"Ciemna energia nie istnieje" - naukowcy podważają istnienie tajemniczej siły. Na dowód pokazują zegarek
Jedna z największych tajemnic nauki – ciemna energia – tak naprawdę nie istnieje, twierdzą naukowcy próbujący rozwikłać zagadkę rozszerzania się Wszechświata. Ich zadaniem zagadkę tę można wytłumaczyć dzięki zegarkowi.
Przez ostatnie 100 lat fizycy zakładali, że kosmos rośnie równomiernie we wszystkich kierunkach. Aby wyjaśnić nieznaną fizykę, wprowadzono koncepcję „ciemnej energii” – tajemniczej siły, która miała napędzać to rozszerzanie.
W uproszczeniu ciemna energia to hipotetyczna forma energii, która wypełnia całą przestrzeń i odpowiada za przyspieszone rozszerzanie się Wszechświata. Została wprowadzona, aby wyjaśnić obserwacje, które nie pasowały do ówczesnych modeli kosmologicznych.
Szacuje się, że stanowi ona aż 68 proc. całkowitej gęstości energii Wszechświata. Dla porównania zwykła materia, z której zbudowane są gwiazdy, planety i my sami, to zaledwie około 5 proc. Reszta to ciemna materia (około 27 proc.), której natura również pozostaje dla nas zagadką.
Nowe podejście: „Grudkowaty” Wszechświat
Jednak nowozelandzcy naukowcy rzucają wyzwanie tej teorii, sugerując, że ciemna energia może być mitem. Zespół fizyków i astronomów z Uniwersytetu Canterbury w Christchurch w Nowej Zelandii podważa obecny stan rzeczy, wykorzystując udoskonaloną analizę krzywych blasku supernowych, aby wykazać, że Wszechświat rozszerza się w bardziej zróżnicowany, „grudkowaty” sposób.
Nowe dowody mają potwierdzać model "czasobrazu" - ekspansji kosmosu, w którym ciemna energia nie jest potrzebna, gdyż różnice w rozciąganiu światła nie są wynikiem przyspieszającego Wszechświata, lecz konsekwencją sposobu kalibracji czasu i odległości.
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.
Więcej o tajemniczej ciemnej energii przeczytasz na Spider's Web:
Problem z ciemną energią
Dzięki Einsteinowi wiemy, że grawitacja spowalnia czas, dlatego idealny zegar w pustej przestrzeni tyka szybciej niż wewnątrz galaktyki.
Model nowozelandzkich naukowców sugeruje, że zegar w Drodze Mlecznej byłby o około 35 proc. wolniejszy niż ten sam zegar w dużych kosmicznych pustkach, co oznacza, że w pustkach minęłoby więcej czasu niż w galaktykach.
To z kolei umożliwiłoby większą ekspansję przestrzeni, sprawiając wrażenie, że ekspansja przyspiesza, gdy takie ogromne puste pustki stają się dominujące we Wszechświecie.
Nasze odkrycia pokazują, że nie potrzebujemy ciemnej energii, aby wyjaśnić, dlaczego Wszechświat wydaje się rozszerzać w coraz szybszym tempie. Ciemna energia to błędna identyfikacja zmian w energii kinetycznej ekspansji, która nie jest jednorodna we Wszechświecie. Badania dostarczają przekonujących dowodów, które mogą odpowiedzieć na niektóre z kluczowych pytań dotyczących dziwactw naszego rozszerzającego się kosmosu
- mówi profesor David Wiltshire, który kierował badaniami.
Dodał on, że „dzięki nowym danym największa tajemnica Wszechświata może zostać rozwiązana do końca dekady”.
Czy ciemna energia jest zbędna?
Ciemną energię powszechnie uważa się za słabą siłę antygrawitacyjną, która działa niezależnie od materii i stanowi około dwóch trzecich gęstości masy i energii Wszechświata.
Standardowy model Wszechświata Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM) wymaga, aby ciemna energia wyjaśniała obserwowane przyspieszenie tempa rozszerzania się kosmosu.
Naukowcy opierają ten wniosek na pomiarach odległości do wybuchów supernowych w odległych galaktykach, które wydają się być dalej, niż powinny być, gdyby ekspansja Wszechświata nie przyspieszała.
Jednakże obecne tempo rozszerzania się Wszechświata jest coraz częściej kwestionowane przez nowe obserwacje.
Po pierwsze dowody pochodzące z pozostałości Wielkiego Wybuchu – znane jako mikrofalowe promieniowanie tła (CMB) – pokazują, że ekspansja wczesnego Wszechświata jest sprzeczna z obecną ekspansją, co jest anomalią znaną jako „napięcie Hubble’a”.
Ponadto niedawna analiza nowych i bardzo precyzyjnych danych za pomocą instrumentu Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) wykazała, że model ΛCDM nie sprawdza się tak dobrze, jak modele, w których ciemna energia ewoluuje w czasie, a nie pozostaje stała.
Zarówno napięcie Hubble’a, jak i niespodzianki ujawnione przez DESI są trudne do rozwiązania w modelach, które wykorzystują uproszczone, 100-letnie prawo ekspansji kosmicznej – równanie Friedmanna.
Zakłada się, że Wszechświat rozszerza się równomiernie – tak jakby wszystkie struktury kosmiczne można było wrzucić do blendera, aby uzyskać bezkształtną zupę, bez skomplikowanej struktury. Jednak obecny Wszechświat w rzeczywistości zawiera złożoną kosmiczną sieć gromad galaktyk w włóknach, które otaczają i przeplatają ogromne puste przestrzenie.
Wkrótce poznamy prawdę
Naukowcy twierdzą, że satelita Euclid Europejskiej Agencji Kosmicznej, który został wystrzelony w lipcu 2023 r. ma moc testowania i odróżniania równania Friedmanna od alternatywy czasowej. Będzie to jednak wymagało co najmniej 1000 niezależnych, wysokiej jakości obserwacji supernowych.
Konieczne są więc dalsze obserwacje z teleskopów Euclid i Nancy Grace Roman Space Telescope. Teraz rozpoczyna się wyścig o to, kto wykorzysta bogactwo nowych danych, aby odkryć prawdziwą naturę ekspansji kosmosu i ciemnej energii.
Jeśli teoria o „grudkowatym” Wszechświecie się potwierdzi, będziemy musieli przepisać podręczniki do fizyki. To dowód, że nauka jest dynamicznym procesem, w którym nawet najtwardsze fundamenty mogą zostać zakwestionowane. A dla nas, jako ludzkości, to kolejne przypomnienie, że kosmos kryje jeszcze wiele tajemnic, które czekają na odkrycie.
