Rozszerzanie się wszechświata może hamować. Naukowcy mają nową teorię

Co napędza rozszerzanie się wszechświata?

Ciemna energia to tajemnicza siła odpowiedzialna za to, że przestrzeń kosmiczna rozszerza się coraz szybciej. Zjawisko to zaobserwowano pod koniec lat 90. XX wieku, gdy astronomowie odkryli, że światło odległych supernowych jest słabsze, niż przewidywały modele. Sugerowało to, że tempo rozszerzania nie zwalnia, lecz rośnie. Aby to wytłumaczyć, naukowcy zaproponowali istnienie ciemnej energii – działającej przeciwnie do grawitacji. Zamiast przyciągać, rozpycha przestrzeń, powodując przyspieszoną rozszerzanie się wszechświata. To odkrycie być może zmieni nasze rozumienie, jak przebiega jego ekspansja.

Dowody na jej istnienie są pośrednie, ale liczne: obserwacje supernowych, promieniowania tła, rozkładu galaktyk oraz efektów soczewkowania grawitacyjnego. Dziś uważa się, że ciemna energia stanowi aż 70 proc. wszechświata. Choć nie wiemy, czym dokładnie jest, wiemy, że bez niej nasz model kosmosu się nie domyka. To jedna z największych zagadek współczesnej fizyki – i klucz do zrozumienia, jak potoczą się losy wszechświata.

Polecamy: Największe nierozwiązane tajemnice nauki. Od ciemnej materii aż po marzenia senne

Początki kosmologicznego przełomu

Zacznijmy od początku. W latach 20. XX wieku Edwin Hubble odkrył, że odległe galaktyki oddalają się od nas – im są dalej, tym szybciej. Oznaczało to, że wszechświat nie jest statyczny, ale rozszerza się. Było to duże zaskoczenie, ponieważ wcześniej większość uczonych wyobrażała sobie kosmos jako coś stałego i niezmiennego.

Od lat astrofizycy korzystają z modelu zimnej ciemnej materii Lambda (ang. Lambda Cold Dark Matter Model, ΛCDM), który tłumaczy, jak powstały galaktyki i jak zachowuje się wszechświat. Ciemna materia tworzy niewidzialną strukturę, na której „zawieszone” są galaktyki. Natomiast ciemna energia rozpycha przestrzeń, powodując, że wszechświat rozszerza się coraz szybciej.

Model ΛCDM sprawdza się w wielu przypadkach. Tłumaczy dane z promieniowania tła, z obserwacji supernowych i z rozmieszczenia galaktyk. Niemniej od pewnego czasu widać, że coś się w nim nie zgadza. Część pomiarów nie pasuje jednak do przewidywań. Pojawiły się rozbieżności, które mogą świadczyć o tym, że ciemna energia nie jest tak stabilna, jak dotąd sądzono.

A wiąże się to z dwiema największymi zagadkami współczesnej kosmologii, czyli tzw. napięciem Hubble’a i napięciem sigma-8. Pierwsze dotyczy różnic w pomiarach tempa ekspansji wszechświata – w zależności od tego, czy analizujemy wczesny kosmos (na podstawie promieniowania tła), czy bliższe galaktyki, uzyskujemy różne wartości stałej Hubble’a. Natomiast napięcie sigma-8 odnosi się do rozbieżności w wynikach dotyczących tego, jak gęsto rozmieszczona jest materia w kosmosie.

Oba napięcia podważają spójność standardowego modelu i sugerują, że być może ciemna energia działa inaczej, niż przypuszczaliśmy. A to z kolei wpływa na inną dynamikę rozszerzania się wszechświata niż dotychczas sądzono.

Ciemna energia i jej wpływ na rozszerzanie się wszechświata

Zespół naukowców z Instytutu Nielsa Bohra i Uniwersytetu Południowej Danii zaproponował, że ciemna energia mogła w przeszłości zachowywać się zupełnie inaczej. Ich zdaniem mogła przejść tzw. przejście fazowe – podobnie jak woda zmienia się w lód, tak ciemna energia mogła zmienić swoje właściwości.

Zazwyczaj przyjmuje się, że ciemna energia jest stała w czasie. Jednak według nowego modelu, mogła ona kiedyś spowalniać rozszerzania się wszechświata, a dopiero później zacząć je przyspieszać. Co więcej, mogła nawet zmieniać swoją siłę działania.

„To tylko zabawka” – przyznali naukowcy na łamach portalu The Brighter Side.

Podkreślili przy tym, że chociaż model pasuje do niektórych obserwowanych danych, nadal brakuje mu fundamentalnego wyjaśnienia, dlaczego ciemna energia miałaby zmieniać się w ten sposób.

Zespół badaczy sprawdził swoją teorię na danych z różnych źródeł. Wykorzystano pomiary z kosmicznego obserwatorium Plancka, dane z katalogu supernowych Pantheon, analizy rozkładu galaktyk (tzw. barionowe oscylacje akustyczne) oraz mapy soczewkowania grawitacyjnego, które pokazują wpływ ciemnej materii. Okazało się, że model z dynamiczną ciemną energią lepiej pasuje do obserwacji niż standardowy ΛCDM. Udało się zmniejszyć napięcia Hubble’a i sigma-8, co sugeruje, że pomysł jest wart dalszych badań. Ale czy to przełom do lepszego zrozumienia sposobu rozszerzania się wszechświata?

Czy to już rewolucja?

Niezupełnie. Naukowcy przyznają, że ich model to na razie narzędzie teoretyczne. Nie wiadomo jeszcze, jaka fizyczna siła mogłaby stać za taką zmianą w ciemnej energii. Ale właśnie takie pomysły często prowadzą do wielkich odkryć. Początkowo wydają się jedynie zabawą z matematyką, a z czasem stają się nowymi filarami nauki.

Jeśli ta teoria się potwierdzi, może całkowicie odmienić nasze spojrzenie na przyszłość kosmosu. Czy w pewnym momencie rozszerzania się wszechświata wyhamuje? Czy przestrzeń zacznie się kurczyć? A może wydarzy się coś zupełnie niespodziewanego? Jedno jest pewne: wszechświat nie przestaje zaskakiwać. Nawet po miliardach lat wciąż potrafi opowiedzieć nową historię.

Polecamy: Ciemna energia może nie istnieć. Nowa teoria ekspansji Wszechświata

Uważasz, że poruszamy ciekawe tematy?

Sprawdź, czego możesz spodziewać się w trakcie spotkania z nami na żywo. Już 5 kwietnia w Bielsku-Białej kolejna edycja konferencji Holistic Talk.

Organizowane przez redakcję Holistic News wydarzenie to możliwość wysłuchania wystąpień ze sceny. Mówcami edycji 2025 roku będą m.in.: dr Monika Wasilewska (psycholog), dr Tomasz Witkowski (psycholog), Marcin Możdżonek (sportowiec i myśliwy), Jacek Piekara (pisarz) i wielu innych. Pełny program znajdziesz TUTAJ.

Zostały już ostatnie miejsca na naszą konferencję. A bilety są w wyjątkowej cenie 209 zł. Z kodem: HNHT2 czytelnicy Holistic News otrzymują dodatkowo 33% zniżki od aktualnej ceny.

Do zobaczenia w Cavatina Hall w Bielsku-Białej!
Redakcja Holistic News