Czy ciemna energia to iluzja? Naukowcy kwestionują jeden z fundamentów kosmologii
Przyznaję się bez bicia: uwielbiam momenty, gdy naukowcy mówią „mogliśmy się pomylić". Bo szczerze mówiąc, rozwikłanie działania całego Wszechświata to nie jest proste zadanie.
Wyobraźcie więc sobie moją radość, gdy natknąłem się na najnowsze badania sugerujące, że ciemna energia — jeden z najbardziej uznanych konceptów we współczesnej fizyce — może w ogóle nie istnieć. Zwiastun: Wszechświat prawdopodobnie nie przyspiesza w swojej ekspansji, a wszystko, co sądziliśmy, może wymagać poważnego przemyślenia.
Co to właściwie jest ciemna energia?
Zanim wskoczymy w wir wydarzeń, upewnijmy się, że wszyscy gramy w tę samą grę. Ciemna energia to w zasadzie sposób, w jaki Wszechświat tłumaczy nam, dlaczego wydaje się, że się rozszerza coraz szybciej.
Otóż astronomowie obserwujący odległe wybuchające gwiazdy — tak zwane supernowe typu Ia — zauważyli coś dziwnego. Światło tych kosmicznych fajerwerków było słabsze, niż powinno. To sugerowało, że ekspansja Wszechświata naprawdę przyspiesza.
To była ogromna sprawa, gdy odkryto to pod koniec lat 90. XX wieku. Tak wielka, że badacze stojący za tym odkryciem dostali Nagrodę Nobla w 2011 roku. Hipoteza głosiła, że jakaś tajemnicza „ciemna energia" — coś w rodzaju niewidzialnej siły antygrawitacji — popycha wszystko od siebie.
Od tamtej pory większość kosmologów zaakceptowała tę ideę. Stała się częścią naszego standardowego modelu Wszechświata — czegoś w rodzaju sekretnego przepisu szefa kuchni.
Ale teraz pojawia się zwrot akcji
Wchodzi profesor Subir Sarkar z Uniwersytetu Oksfordzkiego, wraz z badaczami z Tata Institute of Fundamental Research w Indiach. Ci ludzie postanowili przyjrzeć się ponownie tym samym danym o supernowych, których wszyscy używają — konkretnie tak zwany zestaw danych Pantheon+, zawierający obserwacje ponad 1700 umierających gwiazd.
I tutaj robi się ciekawie. Naukowcy odkryli, że jasność supernowych typu Ia może w rzeczywistości zależeć od czegoś, czego nikt wcześniej nie brał pod uwagę — od wieku gwiazd, które wybuchają. Jeśli nie korygujesz tego starannie, możesz błędnie dojść do wniosku, że Wszechświat przyspiesza, podczas gdy w rzeczywistości dzieje się coś innego.
„Odkryliśmy, że jasność supernowych typu Ia zależy od wieku gwiazd, z których pochodzą" — wyjaśnił profesor Sarkar. „Jeśli ten efekt nie jest uwzględniony, może prowadzić do błędnego wniosku, że tempo ekspansji przyspiesza."
Gdy zastosowali tę korektę? Dowody na przyspieszającą ekspansję kosmiczną zniknęły. Ich analiza sugeruje, że ekspansja może w rzeczywistości zwalniać.
Ale poczekajcie — jest jeszcze dziwniej. Gdy sprawdzili, czy to pozorne przyspieszenie jest takie same w każdym kierunku (jak zakłada standardowy model), znaleźli coś uderzającego: przyspieszenie zdawało się wskazywać głównie w jednym kierunku — dokładnie w tym, w którym my się poruszamy przez przestrzeń. Gdyby ciemna energia była prawdziwa i odpowiedzialna za to, nie powinno mieć znaczenia, w którą stronę patrzymy. Wszechświat powinien wyglądać tak samo w każdym kierunku.
Ta kierunkowość to dość istotna sprawa. Sugeruje, że to, co obserwujemy, może wcale nie być efektem kosmologicznym, lecz czymś związanym z naszym własnym zakątkiem przestrzeni.
Oczywiście, nie wszyscy się zgadzają
Zanim zaczniecie przepisywać podręczniki astronomii, powinniście wiedzieć, że ta interpretacja nie do końca przypada do gustu wszystkim. Inna praca opublikowana w tym samym czasopiśmie — tym razem autorstwa profesor Marii Vincenzi, również z Oksfordu — twierdzi, że dowody nadal silnie wspierają hipotezę o przyspieszającym Wszechświecie.
Zespół Vincenzi mówi, że uwzględnił te same efekty środowiskowe supernowych i nadal znajduje przyspieszający Wszechświat. W zasadzie mówią: „Hej, wiemy, że te supernowe są skomplikowane. Zrobiliśmy pracę domową. Ekspansja nadal przyspiesza."
I szczerze? To dość uspokajające. Tak właśnie ma działać nauka. Różne zespoły patrzą na te same dane, dyskutują o metodologii i ostatecznie (miejmy nadzieję) dochodzą do prawdy.
Jak to rozstrzygnąć?
Oto problem: obie strony wiedzą, że znacznie większy zbiór danych pomoże rozwiązać tę debatę. Na szczęście pomoc już nadchodzi.
Obserwatorium Rubina w Chile pracuje nad projektem o nazwie Legacy Survey of Space and Time (LSST), które będzie obserwować setki tysięcy supernowych. To ogromny skok w porównaniu z 1700, na których dotychczas pracowaliśmy. Przy takiej ilości danych powinniśmy wreszcie móc stwierdzić, czy ciemna energia jest realna, czy popełnialiśmy systematyczne błędy, albo czy prawda jest jeszcze dziwniejsza.
Dlaczego to ma znaczenie (nawet jeśli nie jesteś astrofizykiem)
Wiem, o czym myślicie: „Ciekawe, ale dlaczego mam się przejmować debatą o ciemnej energii?"
Oto dlaczego: zrozumienie Wszechświata ma znaczenie. Nie tylko dlatego, że jest to intelektualnie fascynujące (choć absolutnie jest), ale dlatego, że Standardowy Model kosmologii leży u podstaw wielu naszych zrozumień tego, jak wszystko działa. Jeśli ciemna energia nie istnieje lub działa inaczej, niż sądziliśmy, będzie to miało wpływ na wszystko — od zrozumienia Wielkiego Wybuchu po ostateczny los Wszechświata.
Poza tym, szczerze? Po prostu kocham to, że nauka jest gotowa kwestionować sama siebie. Przez ponad dwie dekady ciemna energia była treścią podręczników. A teraz niektórzy badacze mówią: „Moment — sprawdźmy to jeszcze raz." Tak właśnie ma działać metoda naukowa.
Więc co myślicie? Czy ciemna energia jest realna, czy gonimy kosmicznego鬼 (ducha)? Osobiste stanowisko? Jestem Drużyną „Zbudujmy Więcej Teleskopów i To Rozstrzygnijmy." Wszechświat jest wystarczająco dziwny bez tego, byśmy coś zmyślali — ale też wystarczająnie dziwny, że prawda może być dziwniejsza od wszystkiego, co sobie wyobraziliśmy.