Przez dziesięciolecia przyspieszającą ekspansję wszechświata przypisywano tajemniczej sile zwanej ciemną energią. Jednak nowe ramy teoretyczne zaproponowane przez fizyków z Uniwersytetu w Bremie i Uniwersytetu Transylwanii w Braszowie sugerują, że to przyspieszenie może być nieodłączną właściwością samej czasoprzestrzeni, potencjalnie zmniejszając lub nawet eliminując zapotrzebowanie na ciemną energię w dzisiejszym rozumieniu.
Tajemnica kosmicznego przyspieszenia
Od końca lat 90. obserwacje odległych supernowych typu Ia wykazały, że Wszechświat nie tylko się rozszerza, ale z czasem rozszerza się szybciej. Jest to sprzeczne z intuicyjnym oczekiwaniem, że grawitacja powinna spowalniać ekspansję. Wiodącym wyjaśnieniem tego przyspieszenia jest istnienie ciemnej energii, nieznanej formy energii, która stanowi około 68% Wszechświata.
Pomimo ważnego miejsca w standardowym modelu kosmologicznym, fizyczna natura ciemnej energii pozostaje jedną z największych tajemnic fizyki. Nigdy nie zaobserwowano bezpośredniego dowodu na jego istnienie, co skłoniło wielu naukowców do poszukiwania alternatywnych wyjaśnień.
Rozwiązanie geometryczne
Nowe podejście, kierowane przez dr Christiana Pfeiffera, opiera się na fińskiej grawitacji, będącej rozwinięciem ogólnej teorii względności Einsteina. Ogólna teoria względności opisuje, jak materia i energia zaginają czasoprzestrzeń, ale fińska grawitacja wprowadza bardziej elastyczną i uogólnioną geometrię. Pozwala nam to dokładniej opisać wpływ grawitacji na materię, zwłaszcza gazy.
Korzystając z tych ram, zespół ponownie obliczył równania Friedmanna, podstawowe równania rządzące ekspansją wszechświata. Wyniki pokazały, że w fińskiej grawitacji przyspieszona ekspansja zachodzi naturalnie bez potrzeby stosowania jakiegokolwiek dodatkowego składnika ciemnej energii. W rzeczywistości przyspieszenie nie jest spowodowane tajemniczą siłą, ale samą geometrią czasoprzestrzeni.
„To zachęcający znak, że możemy wyjaśnić przyspieszoną ekspansję Wszechświata, przynajmniej częściowo, bez ciemnej energii, w oparciu o uogólnioną geometrię czasoprzestrzeni” – stwierdził dr Pfeiffer.
Implikacje i kolejne kroki
Nie musi to koniecznie oznaczać, że ciemna energia jest całkowicie błędna. Badanie sugeruje, że przynajmniej niektóre efekty obecnie przypisywane ciemnej energii mogą wynikać z bardziej szczegółowego zrozumienia grawitacji. Nowe ramy oferują potencjalne udoskonalenie naszego istniejącego modelu kosmologicznego, a nie całkowite obalenie.
Badania opublikowane w Journal of Cosmology and Astroparticle Physics otwierają nowe możliwości badania podstawowych praw rządzących kosmosem. Przyszłe badania będą miały kluczowe znaczenie dla ustalenia, czy to podejście geometryczne może w pełni wyjaśnić zaobserwowane przyspieszenie, a jeśli tak, jakie ma to konsekwencje dla naszego szerszego zrozumienia Wszechświata.
Odkrycie to podkreśla, że nasze modele kosmologiczne stale ewoluują. Wszechświat może nie potrzebować ciemnej energii – potrzebuje jedynie lepszego opisu swojej geometrii.
