Obnażyli brutalną prawdę o Kosmosie. Nasza wiedza legła w gruzach
DESI ukończył największą trójwymiarową mapę Wszechświata. To może być początek poważnego kryzysu dla dotychczasowego modelu kosmologii.
Projekt DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) właśnie sfinalizował budowę największej w dziejach, trójwymiarowej mapy Wszechświata. Brzmi to jak spektakularny sukces inżynieryjny i bez wątpienia właśnie nim jest. Jednak prawdziwy ciężar tego osiągnięcia kryje się zupełnie gdzie indziej. Chodzi o dane, które coraz śmielej sugerują, że ciemna energia wcale nie musi być stała. A to potężny problem, bo właśnie jej bezwzględnej niezmienności wymaga obowiązujący dziś model kosmologiczny.
Czym właściwie jest DESI?
DESI to instrument zamontowany na 4-metrowym teleskopie Nicholasa U. Mayalla w Kitt Peak National Observatory w Arizonie. Jego sercem jest układ 5000 światłowodowych oczu, które mogą jednocześnie celować w tysiące obiektów na niebie i mierzyć ich widma. Dzięki temu można określać odległości do galaktyk i kwazarów, a następnie budować z nich trójwymiarowy obraz struktury Wszechświata. DESI nie robi więc po prostu zdjęć. On mierzy kosmos w skali, która jeszcze kilka lat temu była poza naszym zasięgiem.
W ciągu 5 lat pracy DESI zarejestrował około 47 mln galaktyk i kwazarów oraz ponad 20 mln gwiazd. To znacznie więcej, niż zakładano na starcie projektu, gdy przewidywano około 34 mln galaktyk i kwazarów. Pod względem liczby zmapowanych galaktyk i kwazarów oznacza to wzrost skali około 6-krotny względem wcześniejszych dużych obserwacji. Sama skala danych jest więc kolosalna.
Mapa 3D to tylko narzędzie. Prawdziwy cel to ciemna energia
Najważniejsze pytanie, na które odpowiada DESI, dotyczy ciemnej energii. To umowna nazwa czegoś, co sprawia, że rozszerzanie się Wszechświata przyspiesza. W modelu standardowym, znanym jako Lambda-CDM, tę rolę pełni tzw. stała kosmologiczna, czyli składnik o niezmiennej sile działania w czasie. Gdyby ten opis był idealny, kolejne coraz dokładniejsze pomiary powinny tylko coraz lepiej potwierdzać ten sam obraz.
Sęk w tym, że DESI już od dłuższego czasu podrzuca fizykom o wiele bardziej niewygodny scenariusz. Po pierwszym roku obserwacji badacze ostrożnie wspominali jedynie o pewnych wskazówkach sugerujących, że ciemna energia wcale nie musi być sztywną stałą kosmologiczną. Jednak gdy dołożono dane z kolejnych lat, ton komunikatów wyraźnie się wyostrzył.
Dziś, po przeanalizowaniu wyników z trzech lat, zespół mówi już wprost o rosnącej zgodności pomiarów z modelem, w którym ta tajemnicza siła ewoluuje w czasie. Oczywiście to wciąż nie jest oficjalne ogłoszenie przewrotu w fizyce, ale z każdym kolejnym gigabajtem spływających z kosmosu danych coraz trudniej bronić tezy, że stary, poczciwy model standardowy mówi nam o Wszechświecie całą prawdę.
Te dane mogą nas zaboleć
Współczesna kosmologia bez wątpienia święci dziś ogromne triumfy. Potrafi z niezwykłą precyzją opisać gigantyczną pajęczynę galaktyk, uchwycić echa Wielkiego Wybuchu w postaci promieniowania tła i precyzyjnie zmierzyć tempo rozszerzania się przestrzeni. Ma jednak jedną, za to fundamentalną słabość: wciąż pozostaje zupełnie bezradna wobec tego, czym tak naprawdę są dwa najważniejsze składniki kosmosu – ciemna materia i ciemna energia.
Jeśli dane z DESI ostatecznie potwierdzą, że ta druga siła wcale nie jest stała, lecz tętni życiem – słabnie, rośnie lub w jakikolwiek sposób ewoluuje w czasie – fizyków czeka prawdziwe trzęsienie ziemi. Będzie to niepodważalny dowód na to, że jeden z absolutnych filarów naszego rozumienia Wszechświata, słynny model Lambda-CDM, właśnie zaczął pękać i wymaga gruntownej przebudowy.
Kosmiczna sieć w niespotykanej skali
Już z samej wizualnej perspektywy wyniki DESI to coś, obok czego nie da się przejść obojętnie. Instrument dostarczył nam najpełniejszy w historii obraz kosmicznej pajęczyny – niewyobrażalnie wielkiej sieci uplecionej z włókien galaktyk, potężnych gromad i ziejących między nimi pustek.
Na tej mapie każda pojedyncza kropka to cała galaktyka. Gęste skupiska wyraźnie rysują miejsca, w których grawitacja od miliardów lat z bezwzględną konsekwencją zbijała materię w potężne aglomeracje, a rozciągające się pomiędzy nimi przestrzenie to terytoria absolutnej nicości. Jest to więc najdokładniejsza naturalna kronika, w której krok po kroku zapisano historię rozszerzania się naszego Wszechświata.
Przeczytaj także:
W ostatecznym rozrachunku DESI to coś znacznie więcej, niż tylko potężna maszyna do liczenia galaktyk. To bardziej zaawansowany czytnik, który z obecnego rozkładu materii potrafi odkodować ślady tytanicznych zmagań grawitacji z ciemną energią, trwających nieprzerwanie od miliardów lat. Spektakularna mapa 3D w ogóle nie przypomina tradycyjnego, astronomicznego atlasu. To gigantyczne, naturalne archiwum fizyki, w którym każda kolejna odszyfrowana warstwa danych ma potencjał, by napisać historię ewolucji kosmosu zupełnie od nowa.
