Ciemna energia nie istnieje? „Największa zagadka Wszechświata może zostać wyjaśniona do końca dekady”

Spis treści:

1. Jak biegnie czas w różnych miejscach Wszechświata?
2. Co rozszerza Wszechświat? Różne tempo upływu czasu
3. Nowa teoria „czasobrazu”
4. Nowe mocne dowody

Wyobraźmy sobie, że dysponujemy statkiem kosmicznym, który może nas zawieźć w dowolny punkt Wszechświata. Wsiadamy na jego pokład z dwoma atomowymi zegarami nastawionymi dokładnie na tę samą godzinę. Następnie wyruszamy w podróż z dwoma przystankami.

Pierwszy raz zatrzymujemy się w Drodze Mlecznej i zostawiamy w niej jeden z zegarów. Następnie opuszczamy Galaktykę. Lecimy coraz dalej, zostawiamy za sobą supergromadę galaktyk, a następnie włókno, czyli jedną z ogromnych nici, w które układa się materia we Wszechświecie. Poza włóknami w kosmosie nie ma zupełnie nic. W jednym z takich obszarów, nazywanych przez astronomów po prostu pustkami, pozostawiamy drugi zegar.

Wyobraźmy sobie również, że następnie możemy odczekać dowolnie długi czas, po czym równocześnie sprawdzić tarcze obu zegarów. Choć przed wylotem wskazywały tę samą godzinę, z czasem ich wskazówki będą pokazywały coraz większe rozbieżności. Zegar w Drodze Mlecznej znajduje się w obszarze potężnego zgrupowania materii, która jest źródłem oddziaływania grawitacyjnego i spowalnia czas. Zegar w pustce z kolei bije znacznie szybciej.

Jak biegnie czas w różnych miejscach Wszechświata?

Jak duże są te różnice? Astronomowie wyliczyli, że zegar w Drodze Mlecznej będzie chodził o 35% wolniej niż zegar umieszczony w dowolnym miejscu którejkolwiek z kosmicznych pustek. To zaś z kolei oznacza, że w pustkach od początku istnienia Wszechświata upłynęło znacznie więcej lat niż w galaktykach.

Ta z pozoru niewinna obserwacja ma ogromne znaczenie dla współczesnej kosmologii. Zdaniem astronomów z nowozelandzkiego University of Canterbury pozwala w ogóle zrezygnować z tajemniczego i niewyjaśnionego od stulecia konceptu ciemnej energii.

Ciemna energia ma wyjaśniać, dlaczego kosmos się rozszerza. Teoretycznie grawitacja powinna spowodować, że będzie się kurczył. Obserwacja jednak temu przeczą, co oznacza że w kosmosie musi istnieć siła przeciwstawiająca się grawitacji (co zauważył już Albert Einstein). Siłę tę umownie nazywa się ciemną energią. To ona sprawia, że Wszechświat cały czas się powiększa, i to na dodatek w rosnącym tempie.

Co rozszerza Wszechświat? Różne tempo upływu czasu

Próby wyjaśnienia, czym jest ciemna energia, trwają od początków XX wieku. Opisany wyżej eksperyment myślowy rzuca jednak na problem ciemnej energii zupełnie nowe światło. Jeśli w obszarach kosmicznych pustek czas biegnie szybciej, to od Wielkiego Wybuchu zaszło tam „więcej” ekspansji. Pustki powiększają się prędzej niż reszta Wszechświata i zaczynają w nim dominować. To zaś per saldo, dla całego kosmosu, daje wrażenie, że powiększa się on w rosnącym tempie.

W sumie oznacza to również, że kosmos rozszerza się „nierówno”. I że nie można myśleć o nim jako o przestrzeni jednorodnej, co było podstawą dotychczasowych analiz opisujących ciemną energię.

Nowa teoria „czasobrazu”

Koncepcję tę po raz pierwszy przedstawił kilkanaście lat temu David Wiltshire, fizyk teoretyczny z University of Canterbury. Teraz na łamach czasopisma „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters” zespół pod jego kierunkiem przytacza nowe dowody, które mają ją wspierać. Astronomowie poprawili obliczenia tak zwanych krzywych blasku ponad 1500 supernowych. Supernowe służą do pomiaru odległości w kosmosie, a tym samym do wyznaczania tempa rozszerzania się Wszechświata.

– Nasze obliczenia pokazują, że nie potrzebujemy ciemnej energii, aby wyjaśnić, dlaczego Wszechświat wydaje się rozszerzać w coraz szybszym tempie – mówi David Wiltshire, główny autor pracy. – Ciemna energia to błędna identyfikacja zmian energii kinetycznej ekspansji, która nie jest jednorodna we Wszechświecie tak nierównym jak ten, w którym żyjemy – dodaje.

– Dzięki nowym danym największa zagadka Wszechświata może zostać wyjaśniona do końca dekady – uważa Wiltshire.

Nowe mocne dowody

U podstaw teorii „czasobrazu” (ang. timescape) kryje się założenie, że wbrew temu co przyjmowano od stulecia, kosmos nie rozszerza się równomiernie. Zdaniem naukowców z Nowej Zelandii takie założenie pozwala lepiej wyjaśnić niektóre z zagadek, z którymi obecnie zmagają się kosmolodzy i astronomowie. Na przykład problem stałej Hubble'a. Polega on na tym, że nie jesteśmy w stanie ustalić, ile wynosi tempo rozszerzania się Wszechświata, bo obliczenia wykonane dwoma różnymi metodami dają dwa różne wyniki.

Według autorów najnowszej pracy uzyskane przez nich wyniki stanowią bardzo mocny dowód wspierający teorię „czasobrazu”. „Mogą one również wskazywać na przekonujące rozwiązanie problemu stałej Hubble'a i innych anomalii związanych z rozszerzaniem się Wszechświata” – napisano w oświadczeniu prasowym.

Źródła: EurekAlert, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters

Nasza autorka

Magdalena Salik

Dziennikarka i pisarka, przez wiele lat sekretarz redakcji i zastępczyni redaktora naczelnego magazynu „Focus". Wcześniej redaktorka działu naukowego „Dziennika. Polska, Europa, Świat”. Autorka powieści z gatunku fantastyki naukowej, ostatnio wydała „Płomień” i „Wściek”. Więcej: magdalenasalik.wordpress.com