Επιβραδύνεται η Διαστολή του Σύμπαντος; Νέα Έρευνα για τη Σκοτεινή Ενέργεια

Εάν επιβεβαιωθεί, αυτό θέτει σε αμφισβήτηση ολόκληρη την κατανόησή μας για το σύμπαν. συμπεριλαμβανομένου του πώς θα μπορούσε να τελειώσει.

Ένα κοσμικό κριτήριο

Το σύμπαν διαστέλλεται. Αυτό είναι πολύ πιο ξεκάθαρο. Αλλά είναι λιγότερο σαφές εάν αυτή η επέκταση επιταχύνεται ή επιβραδύνεται. Στο επίκεντρο αυτής της αναταραχής βρίσκεται το κοσμικό κριτήριο που χρησιμοποιούσαν οι αστρονόμοι εδώ και δεκαετίες:οι σουπερνόβα τύπου Ia.

Οι αστρονόμοι έχουν από καιρό χρησιμοποιήσει αυτές τις αστρικές εκρήξεις, που φαίνονται σε δισεκατομμύρια έτη φωτός, για να εκτιμήσουν τις αποστάσεις τυποποιώντας τη φωτεινότητά τους. Αυτές οι αστρικές εκρήξεις φτάνουν όλες μια πολύ παρόμοια μέγιστη εγγενή φωτεινότητα, επιτρέποντας στους αστρονόμους να προσδιορίσουν την απόστασή τους παρατηρώντας πόσο αμυδρά φαίνονται από τη Γη.

Αλλά ο Lee και η ομάδα του υποστηρίζουν ότι το φως από αυτές τις σουπερνόβα δεν είναι τόσο τυπικό όσο πιστεύαμε κάποτε.

Εξετάζοντας 300 γαλαξίες-ξενιστές με επακριβώς μετρημένες αστρικές ηλικίες, οι ερευνητές βρήκαν μια ισχυρή συσχέτιση μεταξύ της ηλικίας του γαλαξία-ξενιστή ενός αστεριού και της φωτεινότητας του σουπερνόβα που παράγει. Οι σουπερνόβα από νεότερους αστρικούς πληθυσμούς τείνουν να είναι συστηματικά πιο εξασθενημένοι, ακόμη και μετά από διορθώσεις τυποποίησης.

Τα λεγόμενα «τυποποιημένα κεριά» μας δεν ήταν τελικά τόσο στάνταρ.

Αυτό εισάγει αυτό που η ομάδα αποκαλεί «προκατάληψη της ηλικίας των προγόνων», μια παραμόρφωση που εξαρτάται από την ερυθρή μετατόπιση, η οποία, όταν δεν διορθωθεί, μπορεί να κάνει τις μακρινές σουπερνόβα να φαίνονται πιο αμυδρά—και επομένως πιο μακριά—από ό,τι είναι στην πραγματικότητα.

Διορθώνοντας αυτή την προκατάληψη, η ομάδα διαπίστωσε ότι τα δεδομένα σουπερνόβα δεν υποστηρίζουν πλέον την ιδέα ενός σύμπαντος που επιταχύνεται κάτω από τη λαβή της συνεχούς σκοτεινής ενέργειας. Αντίθετα, τα δεδομένα ευθυγραμμίζονται καλύτερα με ένα μοντέλο σκοτεινής ενέργειας που μεταβάλλεται χρονικά — ένα μοντέλο που εξασθενεί με την πάροδο του χρόνου, επιτρέποντας ακόμη και την επιβράδυνση στη σημερινή εποχή.

DESI Συμφωνεί

Τα ευρήματα ενισχύονται από τη συμφωνία τους με τα αποτελέσματα από το Φασματοσκοπικό Όργανο Σκοτεινής Ενέργειας (DESI), ένα συνεχιζόμενο έργο που έχει ήδη χαρτογραφήσει πάνω από 15 εκατομμύρια γαλαξίες σε 3D. Τα δεδομένα ακουστικής ταλάντωσης βαρυονίου (BAO) της ομάδας DESI - κυματισμοί από το πρώιμο σύμπαν - είχαν υποδείξει ανεξάρτητα σημάδια επιβράδυνσης της διαστολής.

Οι ερευνητές αγωνίζονται εδώ και πολύ καιρό να συμβιβάσουν αυτήν την φαινομενική ασυμφωνία. Αυτή η νέα μελέτη εξηγεί τι συμβαίνει.

Όταν η ομάδα του Lee διόρθωσε τα δεδομένα σουπερνόβα και τα συνέκρινε με τα αποτελέσματα BAO του DESI και τα δεδομένα από το κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο (CMB), βρήκαν μια αξιοσημείωτη συμφωνία. Το τρίο των ανεξάρτητων μετρήσεων—supernovae, BAO και CMB— είπε μια συνεπή ιστορία:η διαστολή του σύμπαντος δεν επιταχύνεται πλέον.

