Tamna energija, tajanstvena sila koja ubrzava širenje svemira, mogla bi se mijenjati kroz vrijeme, pokazuje novo istraživanje. Analiza podataka iz više svemirskih i zemaljskih opservatorija otvara prostor za drukčija tumačenja od dosad prihvaćenog modela kozmološke konstante.
Tamna energija čini oko 70 posto svemira, no njezina priroda i dalje je nepoznata. Najjednostavnija i dosad najšire prihvaćena hipoteza polazi od pretpostavke da je riječ o energiji samog vakuuma, nepromjenjivoj u vremenu. Ovu je ideju prije više od stoljeća uveo Albert Einstein, a kasnije su je razvijali Georges Lemaitre i Willem de Sitter.
“Pomalo je neugodno što nemamo gotovo nikakav uvid u to što čini većinu svemira, a upravo će ta komponenta odrediti njegovu budućnost”, ističe Josh Frieman, profesor emeritus astronomije i astrofizike na Sveučilištu u Chicagu.
Tamna energija prvi put je otkrivena devedesetih godina prošlog stoljeća kroz opažanja udaljenih supernova. Iako je od samog početka postojalo zanimanje za mogućnost njezine promjenjive prirode, većina mjerenja dugo je bila u skladu s konstantnim modelom.
Situacija se promijenila prošle godine. Kombinacija rezultata iz više izvora – uključujući Dark Energy Survey, Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) i satelit Planck – pokazala je nesklad s pretpostavkom o nepromjenjivoj tamnoj energiji. Podaci sugeriraju da se njezina gustoća u posljednjih nekoliko milijardi godina smanjila za oko 10 posto.
“Iz povijesti širenja svemira možemo iščitati koliko se brzo on širio u različitim epohama. Ako se tamna energija mijenja, povijest izgleda drukčije nego u slučaju konstantne energije”, pojašnjava Frieman.
Nova analiza: modeli s promjenjivom tamnom energijom
U radu objavljenom u časopisu Physical Review D, Frieman i njegov kolega Anowar Shajib, stipendist NASA-inog programa Hubble Fellowship, usporedili su fizičke modele evoluirajuće tamne energije s najnovijim skupovima podataka. Njihovi rezultati pokazuju da takvi modeli bolje odgovaraju mjerenjima od standardnog pristupa.
U obzir su uključili podatke iz svih većih istraživanja, od DES-a i DESI-ja, preko Sloan Digital Sky Surveyja i Time-Delay COSMOgraphy, do opažanja teleskopa Planck i Atacama Cosmology Telescope. Time su dobili najpreciznije dosadašnje mjerenje svojstava tamne energije.
Modeli koje autori predlažu temelje se na teorijama iz fizike čestica koje uključuju aksione, hipotetske čestice prvi put predložene sedamdesetih godina. Iako se aksioni danas najčešće razmatraju kao kandidati za tamnu tvar, ovdje se radi o iznimno laganoj varijanti koja bi mogla igrati ulogu tamne energije.
Prema tim modelima, tamna je energija bila stabilna tijekom prvih nekoliko milijardi godina, a zatim je aksion počeo “evoluirati”, što je rezultiralo postupnim smanjenjem gustoće. Takav razvoj podaci trenutačno najviše podupiru. Ako se potvrdi, to bi značilo postojanje čestice čak 38 redova veličine lakše od elektrona.
Posljedice za budućnost svemira
U ovim modelima gustoća tamne energije smanjuje se kroz vrijeme. Kako upravo tamna energija uzrokuje ubrzano širenje svemira, njezin pad dovodi do usporavanja te akceleracije.
Različite teorije tamne energije nude različite scenarije budućnosti, od “Velikog kidanja” (Big Rip), u kojem se sve strukture raspadaju, do “Velikog sažimanja” (Big Crunch), gdje se svemir urušava u obrnutom Velikom prasku. No prema novim modelima, svemir će izbjeći oba ekstrema te nastaviti s ubrzanim širenjem milijardama godina, završavajući u “Velikom hlađenju” (Big Freeze), hladnom i tamnom svemiru bez izvora energije.
Budući projekti, poput DESI-ja u punom opsegu i opservatorij Vera Rubin, te program Legacy Survey of Space and Time, mogli bi dati konačan odgovor na pitanje je li tamna energija doista promjenjiva ili ostaje konstanta.
“Dva desetljeća podaci su dosljedno upućivali na konstantnu tamnu energiju. Gotovo smo odustali od pitanja mijenja li se, no sada imamo prve naznake da možda ipak evoluira. Ako je to točno, riječ je o novom fenomenu koji bi promijenio naše razumijevanje fundamentalne fizike”, kaže Frieman.
Shajib dodaje da su rezultati zajednički plod desetaka eksperimenata i međunarodnih timova: “Na neki način, ovo je kolektivno znanje koje je kozmološka zajednica prikupila kao cjelinu.”
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.
