κατανόηση των επιστημόνων για τη βαρύτητα των επιστημόνων είναι ελαττωματική και πρέπει να ξανασχεδιαστεί .

Ενώ «αυτή είναι μια συγκεκριμένη πιθανότητα», λέει ο Natarajan, προς το παρόν, υπάρχουν πολύ περισσότερα στοιχεία από την πλευρά της σκοτεινής ύλης ότι είναι αληθινά και όχι μόνο ένας αντικατοπτρισμός που βασίζεται σε μια παρανόηση της βαρύτητας. «Θα χρειαζόμασταν μια νέα θεωρία της βαρύτητας που να εξηγεί όλα όσα βλέπουμε ήδη», εξηγεί. «Δεν υπάρχει τέτοια θεωρία που είναι διαθέσιμη αυτή τη στιγμή.»

galaxy_cluster_cl_0024_17_zwcl_0024_1652Στα αριστερά, μια εικόνα του Hubble ενός σμήνους γαλαξιών. Στα δεξιά, προστέθηκε μια μπλε σκίαση για να δείξει πού πρέπει να είναι η σκοτεινή ύλη.

Δεν είναι δύσκολο να πιστέψεις σε κάτι αόρατο, λέει η αστροφυσικός Katie Mack, αν υπάρχουν όλα τα σωστά στοιχεία. Το κάνουμε όλη την ώρα.

«Είναι παρόμοιο με το εάν περπατάς στο δρόμο», λέει. «Και καθώς περπατάτε, βλέπετε ότι μερικά δέντρα κάμπτονται, και ακούτε μερικά φύλλα να μαραίνονται και ίσως βλέπετε μια πλαστική σακούλα να αιωρείται πέρα ​​από εσάς και να αισθάνεστε λίγο κρύο από τη μία πλευρά. Μπορείτε να καταλάβετε έτσι ότι υπάρχει άνεμος. Σωστά; Και αυτός ο άνεμος εξηγεί όλα αυτά τα διαφορετικά φαινόμενα. … Υπάρχουν πολλά, πολλά διαφορετικά στοιχεία για τη σκοτεινή ύλη. Και για καθένα από αυτά, μπορεί να μπορείτε να βρείτε κάποια άλλη εξήγηση που λειτουργεί επίσης. Αλλά όταν συλλέγονται μαζί, είναι πραγματικά καλά στοιχεία. »

Εν τω μεταξύ, πειράματα σε όλο τον κόσμο προσπαθούν να εντοπίσουν άμεσα τη σκοτεινή ύλη. Οι φυσικοί στο LHC ελπίζουν ότι οι συγκρούσεις σωματιδίων τους μπορεί κάποια μέρα να παράγουν κάποια ανιχνεύσιμη σκοτεινή ύλη. Οι αστρονόμοι ψάχνουν στο διάστημα για περισσότερες ενδείξεις, ελπίζοντας ότι μια μέρα η σκοτεινή ύλη θα αποκαλυφθεί μέσω μιας έκρηξης ακτίνων γάμμα. Αλλού, οι επιστήμονες έσκαψαν βαθιά υπόγεια, προστατεύοντας τα εργαστήρια από το θόρυβο και την ακτινοβολία, ελπίζοντας ότι μια σκοτεινή ύλη θα περάσει μια μέρα μέσα από έναν ανιχνευτή που έχουν σχεδιάσει προσεκτικά και θα αναδειχθεί.

Αλλά δεν έχει συμβεί ακόμα. Δεν μπορεί ποτέ να συμβεί: Οι επιστήμονες ελπίζουν ότι η σκοτεινή ύλη δεν είναι ένα τελείως φάντασμα μπροστά στην κανονική ύλη. Ελπίζουν ότι κάθε στιγμή, όταν συγκρούεται με την κανονική ύλη, κάνει κάτι πραγματικά, πολύ λεπτό, όπως να σπρώχνει ένα μόνο άτομο στο πλάι και να εκπέμπει έναν ευαίσθητα συναγερμό.

