Većina nas je čula za ideju da se univerzum širi ubrzano, pokretan misterioznom silom poznatom kao „tamna energija“. Ova teorija je postala standardni model kosmologije. Ali, novo otkriće o supernovama — kosmičkim „metarskim štapovima“ — dovodi u pitanje čitav ovaj model i otvara mogućnost da priču o univerzumu moramo pisati iznova.
Naši kosmički metarski štapovi su nepouzdani
Astronomi su dugo smatrali supernove tipa Ia „standardnim svećama“. To su zvezdane eksplozije za koje se verovalo da uvek imaju isti suštinski sjaj. Zamislite da znate da sve sijalice od 100 vati sijaju istom jačinom. Ako vidite jednu koja izgleda veoma slabo, odmah znate da je veoma daleko. Astronomi su mislili da supernove tipa Ia rade po istom principu.
Zbog ove predvidivosti, koristili su ih za merenje ogromnih kosmičkih udaljenosti. Poredeći njihov stvarni sjaj sa onim kako izgledaju sa Zemlje, mogli su da izračunaju koliko su daleko. Upravo ova merenja udaljenih supernova, koje su izgledale tamnije nego što se očekivalo, dovela su do zaključka da se širenje univerzuma ubrzava. Međutim, centralni nalaz studije koju je vodio Jung-Vuk Li (Young-Wook Lee) pokazuje da ove supernove nisu pouzdani, uniformni metarski štapovi kako se mislilo. Ovo otkriće direktno dovodi u sumnju standardni model kosmologije (poznat kao ΛCDM, ili model Lambda-hladne tamne materije, koji pretpostavlja konstantnu tamnu energiju).
Nije kosmička misterija, već starina zvezda
Ovo otkriće nije došlo preko noći. Kako navodi vođa studije, Jung-Vuk Li: „Ovaj projekat smo započeli 2010. godine... Poslali smo dva studenta u Čile i Arizonu da prikupe spektralne podatke izuzetno visokog kvaliteta iz 60 galaksija.“ Taj dugogodišnji rad se konačno isplatio. Suština njihovog otkrića je da je sjaj supernove tipa Ia snažno povezan sa starošću zvezda od kojih nastaje. Veza je jasna: supernove koje potiču iz mlađih zvezdanih populacija izgledaju tamnije, dok one iz starijih populacija izgledaju svetlije. Ovaj nalaz ima izuzetno visok nivo pouzdanosti (preko 99.9999999%).
Prethodne studije su napravile ključnu grešku pretpostavljajući da je masa galaksije pouzdan pokazatelj njene starosti. Direktna merenja su pokazala da to jednostavno nije tačno, jer se galaksije razvijaju veoma različito tokom kosmičkog vremena.
Zbogom konstantnoj tamnoj energiji?
Direktna posledica ovih nalaza je da primećena tamnoća udaljenih supernova ne potiče samo od širenja univerzuma, već je takođe i efekat zvezdane astrofizike — faktora starosti. Kada se ovaj faktor uzme u obzir, podaci se više ne uklapaju u standardni ΛCDM model, koji pretpostavlja da je gustina tamne energije konstantna tokom vremena.
Umesto toga, novi podaci podržavaju alternativni model: univerzum sa „vremenski promenljivom tamnom energijom“, gde se uticaj tamne energije menja tokom kosmičke istorije. Ovi modeli su takođe podržani podacima iz drugih velikih projekata, poput Spektroskopskog instrumenta za tamnu energiju (DESI), što daje dodatnu težinu tvrdnji da naš trenutni model možda nije tačan.
Budućnost univerzuma je ponovo napisana: Od večnog širenja do „Velikog sažimanja“?
Ako je standardni ΛCDM model pogrešan, implikacije su duboke. Ne menja se samo istorija univerzuma, već i njegova starost i, što je najzanimljivije, njegova budućnost. Ovo novo otkriće je toliko značajno da je navelo neke kosmologe da ponovo razmotre dramatični scenario poznat kao „Veliko sažimanje“ (Big Crunch). U ovom scenariju, širenje univerzuma bi se na kraju zaustavilo, nakon čega bi počeo da se skuplja i urušava nazad u singularitet. Kako kaže Jung-Vuk Li:
Ne možemo sa sigurnošću tvrditi u ovoj fazi, ali je izvesno da će priča o Univerzumu biti ponovo napisana.
Zaključak
Fundamentalna pretpostavka moderne kosmologije je dovedena u pitanje. Čini se da naše celokupno razumevanje prošlosti, sadašnjosti i budućnosti univerzuma možda zahteva temeljnu reviziju. Predstojeći projekti, poput Opservatorije Vera Rubin, otkriće desetine hiljada novih supernova i omogućiti preciznija merenja koja će pomoći da se ova nova kosmologija testira. Ovo nas ostavlja sa jednim pitanjem: ako je naš najpouzdaniji kosmički „metarski štap“ bio pogrešan, koje još „istine“ o univerzumu čekaju da budu preispitane?
https://www.skyatnightmagazine.com/news/new-universe-model-solve-dark-energy
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
Komentari
Teorijski, mogućnost ubrzanog širenja bila je poznata još pre sto godina. O tome se povremeno diskutovalo ali nije bilo posmatračke evidencije za takav efekat.
Poboljšanje u posmatračkoj tehnici je 1998-2004 dovelo do otkrića ubrzanog širenja u sadašnje vreme i u bliskoj prošlosti, a dalje poboljšanje je dovelo poslednjih par godina do preliminarne evidencije da se to ubrzanje menjalo, takođe u bliskoj prošlosti (u periodu od nekoliko milijardi godina).
Ti obimni posmatrački programi i dalje traju a pridružiće im se i novi. Sadašnja neslaganja raznih merenja, koja se pominju u članku, biće razjašnjena, ranije ili kasnije. Uvek je bilo tako. Za nekoliko godina znaćemo sa većom sigurnošću da li se ubrzanje svemira zaista menja i kako se menja!
To će biti ključno za dalji razvoj i selekciju teorijskih modela koji za sada pokrivaju sve mogućnosti.
Sam koncept ubrzanog širenja ili "tamne energije" nije problem. I jedno i drugo dozvoljavaju i teorija relativnosti i kvantna mehanika. Prava pitanja se odnose na njihove fizičke karakteristike.
Svaki model ubrzanog širenja je drukčiji fizički model "tamne energije", tako da će posmatranja ukazati ili bar pomoći da se bolje razume priroda te komponente, što će opet imati posledicu na bolje razumevanje fizike elementarnih čestica i fundamentalnih sila.