Desetljećima astronomi vjeruju da tamna tvar i tamna energija čine većinu svemira. No novo istraživanje sugerira da možda uopće ne postoje. Umjesto toga, ono što doživljavamo kao tamnu tvar i tamnu energiju mogla bi biti posljedica prirodnih sila svemira koje se postupno slabe kako on stari.
Studiju predvodi Rajendra Gupta, izvanredni profesor na Odsjeku za fiziku Sveučilišta u Ottawi. U radu se tvrdi da, ako se temeljne jačine prirodnih sila (poput gravitacije) mijenjaju tijekom vremena i prostora, one mogu objasniti neobične pojave koje opažamo, od razvoja i rotacije galaksija do načina na koji se svemir širi.
Propitivanje ustaljenih koncepata
“Sile svemira u prosjeku postaju slabije kako se svemir širi”, objašnjava profesor Gupta. “To slabljenje čini da izgleda kao da postoji tajanstveni potisak koji ubrzava širenje svemira, što se obično pripisuje tamnoj energiji. No na razini galaksija i skupova galaksija, varijacije tih sila unutar gravitacijski vezanih područja proizvode dodatnu gravitaciju, što se smatra učincima tamne tvari. Ti fenomeni mogli bi biti samo iluzija, koja proizlazi iz promjenjivih konstanti koje određuju jačinu sila.”
Gupta dodaje da postoje dva potpuno različita fenomena koja standardni model objašnjava pomoću tamne tvari i tamne energije. “Prvi se odnosi na kozmičku skalu, veću od 600 milijuna svjetlosnih godina, uz pretpostavku da je svemir homogen i jednak u svim smjerovima. Drugi je na astrofizičkoj skali, gdje je svemir vrlo ‘neravan’ i ovisan o smjeru. U standardnom modelu za ta se dva slučaja koriste različite jednadžbe. Naš model jedini ih objašnjava istom jednadžbom, bez potrebe za tamnom tvari i tamnom energijom.”
“Ono što je uzbudljivo jest da ovim pristupom možemo objasniti opažanja poput rotacije galaksija, grupiranja galaksija pa čak i savijanja svjetlosti oko masivnih objekata, bez pretpostavke da se negdje skriva nevidljiva tvar. Sve se može svesti na to da se konstante prirode mijenjaju kako svemir stari i postaje neujednačen”, zaključuje Gupta.
Novi model na astrofizičkoj skali
Prošle je godine Gupta osporio postojanje tamne tvari na kozmološkoj skali, a u novom se radu, na astrofizičkoj razini, usredotočio na rotacijske krivulje galaksija.
U novom modelu uveden je parametar označen s α, koji nastaje kada se pretpostavi da se spregnute konstante s vremenom mijenjaju. U gravitacijskim jednadžbama α djeluje kao dodatna ‘komponenta’ koja stvara učinke nalik onima koje astronomi inače pripisuju tamnoj tvari i tamnoj energiji.
Na kozmičkoj skali α se tretira kao konstanta, određena primjerice iz podataka o supernovama. No na lokalnoj, astrofizičkoj razini, unutar pojedine galaksije, raspodjela standardne materije (crne rupe, zvijezde, planeti, plin) drastično varira. Zbog toga i α varira, pa dodatni gravitacijski učinak ovisi o tome gdje se ta materija nalazi. Nova teorija tako predviđa da u regijama s većom količinom standardne materije dodatna gravitacija slabi, dok u područjima s manjom gustoćom postaje izraženija.
Za razliku od uobičajenih modela koji pretpostavljaju halo od tamne tvari oko galaksija, ovdje dodatnu gravitaciju stvara parametar α. Na taj se način objašnjavaju opažene ‘ravne rotacijske krivulje’, činjenica da se zvijezde u vanjskim dijelovima galaksija kreću brže nego što bi se očekivalo samo iz količine vidljive materije.
Posljedice za astronomiju
Prema Gupti, ovaj pristup mogao bi riješiti neke od najvećih zagonetki u astronomiji. “Godinama pokušavamo objasniti kako su se galaksije u ranom svemiru tako brzo formirale i postale masivne. U našem modelu nema potrebe za egzotičnim česticama niti za kršenjem zakona fizike. Vrijeme svemira jednostavno se rasteže, gotovo udvostručujući njegovu starost i otvarajući prostor za sve što opažamo.“
Takav produženi vremenski okvir formiranja zvijezda i galaksija olakšava objašnjenje kako su složene strukture, poput galaksija i crnih rupa, mogle nastati tako rano u povijesti svemira.
Ova teorija mogla bi temeljito promijeniti naše shvaćanje kozmosa. Čak sugerira da potraga za česticama tamne tvari, na što su znanstvenici potrošili desetljeća i milijarde dolara, možda uopće nije potrebna. Čak i ako bi egzotične čestice bile eksperimentalno pronađene, morale bi činiti oko šest puta veću masu od standardne materije.
“Ponekad je najjednostavnije objašnjenje i najbolje. Možda najveće tajne svemira nisu ništa drugo nego trikovi koje nam nameću promjenjive konstante prirode”, zaključuje profesor Gupta.
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.
