Tamna energija ostaje jedna od najvećih zagonetki moderne kozmologije, ali nova analiza šestogodišnjeg međunarodnog projekta Dark Energy Survey (DES) dodatno je suzila prostor mogućih odgovora. Više od 400 znanstvenika koristilo je posebno izrađenu kameru na teleskopu u Čileu kako bi snimili jednu od najdubljih i najopsežnijih karata svemira dosad, a sada su objavili završne rezultate. Oni još ne daju konačno rješenje, ali jasno pokazuju koja pitanja treba postaviti i koliko snažno tamna energija oblikuje evoluciju svemira.
Misteriozna sila koja širi svemir
Prema današnjim procjenama, svemir je star oko 13,8 milijardi godina. Nakon početnog naglog širenja u Velikom prasku, gravitacija je neko vrijeme usporavala rast svemira. No krajem devedesetih dogodilo se iznenađenje: dva neovisna tima koja su proučavala eksplozije udaljenih zvijezda tipa supernova otkrila su 1998. da se svemir prije otprilike 9 milijardi godina počeo širiti sve brže, a ne sporije.
Kako bi objasnili taj neočekivani zaokret, fizičari su uveli pojam tamne energije, nevidljive komponente koja ne svijetli i ne apsorbira svjetlost, ali djeluje kao neka vrsta kozmološke “protugravitacije”. Računi pokazuju da tamna energija čini oko dvije trećine ukupnog sadržaja svemira i da upravo ona danas dominira njegovom dinamikom.
Budući da se ne može izravno vidjeti, tamnu energiju treba proučavati neizravno, promatrajući kako se galaksije raspoređuju u prostoru i kako se svemir širi tijekom vremena. U tu je svrhu pokrenut Dark Energy Survey: američki laboratorij Fermilab izradio je iznimno osjetljivu digitalnu kameru DECam i ugradio je na teleskop Nacionalne zaklade za znanost na sjeveru Čilea. Tijekom 758 promatračkih noći DES je zabilježio podatke za oko 669 milijuna galaksija udaljenih milijardama svjetlosnih godina, pokrivajući otprilike osminu cijelog neba.
Takav jedinstven skup podataka okupio je stotine istraživača koji su, svaki sa svojim ciljevima, radili na istim promatranjima. “To je iznimno moćan pristup. U ovoj generaciji eksperimenata s tamnom energijom nitko drugi nije napravio nešto tako opsežno”, ističe Martin Crocce, jedan od koordinatora analize DES-a. Jonathan Blazek sa Sveučilišta Northeastern, suvoditelj tima za modeliranje i analizu, naglašava da je priča još daleko od završetka: “Nismo odgovorili na sva pitanja. Imamo neke naznake i bolje nego ikad znamo što bismo trebali pitati i kako to ispitivati, ali odgovore još nemamo.”
Karta svemira i nasljednici projekta
Završni rezultati projekta Dark Energy Survey ne mijenjaju iz temelja postojeću sliku svemira, ali je znatno preciziraju. Podaci se najbolje uklapaju između dviju često korištenih skupina modela tamne energije: onih koji pretpostavljaju da njezina gustoća ostaje stalna i onih koji predlažu da se s vremenom mijenja. Čak i kada zaključak djeluje “nezanimljivo”, odnosno potvrdi ranije procjene uz manju nesigurnost, to je važan korak, ističe Blazek, jer sužava prostor za radikalno drukčije scenarije.
Jedan od najvrjednijih doprinosa DES-a jest detaljna “rekonstrukcija” raspodjele tvari u svemiru. Tim je razvio naprednije metode mjerenja gravitacijskog lećenja, pojave u kojoj golemi objekti poput galaksija djeluju kao kozmička povećala. Njihova gravitacija zakrivljuje prostor pa se svjetlost još udaljenijih izvora iza njih blago savija i izobličuje. Analizom tih suptilnih promjena oblika slika, astronomi mogu izračunati koliko mase zaista ima u promatranom području.
Na taj se način ne dobiva samo karta vidljivih galaksija, nego karta cjelokupne tvari, uključujući i nevidljivu komponentu, te okvir u kojem tamna energija djeluje. “Karta koju dobivamo iz lećenja pokazuje nam stvarnu, temeljnu raspodjelu sve tvari u svemiru”, kaže Blazek. Ta “kozmološka kartografija” sada služi kao poligon za nove generacije projekata posvećenih tamnoj energiji.
Među njima je Opservatorij Vera C. Rubin u Čileu, koji će, riječima Blazeka, funkcionirati kao svojevrsni “super DES”, uz slične znanstvene ciljeve i mnoge iste istraživače. Slične ambicije imaju i svemirski teleskopi Euclid i Roman, namijenjeni preciznom mjerenju strukture svemira i njegove ekspanzije. DES se tako pretvara u svojevrsno predavanje budućim misijama: metode, alati i lekcije iz tog projekta već se ugrađuju u planove za iduća desetljeća.
Za sudionike DES-a kraj ankete znači kraj jedne faze, ali ne i kraj potrage za odgovorom na pitanje što je tamna energija. “Znanstveno gledano, stvorili smo naslijeđe koje će se sačuvati i koje nas priprema za sljedeću generaciju”, zaključuje Blazek. U tom smislu Dark Energy Survey istodobno je kraj jedne ere i početak nove, u kojoj će još osjetljiviji instrumenti pokušati osvijetliti najtamniji dio 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.
