Svemir, tajanstveni i neistraženi prostrani svod, već stoljećima potiče pitanje: čime je zapravo sačinjen? Ovo fundamentalno pitanje pokreće astronome i znanstvenike u njihovim istraživanjima već stotinama godina. Proteklih dvadeset pet godina dominira vjerovanje da “normalne” stvari – atomi i molekule koje čine nas, Zemlju, i gotovo sve što vidimo – čine samo pet posto svemira. No, postoji nešto nevidljivo, nazvano “tamna tvar”, koja čini čak petinu svemira. Iako je nevidljiva, njezin utjecaj na normalnu materiju putem gravitacije je mjerljiv.
Međutim, najveći dio kozmosa, čak sedamdeset posto, sačinjava “tamna energija“. Otkrivena 1998. godine, tamna energija je misteriozna sila za koju se smatra da potiče ubrzano širenje svemira. Ovo otkriće postavilo je brojna pitanja i izazove pred znanstvenike. Nedavna studija koja će uskoro biti objavljena u časopisu the Astronomical Journal donosi nova saznanja o tamnoj energiji, istražujući njena svojstva detaljnije nego ikad prije. Rezultati sugeriraju mogućnost da tamna energija možda predstavlja hipotetičku vakumsku energiju, koju je prvi predložio Albert Einstein, ili pak nešto još kompleksnije i promjenjivije.
Albert Einstein, razvijajući Opću teoriju relativnosti početkom 20. stoljeća, uočio je kako njegove jednadžbe ukazuju na to da se svemir mora ili širiti ili skupljati. Nezadovoljan tom idejom, uveo je pojam “kozmološke konstante”, vrste energije inherentne praznom prostoru, kako bi uravnotežio silu gravitacije i održao svemir u statičnom stanju. Međutim, kasnije su radovi Henriette Swan Leavitt i Edwina Hubblea dokazali da se svemir doista širi, zbog čega je Einstein odbacio ideju kozmološke konstante, smatrajući je svojom “najvećom pogreškom”. Ironično, 1998. godine, otkriće da se širenje svemira ubrzava, dalo je naslutiti da nešto slično Einsteinovoj kozmološkoj konstanti ipak postoji – nešto što danas nazivamo tamna energija.
Kako mjerimo tamnu energiju?
Od tada, znanstvenici koriste supernove i druge metode za mjerenje prirode tamne energije. Dosadašnji rezultati ukazuju na to da se gustoća tamne energije u svemiru čini konstantnom. To znači da se snaga tamne energije ne mijenja s rastom svemira, što je značajno otkriće. Istraživači su ovo mjerili pomoću parametra poznatog kao w. Einsteinova kozmološka konstanta efektivno je postavila w na –1, a ranija promatranja su ukazivala da je to približno točno. No kako znanstvenici mjere sastav svemira i njegovu brzinu širenja? Budući da nemaju doslovne vrpce za mjerenje ili ogromne vage, koriste se metodom “standardnih svijeća” – objektima u svemiru čija je svjetlina poznata.
Zamislite noću na dugom putu sa uličnom rasvjetom. Sva svijetla imaju iste žarulje, ali one dalje izgledaju slabije od onih bliže. To je zato što svjetlost blijedi s udaljenosti. Poznavanjem snage žarulje i mjerenjem njezine prividne svjetline, možemo izračunati udaljenost do svjetiljke. Za astronome, “standardna svijeća” je specifična vrsta eksplodirajuće zvijezde poznata kao supernova Tipa Ia (jedan A). To su bijeli patuljci koji usisavaju materiju iz susjednih zvijezda, rastući dok ne dostignu 1.44 puta masu našeg Sunca, nakon čega eksplodiraju. Mjerenjem brzine izblijedjivanja eksplozije može se odrediti njezina prvotna svjetlina i time udaljenost.
Projekt Istraživanje Tamne Energije (Dark Energy Survey) najveći je napor do danas u mjerenju tamne energije. Uključujući preko 400 znanstvenika sa različitih kontinenata, projekt traje gotovo desetljeće, s ponavljanim promatranjima dijelova južnog neba. Ova ponavljana promatranja omogućavaju otkrivanje promjena, poput novih eksplodirajućih zvijezda. Što se češće promatra, preciznije se mogu mjeriti ove promjene, i što veće područje se pretražuje, više supernova se može pronaći. Prvi rezultati koji su ukazivali na postojanje tamne energije koristili su tek nekoliko desetaka supernova. Najnoviji rezultati Istraživanja Tamne Energije koriste oko 1.500 eksplodirajućih zvijezda, pružajući znatno veću preciznost.
Koristeći posebno izrađenu kameru instaliranu na 4-metarskom teleskopu Blanco u Cerro-Tololo Međuameričkom opservatoriju u Čileu, istraživači su pronašli tisuće supernova različitih tipova. Za određivanje onih Tipa Ia, ključnih za mjerenje udaljenosti, koristili su 4-metarski Anglo Australski Teleskop na opservatoriju Siding Spring u Novom Južnom Walesu. Taj teleskop je provodio mjerenja koja su razdvajala boje svjetlosti od supernova, omogućavajući znanstvenicima da vide “otisak” pojedinačnih elemenata u eksploziji.
Supernove Tipa Ia imaju specifične karakteristike, poput odsutnosti vodika i silicija. Uz dovoljno supernova, strojno učenje omogućilo je istraživačima da učinkovito klasificiraju tisuće supernova. Nakon više od desetljeća rada i proučavanja oko 1.500 supernova Tipa Ia, Istraživanje Tamne Energije donijelo je novu, najprecizniju mjerenja parametra w. Znanstvenici su utvrdili da je w = –0.80 ± 0.18, što znači da se vrijednost nalazi negdje između –0.62 i –0.98. Ovaj rezultat je iznimno zanimljiv. Blizu je vrijednosti –1, ali nije točno tamo. Da bi bila kozmološka konstanta, ili energija praznog prostora, vrijednost bi trebala biti točno –1. Ovo otkriće otvara nova pitanja i ukazuje na mogućnost da je potreban složeniji model tamne energije, možda takav u kojem se ova tajanstvena energija mijenjala tijekom vremena postojanja svemira.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram –t.me/kozmoshr
Pozdrav svima! Hvala što čitate Kozmos.hr! Ja sam Ivan i dugi niz godina pišem o svermiu, astronomiji, znanosti, povijesti i arheologiji, a imao sam priliku sudjelovati i u dokumentarcima Science Discovery-ja te History Channel-a.
