Zaskakujące odkrycie: tajemnicza ciemna energia słabnie. Wszechświat przestanie się rozszerzać?

W tym artykule:

1. Niespodzianka, jakiej dostarczył kosmos
2. Nowe dane potwierdzają rewolucyjną hipotezę
3. Ciemna energia nie jest stałą?

Z czego składa się Wszechświat? Tylko niewielka jego część – zaledwie 5% – to zwykła materia. Taka, jaką widzimy dookoła siebie na co dzień i z jakiej jesteśmy zbudowani my, planety i gwiazdy. Jedna czwarta kosmosu to ciemna materia: odpowiednik tej zwykłej, tylko niewidoczny. Wszystko pozostałe – czyli ok. 70% Wszechświata – to ciemna energia.

Obserwacje najdalszych galaktyk doprowadziły naukowców do opracowania teorii zakładającej, że tempo rozszerzania się Wszechświata rośnie. Galaktyki cały czas się od siebie oddalają, a czym są bardziej oddalone od Ziemi, tym dzieje się to szybciej. To oznacza, że w kosmosie musi istnieć jakaś „rozpychająca” siła, która przeważa przyciąganie grawitacyjne. Ta siła to właśnie ciemna energia, kluczowy wskaźnik modelu kosmologicznego lamba-CDM.

Co o niej wiadomo? Ciemna energia to wrodzona właściwość pustej przestrzeni. Przestrzeń jest niejako w nią „zaopatrzona” – ciemna energia działa w każdym punkcie próżni, zawsze tak samo. Innymi słowy, jest stałą kosmologiczną: czynnikiem, który się nie zmienia niezależnie od tego, gdzie i kiedy zostanie zmierzony.

Niespodzianka, jakiej dostarczył kosmos

Odkrycie, że kosmos rozszerza się coraz szybciej, jest jednym z przełomowych dokonań naukowych w ostatnich kilku dekadach. Stoi za nim astrofizyk Adam Riess, który w 2011 r. otrzymał za to Nagrodę Nobla z fizyki. Jego ustalenia pozwalały przewidywać przyszłość całego kosmosu, który miałby się rozszerzać w nieskończoność.

Teoria ta była uznawana za mocną aż do kwietnia 2024 roku. Wówczas pojawiła się na niej pierwsza rysa. Naukowcy z konsorcjum DESI, pracujący nad mapą kosmosu 3D, zauważyli coś zaskakującego. Z danych wynikało, że ciemna energia może zmieniać się w czasie. A konkretnie – słabnąć.

Gdyby tak było, Wszechświat mógłby rozszerzać się nie coraz szybciej, ale w stałym tempie. Możliwe byłyby również inne, radykalniejsze scenariusze. Jeden zakładał, że w którymś momencie oddziaływania grawitacyjne przeważyłyby wpływ ciemnej energii i kosmos zacząłby się kurczyć. Aż do „wielkiego zmiażdżenia” (ang. big crunch).

Nowe dane potwierdzają rewolucyjną hipotezę

Wczoraj na konferencji Amerykańskiego Stowarzyszenia Fizycznego w Anaheim w Kalifornii naukowcy przedstawili kolejne ustalenia dotyczącej ciemnej energii. Potwierdzają one wnioski z zeszłego roku. Ponownie okazało się, że ciemna energia może nie być stałą, tylko słabnąć w czasie.

W 2024 roku astrofizycy opierali się na danych zbieranych w ciągu jednego roku. Tym razem do analizy wykorzystali dane z trzech lat. Zgromadził je Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) – instrument stanowiący część Nicholas U. Mayall 4-meter Telescope w Kitt Peak National Observatory w Arizonie. DESI pozwala mierzyć odległość galaktyk od Ziemi i w ten sposób tworzyć mapę 3D całego kosmosu.

Tym razem naukowcy zgromadzili dane o 30 mln galaktyk – to pięć razy więcej niż w zeszłym roku. Opisują one 11 mld lat historii Wszechświata. Wykorzystano też mapy kosmicznego promieniowania tła i supernowych. Wszystko łącznie doprowadziło do przedstawionych wyżej rewolucyjnych wniosków. Oszacowano, że obecnie gęstość ciemnej energii – czyli jej ilość przypadająca na metr sześcienny przestrzeni kosmicznej – jest o 10 proc. mniejsza niż 4,5 mld lat temu.

Ciemna energia nie jest stałą?

Niby nie jest to wiele. Jednak skoro ciemna energia nie jest stałą, scenariusz wielkiego zmiażdżenia staje się bardziej realny. W kwietniu część środowiska naukowego była dość sceptyczna. Podkreślano, że wczesne wyniki należy traktować ostrożnie. Riess także studził emocje. – To będzie wielka sprawa. Jeśli się utrzyma – powiedział wówczas „New Scientistowi”.

Dzisiaj noblista – niezwiązany z konsorcjum DESI – przyznaje, że w zeszłym roku nie był pewien, czy rezultaty się potwierdzą, gdy pojawią się nowe dane. Teraz sytuacja się zmieniła. – Bardzo mnie ekscytuje, że wygląda na to, iż [zespół] nie znalazł żadnego problemu w analizie po dodaniu większej ilości danych. Wręcz przeciwnie, wynik jest bardziej znaczący – mówi astrofizyk.

– Taki wynik dotyczący ciemnej energii jest czymś, czego nie spodziewaliśmy się doczekać za naszego życia – komentuje z kolei Mustapha Ishak-Boushaki, członek zespołu DESI z Uniwersytetu Teksańskiego w Dallas. Jego zdaniem potrzeba jeszcze dwóch lat zbierania danych przez DESI, by istniało niemal pewne prawdopodobieństwo, że dane obrazują zupełnie nowe zjawisko, nie są zaś fluktuacją statystyczną.

Źródło: nature.com, phys.org, New Scientist

Nasza autorka

Magdalena Salik

Dziennikarka naukowa 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”.