Nová štúdia spochybňuje myšlienku, že vesmír sa rozpína čoraz rýchlejšie. Vedci ponúkajú nový a presnejší model.
Ilustračný obrázok. Zdroj: iStockphotos.com. Autor: dzika_mrowka
Astronómovia univerzity Yonsei opravili účinky hviezdneho veku v údajoch o supernovách a zistili, že temná energia môže strácať na sile, čo naznačuje, že vesmír sa už začal spomaľovať.
Vesmír sa môže spomaľovať
Rozpínanie vesmíru sa už nemusí zrýchľovať, ako sa kedysi predpokladalo. Nová štúdia naznačuje, že rast vesmíru sa už mohol začať spomaľovať, čo spochybňuje jednu z najzavedenejších myšlienok modernej astronómie.
Zistenia, publikované 6. novembra v Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, vyvolávajú vážne otázky o dlhodobo zastávanej teórii, že neznáma sila nazývaná temná energia od seba zrýchľujúcim sa tempom oddeľuje galaxie. Namiesto toho výskumníci uvádzajú, že nenašli žiadny jasný dôkaz o stále sa zrýchľujúcom rozpínaní vesmíru.
Ak sa objav potvrdí, mohol by zmeniť chápanie vedcov o temnej energii, pomôcť vyriešiť Hubblovo napätie (nezhoda súvisiaca s rýchlosťou rozpínania vesmíru) a odhaliť nové poznatky o pôvode aj konečnom osude vesmíru.
Výskumníci použili supernovy typu Ia, podobné supernove SN 1994d zobrazenej v jej hostiteľskej galaxii NGC 4526, aby pomohli dokázať, že sa rozpínanie vesmíru mohlo v skutočnosti začať spomaľovať. Zdroj: NASA/ESA, tím projektu Hubble Key a tím High-Z pre hľadanie supernov
Nový pohľad na kozmické zrýchlenie
„Naša štúdia ukazuje, že vesmír už v súčasnosti vstúpil do fázy spomalenej expanzie a že temná energia sa v čase vyvíja oveľa rýchlejšie, ako sa doteraz predpokladalo,“ vysvetlil profesor Jong-Uk Lee, vedúci výskumník z univerzity Yonsei v Južnej Kórei. „Ak sa tieto výsledky potvrdia, znamenalo by to zásadný posun paradigmy v kozmológii od objavenia temnej energie pred 27 rokmi.“
Takmer tridsať rokov prevládal medzi astronómami názor, že rozpínanie vesmíru, poháňané temnou energiou (záhadnou, neviditeľnou silou, ktorá pôsobí proti gravitácii) sa zrýchľuje. Tento záver bol založený na meraniach vzdialených supernov typu Ia, za ktoré bola v roku 2011 udelená Nobelova cena za fyziku.
Štandardné sviečky vesmíru pod drobnohľadom
Tím z univerzity Yonsei však našiel dôkazy, ktoré by mohli toto základné meranie prevrátiť naruby. Supernovy typu Ia, explodujúce hviezdy, ktoré boli kedysi považované za spoľahlivé štandardné sviečky na meranie kozmických vzdialeností, sa zdajú byť ovplyvnené vekom hviezd, ktoré ich vytvorili. Dokonca aj po štandardizácii ich jasnosti sa zistilo, že supernovy z mladších hviezdnych populácií sú systematicky slabšie, zatiaľ čo supernovy zo starších populácií žiarili jasnejšie.
Výskumníci, čerpajúc z oveľa väčšieho súboru údajov o 300 hostiteľských galaxiách, potvrdili tento vzorec súvisiaci s vekom s mimoriadnou štatistickou spoľahlivosťou (99,999 percenta), čo naznačuje, že pozorované stmievanie vzdialených supernov nemusí byť spôsobené len účinkami kozmickej expanzie, ale aj rozdielmi v hviezdnej evolúcii.
Po oprave tohto vekového skreslenia upravené údaje o supernove už nezodpovedali štandardnému modelu ΛCDM, ktorý opisuje vesmír rozpínajúci sa zrýchľujúcou sa rýchlosťou v dôsledku konštantnej formy tmavej energie.
