Coś dziwnego dzieje się z Wszechświatem — i mamy nowe narzędzie, żeby to sprawdzić

Kiedy ostatnio patrzyłeś w nocne niebo i zastanawiałeś się, co tak naprawdę kryje się za tą całą kosmiczną machiną? Cóż, naukowcy właśnie dorzucili do naszego arsenału coś naprawdę interesującego.

W skrócie: coś się nie zgadza

OtóżWszechświat się rozszerza — to wiemy od dawna. Ale problem w tym, że robi to szybciej, niż powinien. Wyobraź sobie, że rzucasz piłkę w górę, a ona nie tylko leci do góry, ale jeszcze przyspiesza bez żadnego kopniaka. Tak mniej więcej wygląda sytuacja w skali kosmicznej. Fizycy nazwali tę niewidzialną siłę przyspieszającą rozszerzanie się Wszechświata ciemną energią.

I tu pojawia się mały szkopuł — nikt tak naprawdę nie wie, czym ta ciemna energia jest. Nie da się jej zamknąć w słoiku ani zbadać w laboratorium. Możemy jedynie obserwować jej efekty i próbować zrozumieć, co nią rzeczywiście kieruje.

Kosmiczne latarnie morskie

I właśnie tutaj wkraczają supernowe typu Ia. To zjawiska na naprawdę kosmiczną skalę — kiedy umierające gwiazdy (tak zwane białe karły) eksplodują, uwalniają niemal identyczną ilość energii. Naukowcy nazywają je „standardowymi świecami", bo podobnie jak latarnie morskie o znanej jasności, możemy określić odległość na podstawie tego, jak słabo świecą z Ziemi.

To właśnie te kosmiczne latarnie pomogły odkryć, żeWszechświat rozszerza się w przyspieszonym tempie. Tamto odkrycie z 1998 roku dosłownie zmieniło wszystko, co myśleliśmy o kosmologii — i zapewniło badaczom Nagrodę Nobla. Ale jest jedno „ale" — te standardowe świece nie są do końca... standardowe.

Problem, z którym nikt nie chciał się mierzyć

Okazuje się, że lokalizacja supernowej ma znaczenie. Te z starszych, masywniejszych galaktyk wyglądają nieco inaczej niż te z młodszych rejonów kosmosu. Od jakichś dwudziestu lat astronomowie stosują przybliżone korekty, żeby uwzględnić te różnice, ale takie obejścia przypominają trochę używanie rozmazanego zdjęcia, kiedy potrzebujesz obrazu w jakości HD.

I tutaj robi się ciekawie.

Nowa metoda na horyzoncie

Naukowcy z Uniwersytetu Barcelońskiego opracowali coś o nazwie CIGaRS — pewnie brzmi bardziej elegancko w środowisku akademickim. Ten framework robi coś naprawdę ciekawego: modeluje wszystko naraz.

Zamiast traktować supernowe, ich macierzyste galaktyki, kosmiczny pył, historię rozszerzania sięWszechświata i częstotliwość wybuchów supernowych jako oddzielne zagadki, metoda łączy je w jeden spójny model. Pomyśl o tym jak o doprowadzeniu do tego, żeby wszystkie elementy puzzli wreszcie ze sobą rozmawiały, zamiast pracować w izolacji.

Co to w praktyce oznacza?

Pozwól, że wyjaśnię, dlaczego to jest istotne.

Po pierwsze, zespół wykorzystał sztuczną inteligencję — konkretnie coś, co nazywa się wnioskowaniem opartym na symulacjach — żeby to w ogóle było obliczeniowo możliwe. Generują tysiące symulowanych wszechświatów, trenują sieć neuronową na tym, jak obserwacje powiązane są z właściwościami fizycznymi, a potem puszczają system na prawdziwe dane. Mówiąc wprost, uczą komputery myśleć jak kosmologowie.

Po drugie — i to jest naprawdę fascynujące — metoda potrafi określić odległości galaktyk wyłącznie na podstawie obrazów. Bez potrzeby żmudnych obserwacji spektroskopowych, które wymagają kierowania teleskopów na pojedyncze gwiazdy przez długie godziny. Po prostu zdjęcia, i boom, masz odległość.

To ogromna sprawa. Bo oto jaka jest prawda: nadchodzące przeglądy nieba, szczególnie te prowadzone przez Obserwatorium Vera C. Rubin w Chile, mają dostarczyć miliony kandydatów na supernowe. Fizycznie nie jesteśmy w stanie przeprowadzić szczegółowych obserwacji każdego z nich. Ale dzięki tej technice? Może wcale nie będziemy musieli.

Dlaczego powinno Cię to obchodzić? (Naprawdę)

Wiem, o czym myślisz — „Fajna nauka, ale dlaczego mam się przejmować ciemną energią?" Słuszna uwaga.

Rzecz w tym, że zrozumienie ciemnej energii to nie tylko akademicka zabawa. Dotyka fundamentalnych pytań o naturę rzeczywistości. Z czego tak naprawdę zbudowany jestWszechświat? Jak się skończy? Czy prawa fizyki obowiązują wszędzie? Ciemna energia splata się z tymi wszystkimi pytaniami.

A poza tym — szczerze mówiąc, uważam za niesamowite, że żyjemy w czasach, kiedy sztuczna inteligencja i sprytne techniki statystyczne pomagają nam badać coś tak rozległego i tajemniczego jak przyspieszające rozszerzanie się całego istnienia. Żyjemy w niesamowitym okresie dla astronomii, nawet jeśli nie do końca to doceniamy.

Badacze oczywiście nie zamierzają się zatrzymywać. Ten framework musi przejść testy w rzeczywistości, w miarę napływu nowych danych. Ale jeśli sprawdzi się tak, jak obiecują — możemy być o krok bliżej do rozwiązania zagadki ciemnej energii.

A byłoby to coś naprawdę wyjątkowego.