Αλλά αυτή η μέρα μπορεί να μην έρθει ποτέ. Θα μπορούσε να είναι μία σκοτεινή ύλη, που ποτέ δεν προκαλεί την κανονική ύλη, αλλά που παραμένει ένα φάντασμα.

«Πραγματικά μπήκα σε αυτήν την επιστήμη γιατί σκέφτηκα ότι θα την ανιχνεύσω μέσα σε πέντε χρόνια», λέει η Prisca Cushman, φυσικός του Πανεπιστημίου της Μινεσότα που εργάζεται σε έναν ανιχνευτή σκοτεινής ύλης. Προσπαθεί να βρει σκοτεινή ύλη για 20 χρόνια. Πιστεύει ακόμη ότι υπάρχει, ότι είναι εκεί έξω για να την βρει. Αλλά ίσως δεν είναι το συγκεκριμένο υποψήφιο σωματίδιο που ο ανιχνευτής της είχε αρχικά συσταθεί για να βρει.

Αυτή η αποτυχία δεν είναι λόγος να παραιτηθεί, λέει. «Χωρίς να βλέπουμε [σκοτεινή ύλη] ακόμα με έναν συγκεκριμένο ανιχνευτή, λέμε,« Ω, έτσι δεν είναι αυτό το συγκεκριμένο μοντέλο που πιστεύαμε ότι μπορεί να είναι ». Και αυτή είναι μια εξαιρετικά ενδιαφέρουσα δήλωση. Επειδή ξαφνικά ένας στρατός θεωρητικών βγαίνει και λέει: «Έι, τι άλλο θα μπορούσε να είναι;» »

Αλλά ακόμη και αν το σωματίδιο της σκοτεινής ύλης δεν βρεθεί ποτέ, αυτό δεν θα μειώσει όλες τις γνώσεις που έχει μάθει η επιστήμη γι ‘αυτό. «Είναι σαν να βρίσκεσαι σε μια παραλία», εξηγεί ο Natarajan. «Έχετε πολλούς αμμόλοφους. Και έτσι βρισκόμαστε σε μια κατάσταση όπου μπορούμε να καταλάβουμε πώς σχηματίζονται αυτοί οι αμμόλοφοι, αλλά στην πραγματικότητα δεν ξέρουμε από τι αποτελείται ένας κόκκος άμμου.»

Αγκαλιάζοντας το άγνωστο

Οι φυσικοί δεν είναι ικανοποιημένοι με το τι γνωρίζουν, θέλουν να μάθουν περισσότερα, αλλά δέχονται ότι είναι πραγματική. Την αποδέχονται επειδή αυτή είναι η κατάσταση των αποδεικτικών στοιχείων. Και αν έρθουν νέα αποδεικτικά στοιχεία που θα την διαψεύσουν, θα πρέπει επίσης να τα αποδεχτούν.

«Ανταποκρίνεται στη φύση της επιστήμης το γεγονός ότι ό, τι γνωρίζουμε είναι προσωρινό», λέει ο Natarajan. «Είναι ικανό να αλλάξει. Πιστεύω λοιπόν ότι αυτό που παρακινεί ανθρώπους σαν κι εμένα να συνεχίσουν να κάνουν επιστήμη είναι το γεγονός ότι συνεχίζει να δημιουργεί  όλο και περισσότερες ερωτήσεις. Τίποτα δεν επιλύεται τελικά. »

Αυτό ισχύει όταν πρόκειται για τις μεγαλύτερες ερωτήσεις, όπως «από τι είναι φτιαγμένο το σύμπαν;»

Είναι αλήθεια και σε πολλούς άλλους τομείς της επιστήμης: Παρά τα νέα ερευνητικά ευρήματα που δημοσιεύονται καθημερινά, υπάρχουν πολλές περισσότερες αναπάντητες ερωτήσεις παρά απαντήσεις. Οι επιστήμονες δεν καταλαβαίνουν πραγματικά πώς τα ποδήλατα παραμένουν σε όρθια θέση ή δεν γνωρίζουν τη βασική αιτία της νόσου του Αλτσχάιμερ ή πώς να τη θεραπεύσουν . Ομοίως, στην αρχή της πανδημίας Covid-19, ζητήσαμε απαντήσεις : Γιατί μερικοί άνθρωποι αρρωσταίνουν πολύ περισσότερο από άλλους, πώς φαίνεται η ανοσία στον ιό; Η αλήθεια ήταν ότι δεν μπορούσαμε ακόμα να ξέρουμε (και ακόμα δεν το κάνουμε, σίγουρα). Αλλά αυτό δεν σήμαινε ότι η επιστημονική διαδικασία είχε διακοπεί.

