Nova analiza podataka s instrumenta DESI sugerira da tamna energija nije stalna, već se tijekom vremena mijenja. Rezultati upućuju na mogućnost da se dio materije postupno pretvara u tamnu energiju, ideju koja bi mogla promijeniti naše razumijevanje svemira.
Tamna energija i crne rupe kao “mjehuri”
Znanstvenici uključeni u projekt Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) pronašli su dokaze u skladu s hipotezom prema kojoj se materija, pri urušavanju zvijezda u crne rupe, djelomično pretvara u tamnu energiju. Središte istraživanja čini hipoteza o crnim rupama koje su izravno vezane uz širenje svemira (Cosmologically Coupled Black Holes, CCBH). Ona predlaže da crne rupe djeluju poput “mjehura tamne energije” te na taj način oblikuju evoluciju svemira.
Hipotezu su prije pet godina iznijeli Kevin Croker i Duncan Farrah, iako inačice sličnih ideja postoje već pola stoljeća. U početku je pomisao da crne rupe mogu biti spremnici tamne energije zvučala nekonvencionalno, ali matematički modeli pokazali su da vrijedi provjeriti ideju usporedbom s opažanjima.
“Povijesno gledano, fizika napreduje tako da se iznese što više ideja, a zatim ih se pokušava oboriti. Ne smijemo zazirati od novih i neobičnih pristupa, jer upravo to danas trebamo kada se suočavamo s tolikim zagonetkama”, rekao je glavni autor studije Steve Ahlen, umirovljeni profesor fizike sa Sveučilišta u Bostonu.
Prednost modela CCBH jest to što povezuje tamnu energiju s opaživim procesom, stvaranjem i smrću zvijezda. Na taj se način stvara most između nevidljivog i mjerljivog.
“Po prvi put podaci su u potpunosti uklopljeni u jedan fizički model, i to funkcionira iznenađujuće dobro”, istaknuo je suautor Gregory Tarlé.
DESI: 5.000 očiju u svemir
DESI se nalazi u južnoj Arizoni i u svemir gleda pomoću 5.000 robotskih optičkih uređaja, od kojih svaki svakih petnaest minuta usmjerava pogled na novu galaksiju. Na taj je način projekt, kojim upravlja Lawrence Berkeley National Laboratory, već mapirao milijune galaksija i zabilježio svjetlost svemira starog tek polovicu današnje dobi.
Prvi nagovještaji podrške CCBH modelu pojavili su se kada su astronomi primijetili da supermasivne crne rupe u “uspavanim” eliptičnim galaksijama rastu brže od očekivanog, u usporedbi s populacijama okolnih zvijezda. Kasnije je DESI otkrio da gustoća tamne energije prati tempo formiranja zvijezda u svemiru, opažanje koje je ponovno usmjerilo pažnju na CCBH hipotezu.
“Kada radiš s DESI-jem i njegovim trogodišnjim podacima, to je prava prekretnica. Okružen si najbistrijim i najkreativnijim ljudima u polju. To je apsolutna privilegija”, rekao je Croker, vanjski suradnik DESI-ja.
Neutrini i tajna kozmičke mase
Neutrini su čestice koje vrlo slabo stupaju u interakciju s materijom. Nekada se smatralo da nemaju masu, no danas znamo da je ipak posjeduju. Njihova točna uloga u svemiru ostaje nejasna.
Kombinacija DESI podataka i CCBH modela ukazala je na pozitivne vrijednosti neutrinovih masa, u suprotnosti s nulom ili čak “negativnim masama” koje proizlaze iz nekih drugih tumačenja.
“Podaci bi sugerirali negativnu neutrinovu masu, a to je vjerojatno ne-fizički rezultat. No u CCBH modelu problem se rješava pretvaranjem barionske materije (građene od protona i neutrona) u tamnu energiju. Time se objašnjava smanjena količina bariona danas i otvara prostor da neutrini daju veći doprinos ukupnom budžetu materije u svemiru”, objašnjava suautor Rogier Windhorst, profesor na Državnom sveučilištu Arizone.
Rezultat je da distribucija vjerojatnosti pokazuje pozitivnu vrijednost neutrinove mase, koja se podudara s rezultatima dobivenima u eksperimentima na Zemlji.
Posljedice za razumijevanje svemira
Hipoteza o crnim rupama koje su izravno vezane uz širenje svemira povezuje pojave koje se na prvi pogled čine nepovezanima: formiranje zvijezda, rast crnih rupa i ubrzano širenje svemira. Ako se dio materije zaista pretvara u tamnu energiju, to bi moglo objasniti neslaganja u mjerenju stope širenja svemira (poznate kao Hubbleova konstanta). Materija usporava širenje, dok ga tamna energija ubrzava, a proces pretvorbe pomiče ravnotežu.
U tom svjetlu tamna energija više ne bi bila izvorna značajka svemira, već nusprodukt smrti zvijezda.
“Raditi na ovom projektu bilo je i izazovno i iznimno uzbudljivo. Ovo je tek još jedan korak u potvrđivanju CCBH-a kao održive teorije. Bit će potrebni dodatni podaci, stroge analize i šira provjera kako bismo vidjeli može li postati nova paradigma u objašnjavanju svemira. Naravno, isto tako može biti odbačena novim opažanjima”, izjavio je suautor Gustavo Niz sa Sveučilišta u Guanajuatu u Meksiku.
Gregory Tarlé, koji je predvodio tim za izgradnju robotskog sustava DESI-ja, zaključio je: “Nakon toliko godina rada, napokon dolazimo do uzbudljivih rezultata. To je uistinu predivno.”
Bitno je da ova studija otvara nova vrata u kozmologiji. Ako se potvrdi da crne rupe mogu pretvarati materiju u tamnu energiju, znanstvenici će možda morati ispisati posve novo poglavlje o sudbini svemira.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