Ακόμη πιο εντυπωσιακό, τα συνδυασμένα δεδομένα αποκλείουν το τυπικό μοντέλο ΛCDM (το κοσμολογικό πλαίσιο που κυριαρχεί στην αστρονομία για δεκαετίες) με συντριπτική στατιστική εμπιστοσύνη. Εάν αυτή η μελέτη επιβεβαιωθεί, πολλά από όσα γνωρίζουμε για το σύμπαν είναι αμφίβολα.

Εντάξει, τι σημαίνει αυτό;

Εάν η διαστολή του σύμπαντος έχει ήδη αρχίσει να επιβραδύνεται, οι επιπτώσεις είναι βαθιές. Για ένα, η ιδέα μιας κοσμολογικής σταθεράς (μιας αμετάβλητης μορφής σκοτεινής ενέργειας) θα ήταν άκυρη. Η ιδέα ότι ζούμε σε ένα διαρκώς επιταχυνόμενο σύμπαν, με γαλαξίες που διαχωρίζονται σε αιώνια απομόνωση, θα καταρρεύσει επίσης.

Αντίθετα, η σκοτεινή ενέργεια μπορεί να είναι ένα φαινόμενο που αλλάζει με τον χρόνο. Εξακολουθούμε να μην γνωρίζουμε τι είναι, αλλά εξασθενεί και καθώς εξασθενεί η βαρύτητα θα μπορούσε να επαναφέρει την κυριαρχία της. Σκεφτείτε το ως εξής:η βαρύτητα προσπαθεί να τα φέρει όλα μαζί όλο και πιο κοντά. Η σκοτεινή ενέργεια, όποια κι αν είναι, απομακρύνει τα πράγματα. Εάν η σκοτεινή ενέργεια εξασθενίσει με τον καιρό, τότε πάνω από τις κοσμικές κλίμακες, η βαρύτητα θα αρχίσει να κερδίζει. Αργά αλλά σίγουρα, όλα θα ερχόντουσαν όλο και πιο κοντά και το σύμπαν θα μπορούσε να καταλήξει σε κάτι που ονομάζεται Big Crunch .

Υπάρχουν απόηχοι εδώ για ένα πολύ παλαιότερο όραμα του σύμπαντος — ένα όραμα που ταλαντώνεται, διαστέλλεται και συστέλλεται, εισπνέει και εξέρχεται με την πάροδο των αιώνων.

Αλλά δεν είναι όλοι πεπεισμένοι.

Ο Adam Riess, ένας αστροφυσικός στο Επιστημονικό Ινστιτούτο του Διαστημικού Τηλεσκοπίου και ένας από τους αρχικούς ανακαλυπτές της σκοτεινής ενέργειας, απώθησε. «Η νέα δουλειά της ίδιας ομάδας επαναλαμβάνει το επιχείρημα με μικρή αλλαγή», είπε στον New Scientist . Επισήμανε τη δυσκολία στη μέτρηση των αστρικών ηλικιών σε κοσμολογικές αποστάσεις και αμφισβήτησε τις υποθέσεις της μεθόδου.

Ο Carlos Frenk, κοσμολόγος στο Πανεπιστήμιο του Durham, ήταν πιο προσεκτικός. "Είναι σίγουρα ενδιαφέρον. Είναι πολύ προκλητικό. Μπορεί να είναι λάθος", είπε στον The Guardian . "Δεν είναι κάτι που μπορείτε να απορρίψετε. Έχουν δημοσιεύσει ένα έγγραφο με δελεαστικά αποτελέσματα με πολύ βαθιά συμπεράσματα."

Σχεδιάζουν επίσης να χρησιμοποιήσουν τα επερχόμενα δεδομένα από το Παρατηρητήριο Vera C. Rubin, το οποίο αναμένεται να ανακαλύψει περισσότερους από 20.000 νέους γαλαξίες που φιλοξενούν σουπερνόβα τα επόμενα χρόνια. Αυτή η μαζική εισροή δεδομένων θα επιτρέψει πολύ πιο ακριβείς μετρήσεις της αστρικής ηλικίας, που ενδεχομένως θα διευθετήσει τη συζήτηση.

Μέχρι τότε, τα ευρήματα αμφισβητούν τους δύο ακρογωνιαίους λίθους της σύγχρονης κοσμολογίας:ότι το σύμπαν επιταχύνεται επί του παρόντος και ότι η σκοτεινή ενέργεια είναι μια σταθερή δύναμη.