Η αλήθεια είναι ότι, όταν πρόκειται για πολλά πεδία επιστημονικής προόδου, βρισκόμαστε στη μέση της ιστορίας και όχι στο τέλος. Το μάθημα εδώ είναι ότι η αλήθεια και η γνώση κερδίζονται σκληρά.

Στην περίπτωση της σκοτεινής ύλης, δεν ήταν ότι όλα όσα γνωρίζαμε για την ύλη ήταν λάθος. Ήταν ότι όλα όσα γνωρίζαμε για την κανονική ύλη ήταν ασήμαντα σε σύγκριση με την άγνοιά μας για τη σκοτεινή ύλη. Η ιστορία της σκοτεινής ύλης ταιριάζει με μια αφήγηση της επιστημονικής προόδου που μας κάνει τους ανθρώπους να φαίνονται μικρότεροι και μικρότεροι σε κάθε στροφή. Πρώτα, μάθαμε ότι η Γη δεν ήταν το κέντρο του σύμπαντος. Τώρα η σκοτεινή ύλη μάς διδάσκει ότι η ίδια η ουσία – η ύλη – είναι μόνο ένα κλάσμα όλης της πραγματικότητας.

Εάν μια σκοτεινή ύλη ανακαλυφθεί μια μέρα, θα ανοίξει μόνο περισσότερες ερωτήσεις. Η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να είναι περισσότερα από ένα σωματίδια, περισσότερα από ένα πράγμα. Θα μπορούσε να υπάρχει πλούτος και ποικιλομορφία στη σκοτεινή ύλη που μοιάζει με τον πλούτο και την ποικιλομορφία που βλέπουμε στην κανονική ύλη. Είναι πιθανό, και αυτή είναι η κερδοσκοπία, ότι υπάρχει ένα είδος σκιώδους σύμπαντος στο οποίο δεν έχουμε πρόσβαση – οι επιστήμονες το ονομάζουν «σκοτεινό τομέα» – που αποτελείται από διαφορετικά συστατικά που υπάρχουν, ως φάντασμα, που περιβάλλουν τους γαλαξίες μας .

Είναι λίγο τρομακτικό να ξέρουμε πόσα λίγα ξέρουμε, ούτε καν το τι είναι το μεγαλύτερο μέρος του σύμπαντος. Αλλά υπάρχει μια αίσθηση αισιοδοξίας σε μια ερώτηση, σωστά; Σας κάνει να νιώθετε ότι μπορούμε να γνωρίζουμε την απάντηση σε αυτούς.

Υπάρχουν τόσα πολλά στον κόσμο μας που είναι αλαζονικά: από πολιτικούς που πιστεύουν μόνο σε ό, τι είναι βολικό γι ‘αυτούς έως τις εταιρείες της Silicon Valley που ισχυρίζονται ότι βοηθούν τον κόσμο ενώ την σπάνε σε πολλά κομμάτια, και πολλά άλλα παραδείγματα. Αν μόνο όλοι μπορούσαν να δουν λίγο από αυτό που είδε η Βέρα Ρούμπιν – μια θεμελιώδη αλήθεια όχι μόνο για το σύμπαν, αλλά και για την ανθρωπότητα.

«Σε έναν σπειροειδή γαλαξία, ο λόγος της σκοτεινής προς τη φωτεινή (κανονική) ύλη είναι περίπου ένας συντελεστής 10», δήλωσε κάποτε η Ρούμπιν . «Αυτός είναι πιθανώς ένας καλός αριθμός για την αναλογία της άγνοιας μας προς τη γνώση. Είμαστε εκτός νηπιαγωγείου, αλλά μόνο στην τρίτη τάξη. »

Πηγή