Naukowcy odkryli oznaki zmienności ciemnej energii

Koncepcje na temat ciemnej energii, tajemniczej siły, która przyspiesza ekspansję wszechświata, mogły ulegać podstawowym zmianom w najbliższej przyszłości.

Wyniki opublikowane 19 marca w dwóch dużych projektach naukowych – narzędzie spektroskopowe Dark Energy (chociaż) i Dark Energy Survey (DES) – sugerują, że ciemna energia może nie być stała, jak wcześniej sądzono.

Od 1998 r. Astronomowie zakładali, że ciemna energia jest niezmienną stałą kosmologiczną – podstawową właściwością samej przestrzeni. Hipoteza ta została uwzględniona w standardowym modelu kosmologicznym po obserwacjach supernowań, które wykazały, że wszechświat rozszerza się przyspieszony, w przeciwieństwie do wcześniejszych oczekiwań dotyczących spowolnienia ekspansji z powodu grawitacji. Ale analiza danych projektu, która obejmowała prawie 15 milionów galaktyk i Quasari, podkreśliła pierwsze oznaki odchylenia od standardowych prognoz modelu.

„Kiedy rozpoczął się eksperyment, wszyscy spodziewali się dokładnego potwierdzenia stałej kosmologicznej, ale zaobserwowaliśmy nieoczekiwane oznaki odchylenia” – powiedziała Stephanie Juno z amerykańskiego laboratorium Noirlab, członka projektu.

Szczególnie ważne jest, aby równolegle zespół często, stosując inne metody badawcze, odkrył podobne nieprawidłowości. Istotność statystyczna uzyskanych wyników osiągnęła poziom 4,2 sigma, co oznacza prawdopodobieństwo błędu mniejszego niż jednego na milion. Aby oficjalnie uznać go za odkrycie fizyki, wymagany jest próg 5 sigma, dlatego badacze nadal gromadzą i analizują dane.
Idea zmiennej natury ciemnej energii może rozwiązać jeden z największych problemów współczesnej fizyki – kolosalną rozbieżność między teoretycznymi obliczeniami energii próżniowej a prawdziwymi obserwacjami astronomicznymi. Zgodnie z teoretycznymi prognozami fizyki kwantowej energia próżni powinna być około 10⁴⁰ razy większa niż obserwowalna siła ciemnej energii – różnica uważana przez długi czas jako jeden z najbardziej „zawstydzających” zagadek naukowych.

Jeśli ciemna energia w ogóle zmieni się z czasem, może to radykalnie wpłynąć na wizję przyszłości wszechświata. Stała ciemna energia implikuje nieskończoną przyspieszoną ekspansję, a następnie „śmierć termiczna” wszechświata w odległej przyszłości. Model dynamiczny otwiera jednak różne scenariusze od rozszerzenia spowolnienia do katastrofalnego przyspieszenia, co może prowadzić do „dużej przerwy”, gdy nie tylko galaktyki i gwiazdy, ale także same atomy.

Mustapha Ishak-boushaki, astrofizyk z Texas University, podkreślił znaczenie wskazań dotyczących zmienności ciemnej energii pochodzi z niezależnych źródeł: „Z danymi, chociaż, jak widzieliśmy światło na końcu tunelu. Istnieje nadzieja, że ​​nie jest to stałe, ale coś innego.

Pomimo obiecujących perspektyw naukowcy wzywają ostrożność w interpretacjach. „Nie zamierzamy zakopać standardowego modelu wszechświata” – mówi Jessie Muir, kosmolog z University of Cincinnati i członek projektu DES. „Jest to bardzo interesujący kierunek badań, który wymaga dodatkowych potwierdzeń”.

Projekt, chociaż będzie trwał do 2026 r., Aby stworzyć mapę 50 milionów kosmicznych obiektów. Równolegle wprowadzono nowe narzędzia badawcze-badanie LSST obserwatorium Vera Rubin i Nancy Grace Roman Space Telescope, które pomogą uzyskać dodatkowe dane na temat czasu struktury i charakteru ciemnej energii.

Jeśli potwierdzi się hipoteza dotycząca dynamicznej natury ciemnej energii, fizycy będą musieli opracować nowe modele teoretyczne – od zmodyfikowanych teorii grawitacji po dynamiczne pól energii, które ewoluują w czasie.

Może to stać się jedną z najważniejszych zmian w zrozumieniu podstawowych właściwości wszechświata w ostatnich dziesięcioleciach.