Jedna od temeljnih tvrdnji moderne kozmologije ponovno je predmet spora. Istraživači sa Sveučilišta Yonsei tvrde da dob zvijezda iz kojih nastaju supernove tipa Ia može utjecati na mjerenja prema kojima se svemir širi sve brže.
Njihova nova analiza ne dovodi u pitanje činjenicu da se svemir širi, nego zaključak da se njegovo širenje danas ubrzava. Autori osporavaju nedavno istraživanje koje je taj zaključak branilo i tvrde da je u njemu podcijenjena veza između starosti supernova i njihove standardizirane svjetline.
Riječ je o stručnom sporu koji još nije zaključen. Većina kozmologa ubrzano širenje i dalje smatra najboljim objašnjenjem ukupnog skupa opažanja, no Yonseijev tim upozorava da način obrade supernova može promijeniti rezultat dovoljno da utječe na naše razumijevanje tamne energije.
Supernove kao kozmički mjerači udaljenosti
Supernove tipa Ia nastaju eksplozijom bijelih patuljaka. Njihov najveći sjaj nije uvijek jednak, ali se može standardizirati prema obliku svjetlosne krivulje i boji. Zato astronomima služe kao svojevrsni kozmički mjerači udaljenosti.
Kada astronomi usporede procijenjenu svjetlinu supernove s količinom svjetlosti koja stiže do Zemlje, mogu odrediti njezinu udaljenost. Usporede li zatim tu udaljenost s crvenim pomakom galaksije u kojoj je eksplodirala, dobivaju podatak o tome kako se širenje svemira mijenjalo tijekom njegove povijesti.
Upravo su takva mjerenja krajem 1990-ih pokazala da se širenje svemira ubrzava. Otkriće je 2011. nagrađeno Nobelovom nagradom za fiziku, a nepoznati uzrok ubrzanja nazvan je tamnom energijom. Supernove su otad ostale jedan od najvažnijih alata moderne kozmologije.
Starost zvjezdanih populacija može promijeniti rezultat
Problem je u tome što na opaženu svjetlinu supernove mogu utjecati i svojstva njezina okruženja. Među njima su kemijski sastav zvijezda, prašina u galaksiji te starost zvjezdane populacije iz koje je nastao bijeli patuljak. Ako se ti učinci ne odvoje dovoljno precizno, astronomi mogu pogrešno procijeniti udaljenost supernove.
Yonseijev tim već je ranije izvijestio da su standardizirane supernove iz mlađih zvjezdanih populacija u prosjeku nešto slabijeg sjaja od onih iz starijih populacija. Budući da u dalekom, ranijem svemiru češće promatramo mlađe galaksije, taj bi se učinak mogao zamijeniti dijelom signala koji se pripisuje ubrzanom širenju.
Druga skupina istraživača odgovorila je da je ta dobna razlika precijenjena. Prema njihovu tumačenju, starost zvijezde koja je eksplodirala ne mora pratiti prosječnu starost cijele galaksije. Kada se to uzme u obzir, tvrdili su, korekcija postaje premala da bi ozbiljno ugrozila zaključak o ubrzanom širenju.
Zašto se dvije analize razilaze
Nova analiza usredotočena je na način na koji je izmjerena veza između starosti zvjezdanih populacija i standardizirane svjetline supernova. Osporavano istraživanje spojilo je supernove s crvenim pomacima od približno 0,04 do 0,42. U tom se rasponu prosječna starost zvijezda u njihovim galaksijama mijenja za oko tri milijarde godina.
Autori smatraju da je tako širok raspon prikrio dio dobnog učinka. Kada se u istu usporedbu uključe supernove iz različitih razdoblja kozmičke povijesti, promjena prosječne starosti njihovih galaksija preklapa se s vezom koju istraživači pokušavaju izmjeriti. Rezultat je, tvrde, umjetno oslabljena povezanost između dobi i svjetline.
U radu osporavaju i način na koji je prethodna analiza uračunala utjecaj prašine. Model bi, prema njihovu tumačenju, zahtijevao da se prigušenje svjetlosti mijenja s masom galaksije suprotno trendu zabilježenom u velikim uzorcima galaksija.
Ključ njihove računice ipak je jednostavan. Ako je razlika u starosti između obližnjih i udaljenih supernova manja nego što se prije pretpostavljalo, veza između starosti i svjetline mora biti razmjerno izraženija. Jedan se učinak zato velikim dijelom poništava drugim, pa konačna korekcija ostaje dovoljno velika da promijeni kozmološki zaključak.
Novi podaci trebali bi razriješiti spor
Ova analiza ne predstavlja novo mjerenje ubrzavanja ili usporavanja svemira. Ona pokazuje da se isti podaci o supernovama mogu različito protumačiti ovisno o tome kako se procjenjuje starost njihovih zvijezda i uklanja utjecaj galaktičke prašine.
To ne znači da je standardni kozmološki model opovrgnut. Ubrzano širenje ne temelji se samo na supernovama, nego na zajedničkom tumačenju više skupova podataka, uključujući kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje i barionske akustične oscilacije. Novi rad ipak pokazuje da jedna od najvažnijih metoda još ima sustavne pogreške koje treba pouzdanije odrediti.
Yonseijev tim predlaže izravniji test: usporediti supernove koje se nalaze u podjednako mladim galaksijama na različitim udaljenostima. Time bi se dob zvjezdanih populacija prestala mijenjati zajedno s crvenim pomakom. Mnogo veći uzorci supernova koje će prikupiti Opservatorij Vera C. Rubin trebali bi omogućiti upravo takvu provjeru.
