Примамлив „намек“, че астрономите са сгрешили изцяло тъмната енергия

В четвъртък астрономите, които провеждат това, което описват като най-голямото и най-прецизно изследване досега в историята на Вселената обявиха, че може да са открили голям пропуск в разбирането си за тъмната енергия, мистериозната сила, която ускорява разширяването на космоса.

Тъмната енергия се приемаше за постоянна сила във Вселената, както в момента, така и през цялата космическа история. Но новите данни предполагат, че той може да бъде по-променлив, да става по-силен или по-слаб с течение на времето, да се обръща или дори да избледнява.

„Както би казал Байдън, това е B.F.D., “, каза Адам Рийс, астроном от университета Джон Хопкинс и Научния институт за космически телескопи в Балтимор. Той сподели Нобеловата награда по физика за 2011 г. с двама други астрономи за откриването на тъмната енергия, но не участва в това ново изследване. „Това може да е първата истинска следа, която сме получили за природата на тъмната енергия от 25 години“, каза той.

Това заключение, ако бъде потвърдено, може да освободи астрономите - и останалите от нас - от дългогодишно, мрачно предсказание за крайната съдба на Вселената. Ако работата на тъмната енергия беше постоянна във времето, тя в крайна сметка щеше да раздалечи всички звезди и галактики толкова далече една от друга, че дори атомите биха били разкъсани, отнемайки от Вселената целия живот, светлина, енергия и мисъл и обричайки я на вечна случай на космическото дрънкане. Вместо това, изглежда, тъмната енергия е в състояние да промени курса и да насочи космоса към по-богато бъдеще.

„Досега виждаме основно съгласие с нашия най-добър модел на Вселената, но също така виждаме някои потенциално интересни разлики, които биха могли да показват, че тъмното енергията се развива с времето“, каза Майкъл Леви, директор на DESI, в изявление, издадено от Националната лаборатория на Лорънс Бъркли, която управлява проекта.

Екипът на DESI не е очаквал да удари мръсотия толкова скоро, Натали Паланк-Делабруйл, астрофизик в лабораторията на Лорънс Бъркли и говорител на проекта, каза в интервю. Първата година резултатите бяха предназначени просто да потвърдят вече известното, каза тя: „Мислехме, че основно ще валидираме стандартния модел.“

Но неизвестното скочи на тях.

Когато учените комбинираха картата си с други космологични данни, те бяха изненадани да открият, че тя не съвпада съвсем с иначе надеждния стандартен модел на Вселената , което предполага, че тъмната енергия е постоянна и непроменлива. Различната тъмна енергия пасва по-добре на точките с данни.

„Това със сигурност е нещо повече от любопитство“, каза д-р Паланк-Делабруй. „Бих го нарекъл намек. Да, все още не е доказателство, но е интересно.“

Но космолозите приемат този намек много сериозно.

Уенди Фрийдман, астрофизик от Чикагския университет, който ръководи усилията за измерване на разширяването на Вселената, похвали новото проучване като „превъзходни данни“. Резултатите, каза тя, „отварят потенциала за нов прозорец към разбирането на тъмната енергия, доминиращият компонент на Вселената, който остава най-голямата мистерия в космологията. Доста вълнуващо.“

Майкъл Търнър, почетен професор в Чикагския университет, който измисли термина „тъмна енергия“, каза в имейл: „Докато комбинирането на набори от данни е трудно и това са ранни резултати от DESI, възможното доказателство, че тъмната енергия не е постоянна, е най-добрата новина, която съм чувал, откакто космическото ускорение беше твърдо установено преди повече от 20 години.“

Тъмната енергия влезе в разговора през 1998 г., когато две конкуриращи се групи астрономи, включително д-р Рийс, откриха, че разширяването на Вселената се ускорява, а не забавя, както повечето астрономи очакваха. Първоначалните наблюдения изглежда подсказват, че тази тъмна енергия действа точно като прочут фактор на измислица — обозначен с гръцката буква Ламбда — който Айнщайн е вмъкнал в своите уравнения, за да обясни защо Вселената не се е сринала от собствената си гравитация. По-късно той го нарече най-големия си гаф.

