Tamna energija povezana je s jednim od najvećih pitanja moderne kozmologije: zašto se širenje svemira ubrzava? Nedavni podaci otvorili su mogućnost da njezin utjecaj nije stalan, nego se mijenja kroz kozmičku povijest. Nova analiza sada pokazuje da taj trag treba tumačiti oprezno, jer bi ga moglo pojačati vrlo malo neslaganje između dvaju načina mjerenja udaljenosti u svemiru.
Krajem 1990-ih astronomi su otkrili da se svemir ne širi samo, nego da se to širenje ubrzava. Tamna energija uvedena je kao naziv za nepoznatu pojavu koja stoji iza tog ubrzanja. I danas ostaje jedna od najvećih zagonetki u fizici.
Najjednostavniji model pretpostavlja da se tamna energija ponaša kao kozmološka konstanta. U toj slici njezin učinak ostaje stabilan kroz vrijeme, a svemir se može opisati standardnim kozmološkim modelom koji se dobro slaže s mnogim opažanjima.
No posljednji rezultati suradnje DESI, velikog projekta koji mapira raspored galaksija i drugih udaljenih kozmičkih objekata, otvorili su uzbudljivu mogućnost. Podaci su pokazali naznake da se tamna energija možda mijenja s crvenim pomakom, odnosno kroz različita razdoblja povijesti svemira.
Takav rezultat bio bi iznimno važan. Ako tamna energija nije stalna, tada današnji opis svemira nije potpun. To bi promijenilo ne samo način na koji razumijemo ubrzano širenje svemira, nego i predviđanja o njegovoj dalekoj budućnosti.
Nova analiza, objavljena u časopisu Physical Review D, ne zatvara vrata mogućnosti da se tamna energija mijenja kroz vrijeme. Pokazuje, međutim, da sadašnji podaci još nisu dovoljno čisti za zaključak koji bi promijenio sliku svemira.
Kozmolozi su provjerili što se događa s mjerenjima udaljenosti
Samsuzzaman Afroz i Suvodip Mukherjee s Instituta Tata za temeljna istraživanja u Mumbaiju usredotočili su se na pitanje koliko su pouzdani skupovi podataka iz kojih se izvode zaključci o tamnoj energiji.
U kozmologiji se udaljenosti ne mogu mjeriti izravno. Znanstvenici zato koriste različite kozmičke pokazatelje. Među najvažnijima su udaljene supernove, čiji sjaj pomaže u određivanju kozmičkih udaljenosti, te barionske akustične oscilacije, poznate kao BAO.
BAO su trag vrlo ranog svemira. Nastale su iz akustičnih valova koji su se širili kroz vruću plazmu u prvim fazama nakon Velikog praska. Ti su valovi ostavili prepoznatljiv uzorak u rasporedu obične materije, a danas ga znanstvenici vide u velikoj raspodjeli galaksija.
BAO zato služe kao kozmološko mjerilo. U kombinaciji sa supernovama pomažu rekonstruirati kako se svemir širio u različitim razdobljima. No ta usporedba ima osjetljivo mjesto: različiti načini mjerenja udaljenosti moraju biti međusobno usklađeni prema temeljnoj relaciji koja vrijedi u okviru opće relativnosti.
Ta se relacija naziva kozmička dualnost udaljenosti. Povezuje dva načina određivanja udaljenosti u svemiru: jedan koji se temelji na prividnom sjaju objekta i drugi koji se temelji na njegovoj prividnoj veličini. Ako se u toj vezi pojavi i malo odstupanje, zaključak o ponašanju tamne energije može se pomaknuti.
Sitno odstupanje može izgledati kao znak nove fizike
Afroz i Mukherjee pokazali su da se podaci supernova i DESI-ja uglavnom slažu s očekivanom relacijom udaljenosti. Ipak, slaganje nije savršeno. Postoji mali nesklad.
Na prvi pogled to ne zvuči važno. No u kozmologiji se veliki zaključci često izvode iz vrlo sitnih razlika u podacima. Kada se pokušava odrediti ponaša li se tamna energija kao stalna kozmološka konstanta ili se mijenja tijekom kozmičke povijesti, i malo odstupanje može promijeniti tumačenje.
Prema novoj analizi, taj se nesklad povezuje s pomakom parametara koji opisuju tamnu energiju. Signal koji izgleda kao promjena tamne energije mogao bi zato dijelom nastati iz načina na koji se kombiniraju različiti skupovi podataka.
To nije dokaz da je DESI pogriješio. Nije ni dokaz da se tamna energija ne mijenja. Zaključak je oprezniji: sadašnji trag možda nije dovoljno čist da bi se proglasilo otkriće nove fizike.
Veliko pitanje ostaje bez konačnog odgovora
Tamna energija i dalje je jedna od najtežih zagonetki moderne znanosti. Znamo da se svemir ubrzano širi, ali ne znamo što točno uzrokuje to ubrzanje. Zbog toga svaka naznaka da se tamna energija mijenja privlači veliku pozornost.
Nova analiza pokazuje koliko su takvi zaključci osjetljivi. Prije nego što se promjenjiva tamna energija proglasi stvarnim svojstvom svemira, znanstvenici moraju biti sigurni da signal ne dolazi iz sitnih razlika između metoda mjerenja.
U idućim godinama kozmologija će raspolagati još većim skupovima podataka. Oni bi mogli jasnije pokazati mijenja li se tamna energija ili je riječ o učinku koji nastaje u obradi i usporedbi mjerenja.
Za sada najvažnije pitanje ostaje otvoreno. Svemir se ubrzano širi, tamna energija ostaje nepoznata, a dokaz da se mijenja tijekom kozmičke povijesti još nije dovoljno čvrst.
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.
Izvori i publikacija
Hint toward an inconsistency between BAO and supernovae datasets: The evidence of redshift evolving dark energy from DESI DR2 is absent
DOI: 10.1103/k59d-l795
Časopis / izvor: Physical Review D
