Novi tragovi iz jedne od najopsežnijih anketa o kosmosu do sada sugeriraju da misteriozna tamna energija možda evoluira na načine koji bi mogli promijeniti način na koji astronomi razumiju svemir.
Tamna energija je pojam koji naučnici koriste da opišu energiju ili silu koja ubrzava širenje svemira. Međutim, iako čini 70% ukupne energije u kosmosu, istraživači i dalje nemaju jasnu predstavu o tome šta tačno tamna energija jeste, rekao je Mustapha Ishak-Boushaki, profesor fizike i astrofizike na Univerzitetu Texas u Dallasu.
Ishak-Boushaki je supredsjedavajući radne grupe za Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), instrument koji se sada četvrtu godinu bavi istraživanjem neba i može istovremeno posmatrati svjetlost iz 5.000 galaksija. Kada projekat završi sljedeće godine, izmjerit će svjetlost oko 50 miliona galaksija, piše CNN.
Ova kolaboracija, koja uključuje više od 900 istraživača, objavila je 19. marta najnovije podatke iz prve tri godine DESI opservacija. Među otkrićima su i mjerenja gotovo 15 miliona galaksija i kvazara, jednih od najsvjetlijih objekata u svemiru. Ishak-Boushaki je vodio analizu ovih podataka, koji sugeriraju da se tamna energija – koja je dugo smatrana „kosmološkom konstantom“ jer se vjerovalo da ne mijenja svojstva – ponaša na neočekivane načine i možda čak slabi s vremenom.
„Otkrivanje tamne energije prije gotovo 30 godina bilo je već tada najveće iznenađenje u mom naučnom životu“, rekao je David Weinberg, profesor astronomije na Univerzitetu Ohio State, koji je doprinio DESI analizi. „Ova nova mjerenja pružaju do sada najjače dokaze da tamna energija evoluira, što bi predstavljalo još jednu revolucionarnu promjenu u našem razumijevanju svemira.“
Ova otkrića približavaju astronome rješavanju misterije tamne energije, što bi moglo značiti da bi standardni model svemira također mogao zahtijevati ažuriranje.
Duboki pogled u svemir
Dark Energy Spectroscopic Instrument smješten je na 4-metarskom teleskopu Nicholas U. Mayall, koji se nalazi u Nacionalnoj opservatoriji Kitt Peak u Tucsonu, Arizona. Njegovih 5.000 optičkih „očiju“ omogućava naučnicima da izgrade jednu od najvećih trodimenzionalnih mapa svemira i prate kako je tamna energija oblikovala kosmos u posljednjih 11 milijardi godina.
Kako svjetlost iz udaljenih objekata, poput galaksija, putuje do Zemlje, DESI omogućava da vidimo kako je svemir izgledao u različitim vremenskim periodima, od prije nekoliko milijardi godina do danas.
„DESI je jedinstven u svojoj sposobnosti da istovremeno posmatra veliki broj nezavisnih objekata“, rekao je John Moustakas, profesor fizike na Siena College i suvoditelj objave podataka.
Najnoviji podaci uključuju dvostruko više kosmičkih objekata u odnosu na prethodne objave prije manje od godinu dana, kada su prvi put primijećeni nagovještaji da tamna energija možda evoluira.
„Naš zadatak je da pustimo svemir da nam kaže kako funkcioniše, i možda nam upravo govori da je složeniji nego što smo mislili“, rekao je Andrei Cuceu, postdoktorant u Nacionalnoj laboratoriji Lawrence Berkeley, koja upravlja DESI projektom. „Zanimljivo je i ohrabrujuće vidjeti da različiti dokazi ukazuju na isti zaključak.“
Rastući dokazi iz svemira
DESI može mjeriti takozvanu skalu barionskih akustičnih oscilacija (BAO), odnosno način na koji su događaji iz ranog svemira ostavili tragove u raspodjeli materije kroz kosmos. Astronomi koriste BAO skalu – sa prosječnim razmacima materije od oko 480 miliona svjetlosnih godina – kao standardnu mjeru udaljenosti.
„Ova razdvojenost materije funkcioniše kao ogromno lenjire u svemiru, koje koristimo za mjerenje udaljenosti, a kombinacija ovih udaljenosti i crvenog pomaka (brzine udaljavanja objekata) omogućava nam da odredimo brzinu širenja svemira“, rekao je Paul Martini, koordinator analize i profesor astronomije na Univerzitetu Ohio State.
Mjerenje uticaja tamne energije kroz historiju svemira pokazuje koliko je ona bila dominantna sila.
Kombinovanjem ovih opservacija sa drugim mjerenjima svjetlosti u svemiru, kao što su eksplodirajuće zvijezde, gravitacijski savijena svjetlost udaljenih galaksija i kozmičko mikrotalasno pozadinsko zračenje – ostatak svjetlosti iz ranog svemira – DESI podaci sugeriraju da uticaj tamne energije s vremenom možda slabi.
„Ako se ovaj trend nastavi, tamna energija više neće biti dominantna sila u svemiru“, rekao je Ishak-Boushaki u emailu. „U tom slučaju, širenje svemira će prestati da ubrzava i nastavit će se konstantnom brzinom, a u nekim modelima bi čak moglo stati i svemir bi se mogao urušiti unazad. Naravno, ovo su scenariji koji bi se odvijali tek za milijarde i milijarde godina. Proučavam kosmičku akceleraciju već 25 godina, i ako se dokazi nastave gomilati – što je vrlo vjerovatno – to bi bila ogromna prekretnica za kosmologiju i cijelu fiziku.“
Rješavanje dugogodišnje misterije
Još uvijek nema dovoljno dokaza da se zvanično potvrdi revolucionarno otkriće o evoluciji i slabljenju tamne energije, ali to bi se moglo promijeniti u narednih nekoliko godina, rekao je Ishak-Boushaki.
„Moje prvo veliko pitanje je hoćemo li nastaviti da vidimo dokaze za evoluciju tamne energije kako se naša mjerenja budu poboljšavala“, rekao je Martini. „Ako se pokaže da su dokazi neosporni, onda će sljedeće pitanje biti: kako tačno tamna energija evoluira i koji su najvjerovatniji fizički uzroci?“
Ovi podaci također bi mogli pomoći astrofizičarima da bolje razumiju evoluciju galaksija i crnih rupa, kao i prirodu tamne materije. Iako tamna materija nikada nije direktno otkrivena, vjeruje se da čini 85% ukupne materije u svemiru.
Naučnici koji rade na DESI projektu žele dodatno poboljšati svoja mjerenja.
„Bez obzira na to kakva je tamna energija, ona će oblikovati budućnost našeg svemira“, rekao je Michael Levi, direktor DESI projekta. „Nevjerovatno je da možemo posmatrati nebo i pokušati odgovoriti na jedno od najvećih pitanja koje je čovječanstvo ikada postavilo.“
Novi eksperiment pod nazivom Spec-S5 mogao bi izmjeriti deset puta više galaksija nego DESI, pružajući još dublji uvid u tamnu energiju i tamnu materiju, rekao je Martini.
Pored toga, buduće misije poput teleskopa Euclid i Nancy Grace Roman Space Telescope, čije je lansiranje planirano za 2027. godinu, donijet će ključna mjerenja tamne materije i tamne energije, rekao je Jason Rhodes, kosmolog iz NASA-inog laboratorija u Pasadeni.
„Rezultati DESI-a sugeriraju da možda trebamo novi model kosmologije“, rekao je Rhodes. „To je zaista uzbudljivo jer može značiti da dosad nepoznata fizika upravlja evolucijom svemira.“