Ciemna energia może nie istnieć. Nowa teoria ekspansji Wszechświata

Koncepcja ciemnej energii

Koncepcja ciemnej energii sięga 1998 roku, kiedy astronomowie badali odległe supernowe. Odkryli, że Wszechświat nie tylko się rozszerza, ale robi to coraz szybciej. To zaskoczyło naukowców, bo według wcześniejszych teorii grawitacja powinna ten proces spowalniać.

Aby wyjaśnić to przyspieszenie, wprowadzili pojęcie ciemnej energii – tajemniczej siły, która działa jak „antygrawitacja”. Choć jej istnienie jest dziś powszechnie akceptowane, wciąż nie wiadomo, czym dokładnie jest. Badacze sugerują, że może być związana z tzw. stałą kosmologiczną Einsteina, którą słynny fizyk wprowadził ponad 100 lat temu, a potem uznał za swój największy błąd.

Naukowcy na całym świecie próbują zrozumieć naturę ciemnej energii, bo od niej zależy przyszłość Wszechświata. Czy będzie się on rozszerzał wiecznie, czy może kiedyś zmieni bieg, pozostaje tajemnicą. Być może wszyscy się mylili i ciemna energia wcale nie istnieje.

Polecamy: Loty w kosmos i ich skutki zdrowotne. Tak wpływają na mózg

Tempo rozszerzania się Wszechświata

Tempo rozszerzania się Wszechświata opisuje stała Hubble’a, która mówi, jak szybko galaktyki oddalają się od siebie. Obecnie wartość ta wynosi około 67–74 km/s na megaparsek. Oznacza to, że galaktyka oddalona o 1 megaparsek (ok. 3,26 miliona lat świetlnych) od nas, oddala się z prędkością 67–74 km/s.

Jednak stała Hubble’a nie jest taka sama wszędzie. Obszary o wyższej grawitacji oddalają się wolniej w porównaniu z miejscami o słabszej grawitacji. Rozbieżności te mogą wynosić miliardy lat, co może prowadzić nas do błędnych wniosków. Ma to także poważne konsekwencje dla porównania tempa ekspansji Wszechświata zgodnie z niedawno opracowanym modelem zwanym kosmologią krajobrazu czasowego (ang. timescape cosmology).

Kosmologia krajobrazu czasowego

Kosmologia krajobrazu czasowego zakłada, że tradycyjne założenie o jednolitości (homogeniczności) Wszechświata na dużą skalę może być zbyt uproszczone. Sugeruje ona, że lokalne różnice w gęstości materii i strukturach Wszechświata (np. w galaktykach lub pustkach kosmicznych) mogą wpływać na tempo ekspansji, jakie obserwujemy. Oznacza to, że hipotetyczny zegar atomowy umieszczony w galaktyce tykałby wolniej niż ten umieszczony w centrum pustej przestrzeni. Z tego założenia wynika zaskakujący wniosek – wiek Wszechświata wcale nie musi wynosić 13,8 miliarda lat. Różne jego regiony mogą być w różnym wieku.

W pustkach czas płynie inaczej. Minęło tam o wiele więcej czasu, więc rozszerzanie Wszechświata zaszło bardziej intensywnie. To sprawia, że jeśli spojrzysz na obiekt znajdujący się po drugiej stronie pustki, wydaje się, że oddala się od ciebie znacznie szybciej niż coś, co jest po tej samej stronie. W miarę jak przestrzenie te stają się coraz większe, zaczynają dominować we Wszechświecie. Tworzą wrażenie, że ekspansja przyspiesza, i to wszystko bez konieczności wprowadzania tajemniczej ciemnej energii.

Supernowe – klucz do nowych odkryć

Zespół astronomów z Uniwersytetu Canterbury i niemieckiego Uniwersytetu w Heidelbergu wziął na warsztat dane z 1535 supernowych typu ia. Te kosmiczne eksplozje mają to do siebie, że zawsze świecą z przewidywalną jasnością. Dzieje się tak, ponieważ ich eksplozje zachodzą w wyniku przewidywalnego mechanizmu. Powstają, gdy biały karzeł w układzie podwójnym gromadzi materię od swojego towarzysza. Gdy jego masa osiągnie około 1,4 masy Słońca (tzw. granica Chandrasekhara), dochodzi do gwałtownej reakcji termojądrowej, która niszczy gwiazdę.

Energia wybuchu, a tym samym jasność, jest zawsze podobna, ponieważ wszystkie białe karły eksplodują przy tej samej masie. Jeśli występują drobne różnice, astronomowie korygują je, analizując czas trwania rozbłysku. Dzięki tej przewidywalności supernowe typu ia są używane jako „świece standardowe”, umożliwiając precyzyjne mierzenie odległości w kosmosie. To właśnie na podstawie ich obserwacji odkryto, że Wszechświat rozszerza się coraz szybciej.

„Ciemna energia to błędna interpretacja zmian w energii kinetycznej ekspansji, która nie jest jednolita w nierównym Wszechświecie, w którym faktycznie żyjemy. Nasze badania dostarczają przekonujących dowodów, które mogą rozwiązać niektóre z kluczowych pytań dotyczących dziwactw naszego rozszerzającego się kosmosu. Dzięki nowym danym największa tajemnica Wszechświata może zostać rozwiązana do końca dekady” – mówi David Wiltshire, fizyk z Uniwersytetu Canterbury.

Wyniki badań niemieckich i brytyjskich astronomów zostały opublikowane w czasopiśmie Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Polecamy: Odkryto najstarszą cząsteczkę chemiczną wszechświata