Но може би е проговорил твърде рано. Както е формулирано от Айнщайн, ламбда е свойство на самото пространство: колкото повече пространство е имало, докато вселената се е разширявала, толкова повече е имало тъмна енергия, натискайки все по-силно и в крайна сметка водеща до неуспешно бъдеще без светлина.

Тъмната енергия зае своето място в стандартния модел на Вселената, известен като L.C.D.M., съставен от 70 процента тъмна енергия (Ламбда), 25 процента студена тъмна материя (асортимент от бавно движещи се екзотични частици) и 5 процента атомна материя. Досега този модел е бил повреден, но не и счупен от новия космически телескоп Джеймс Уеб. Но какво ще стане, ако тъмната енергия не е постоянна, както предполага космологичният модел?

Въпросът е параметър, наречен w, който е мярка за плътността или силата на тъмна енергия. Във версията на Айнщайн за тъмната енергия това число остава постоянно, със стойност –1, през целия живот на Вселената. Космолозите използват тази стойност в своите модели през последните 25 години.

Но тази версия на тъмната енергия е просто най-простата. „С DESI сега постигнахме прецизност, която ни позволява да надхвърлим този прост модел,” каза д-р Паланк-Делабруй, „за да видим дали плътността на тъмната енергия е постоянна във времето или има някои колебания и еволюция с време.”

Проектът DESI, който се разработва 14 години, е предназначен да тества постоянството на тъмната енергия чрез измерване на това колко бързо се разширява Вселената в различни моменти от минало. За да направят това, учените оборудваха телескоп в Националната обсерватория Кит Пийк с 5000 оптични детектора, които могат да извършват спектроскопия на толкова много галактики едновременно и да установяват колко бързо се отдалечават от Земята.

Като мярка за разстояние изследователите са използвали неравности в космическото разпределение на галактиките, известни като барионни акустични трептения. Тези неравности са били отпечатани в космоса от звукови вълни в горещата плазма, изпълнила Вселената, когато тя е била само на 380 000 години. Тогава неравностите бяха с диаметър половин милион светлинни години. Сега, 13,5 милиарда години по-късно, Вселената се е разширила хиляда пъти и неравностите — които сега са с диаметър 500 милиона светлинни години — служат като удобни космически измервателни пръчици.

Учените от DESI разделиха последните 11 милиарда години космическа история на седем периода от време. (Вселената е на 13,8 милиарда години.) За всяка от тях те измерват размера на тези неравности и колко бързо галактиките в тях се отдалечават от нас и една от друга.

Когато изследователите събраха всичко това, те откриха, че обичайното предположение - постоянна тъмна енергия - не работи, за да опише разширяването на Вселената. Галактиките през последните три епохи изглеждаха по-близо, отколкото би трябвало, което предполага, че тъмната енергия може да се развива с времето.

„И ние наистина виждаме намек че свойствата на тъмната енергия няма да съответстват на проста космологична константа“, а вместо това може да „имат някои отклонения“, каза д-р Паланк-Делабруй. „И това е първият път, когато имаме това.“ Но тя отново подчерта: „Все още не бих го нарекла доказателство. Твърде, твърде слабо е.”

Времето и повече данни ще разкажат съдбата на тъмната енергия и на изпитания в битки модел на Вселената на космолозите

“L.C.D.M. се подлага на своите стъпки чрез прецизни тестове, идващи към него от всички посоки“, каза д-р Търнър. „И се справя добре. Но когато всичко се вземе заедно, започва да изглежда, че нещо не е наред или нещо липсва. Нещата не си пасват идеално. И DESI е последната индикация.“

Dr. Ries от Johns Hopkins, който има ранен поглед върху резултатите от DESI, отбеляза, че „намекът“, ако бъде потвърден, може да извади килима от други космологични измервания, като възрастта или размера на Вселената. „Този ​​резултат е много интересен и трябва да го приемем сериозно“, пише той в имейла си. „Иначе защо иначе правим тези експерименти?“

Последвайте ни в