Diagram nižšie znázorňuje, ako sa vesmír javí v stave spomalenej expanzie (červená čiara). Prerušovaná zvislá čiara označuje súčasnú epochu, zatiaľ čo čierna čiara zobrazuje predikciu ΛCDM. Zelená a červená čiara predstavujú model novej štúdie pred korekciou vekového skreslenia (zelená) a po nej (červená), čo je v súlade s baryonickými akustickými osciláciami a údajmi o kozmickom mikrovlnnom pozadí (modrá čiara).
Diagram vesmírnej expanzie. Zdroj: Junhyuk Son a kol.
Lepšia zhoda nového modelu
Namiesto toho sa výsledky oveľa viac zhodovali s modelom uprednostňovaným projektom Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Tento alternatívny rámec je založený na meraniach baryonických akustických oscilácií (BAO), v podstate zvukových vĺn, ktoré zostali po veľkom tresku, a na pozorovaniach kozmického mikrovlnného pozadia (CMB).
Opravené údaje o supernove a výsledky z BAO a CMB naznačujú, že temná energia časom slabne a výrazne sa vyvíja. A čo je dôležitejšie, keď boli opravené údaje o supernove skombinované s výsledkami BAO a CMB, štandardný model ΛCDM bol s ohromujúcou prevahou vylúčený, uviedli vedci.
Spomaľuje, nezrýchľuje: kozmický bod zlomu
Najprekvapujúcejšie zo všetkého je, že táto kombinovaná analýza naznačuje, že vesmír sa dnes nezrýchľuje, ako sa doteraz predpokladalo, ale už prešiel do stavu spomalenej expanzie.
„V projekte DESI boli kľúčové výsledky získané kombináciou nekorigovaných údajov o supernovách s meraniami baryonických akustických oscilácií, čo viedlo k záveru, že hoci sa vesmír v budúcnosti spomalí, v súčasnosti stále zrýchľuje,“ uviedol profesor Lee. „Naopak, naša analýza – ktorá aplikuje korekciu vekového skreslenia – ukazuje, že vesmír už dnes vstúpil do fázy spomaľovania. Je pozoruhodné, že to súhlasí s tým, čo sa nezávisle predpovedá z analýz iba BAO alebo BAO a CMB, hoci tejto skutočnosti sa doteraz venovala malá pozornosť.“
Potvrdenie zistení: test „bez evolúcie“
Na ďalšie potvrdenie svojich výsledkov tím z Yonsei teraz vykonáva test „bez evolúcie“, ktorý využíva iba supernovy z mladých, zo súčasných hostiteľských galaxií v celom rozsahu červeného posunu. Prvé výsledky už podporujú ich hlavný záver.
„V priebehu nasledujúcich piatich rokov, keď Observatórium Very C. Rubinovej objaví viac ako 20 000 nových galaxií hostiteľov supernov, presné merania veku umožnia oveľa robustnejší a definitívnejší test kozmológie supernov,“ povedal profesor výskumu Chul Chung, spoluvedúci štúdie, spolu s doktorandom Junhyukom Sonom.
Observatórium Very C. Rubinovej, ktoré sa nachádza na hore v čilských Andách, je domovom najvýkonnejšieho digitálneho fotoaparátu na svete. Tento rok začal s vedeckou činnosťou a mohol by odpovedať na dôležité otázky o našej vlastnej slnečnej sústave a širšom vesmíre.
Rastúce tajomstvo temnej energie
Po veľkom tresku a rýchlej expanzii vesmíru pred približne 13,8 miliardy rokov ho gravitácia spomalila. Ale v roku 1998 sa zistilo, že deväť miliárd rokov po vzniku vesmíru sa jeho expanzia, poháňaná záhadnou silou, začala opäť zrýchľovať.
Astronómovia ju pomenovali temná energia, ale napriek tomu, že tvorí približne 70 percent vesmíru, stále sa považuje za jednu z najväčších záhad vo vede. Minulý rok údaje z DESI v Tucsone v Arizone naznačil, že sa sila vyvíjaná temnou energiou v priebehu času menila, o čom odvtedy pribúdajú dôkazy. S týmito novými nástrojmi vo svojom arzenáli budú astronómovia snáď lepšie vybavení na nájdenie indícií o tom, čo presne je temná energia a ako ovplyvňuje vesmír.
Zdroj: Sci Tech Daily, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
(LDS)
