Przez dziesięciolecia naukowcy wierzyli, że ekspansja naszego wszechświata przyspiesza, napędzana tajemniczą siłą znaną jako ciemna energia. Jednak nowe, przełomowe badania sugerują, że to przyspieszenie może się zatrzymać, potencjalnie rewolucjonizując nasze rozumienie kosmosu i jego ostatecznego losu.
Zmieniający się krajobraz ciemnej energii
To nieoczekiwane odkrycie opiera się na wcześniejszych wskazaniach instrumentu spektroskopii ciemnej energii (DESI), który w ubiegłym roku wskazał na osłabienie ciemnej energii. Naukowcy z Uniwersytetu Yonsei w Korei Południowej, pod kierunkiem Young Wooka Lee, sugerują obecnie, że ekspansja Wszechświata zaczęła już zwalniać. Jeśli zostanie to potwierdzone, będzie to „główna zmiana paradygmatyczna w kosmologii od czasu odkrycia ciemnej energii 27 lat temu”.
Ta potencjalna zmiana ma znaczące implikacje dla tego, jak wyobrażamy sobie przyszłość naszego wszechświata. Jeśli ciemna energia przegra walkę z grawitacją, ekspansja może w końcu się odwrócić, prowadząc do kurczenia się. Ten scenariusz może doprowadzić do „Wielkiego Kryzysu” – kosmicznego załamania podobnego do Wielkiego Wybuchu rozgrywającego się w odwrotnej kolejności.
Krótka historia ciemnej energii
Koncepcja ciemnej energii pojawiła się w 1998 roku, kiedy astronomowie zaobserwowali odległe supernowe Ia („świece standardowe” ze względu na ich stałą jasność, używane do pomiaru odległości kosmicznych). Obserwacje te wykazały, że galaktyki oddalają się od nas w coraz szybszym tempie. Aby wyjaśnić to zjawisko, naukowcy wprowadzili koncepcję ciemnej energii, siły zastępczej odpowiedzialnej za tę przyspieszoną ekspansję.
W ciągu następnych dziesięcioleci naukowcy odkryli, że ciemna energia stanowi około 68% całkowitego budżetu energetycznego Wszechświata. Dowiedzieli się również, że zawsze nie był dominujący, rozpoczynając swoją dominację i przyspieszając ekspansję Wszechświata około 5 miliardów lat temu, około 9 miliardów lat po Wielkim Wybuchu.
Zagadka supernowej i błąd związany z wiekiem
Najnowsze wyzwanie dla zrozumienia ciemnej energii wynika z ponownej analizy supernowych Ia. Projekt DESI początkowo wskazywał na przyszłe spowolnienie ekspansji kosmicznej. Jednak Lee i jego współpracownicy odkryli, że jasność tych supernowych może zależeć od wieku gwiazd progenitorowych, czyli gwiazd, które eksplodowały, aby je stworzyć.
W szczególności zespół odkrył, że nawet po standaryzacji światła tych supernowych, te pochodzące z młodszych populacji gwiazd wydają się słabsze niż te, które pochodzą ze starszych populacji. Stosując „korektę błędu systematycznego ze względu na wiek” w celu uwzględnienia tego efektu, naukowcy sugerują, że ich wyniki podważają obecny standardowy model kosmologii, model Lambda Zimnej Ciemnej Materii (ΛCDM).
Na podstawie próbki 300 galaktyk zespół szacuje poziom istotności na 99,99%, co wskazuje, że słabnięcie odległych supernowych Ia można wytłumaczyć nie tylko ekspansją kosmiczną, ale także efektami gwiazdowymi.
Wszechświat znajduje się w stanie przejściowym
Główny wniosek z tego badania jest taki, że Wszechświat nie rozszerza się obecnie w coraz szybszym tempie, ale wszedł już w fazę spowalniającej ekspansji – jest to bardziej znacząca zmiana, niż oczekiwał DESI.
„W ramach projektu DESI uzyskano kluczowe wyniki, łącząc nieskorygowane dane dotyczące supernowych z pomiarami barionowych oscylacji akustycznych, co prowadzi do wniosku, że chociaż Wszechświat w przyszłości zwolni, obecnie nadal rozszerza się w coraz szybszym tempie” – wyjaśnił Li. „Dla kontrastu, nasza analiza – która koryguje błąd związany z wiekiem – pokazuje, że Wszechświat wszedł już dziś w fazę spowolnienia ekspansji.”
Co dalej?
Aby jeszcze bardziej wzmocnić te ustalenia, zespół planuje przeprowadzić „test niezależny od ewolucji”, wykorzystując wyłącznie młode supernowe Ia z młodych galaktyk znajdujących się w różnych odległościach. Oczekuje się, że Bardzo Duży Teleskop Cyfrowy (Obserwatorium Vera C. Rubin) ze swoim masywnym aparatem cyfrowym odegra kluczową rolę w tych badaniach.
„W ciągu najbliższych pięciu lat, gdy Bardzo Duży Teleskop Cyfrowy Rubina odkryje ponad 20 000 nowych galaktyk macierzystych supernowych, precyzyjne pomiary wieku zapewnią znacznie bardziej wiarygodny i ostateczny test kosmologii supernowych” – powiedział Chul Chun, członek zespołu.
W miarę rozwoju sytuacji wyłania się obraz Wszechświata przechodzącego znaczącą przemianę – transformację, która może zmienić nasze rozumienie kosmicznej ewolucji i ostatecznego losu kosmosu. > Konsekwencje spowolnienia wszechświata są głębokie i potencjalnie prowadzą do zupełnie innej długoterminowej przyszłości naszego wszechświata, niż wcześniej wyobrażano.
