Czy rozprzestrzenianie się wszechświata zwalnia?

Powszechnie uważano, że nasz wszechświat rozszerza się w coraz szybszym tempie. Ale czy mogliśmy się mylić? Tak twierdzi grupa naukowców z Korei Południowej w nowym artykule, ale inni naukowcy mają poważne obiekcje co do tej pracy.

Nasz wszechświat rozszerza się od Wielkiego Wybuchu 13,8 miliarda lat temu. Kilka dowodów, w tym obserwacje odległych umierających gwiazd (tzw. supernowych typu 1a), sugerowało, że to rozszerzenie jest przyśpieszone. Jedną z głównych teorii dotyczących napędzania tego przyspieszenia jest tajemnicza siła zwana ciemną energią, odkrycie której zostało nagrodzone Nagrodą Nobla w dziedzinie fizyki w 2011 roku.

Young-Wook Lee z Uniwersytetu Yonsei w Korei Południowej i jego koledzy twierdzą teraz, że to może być błąd. Supernowe typu 1a powstają, gdy zrelikwia jądra gwiazdy, podobnej do naszego Słońca, znanej jako biały karzeł, eksploduje w układzie binarnym. Astronomowie używają tych tzw. „świec standardowych” jako wiarygodnych pomiarów odległości we wszechświecie, ponieważ są one uważane za jednorodnie jasne.

Ale Lee i jego zespół twierdzą, że jasność silnie różni się w zależności od wieku gwiazd, na podstawie analizy 300 galaktyk gospodarzy. Sugerują, że powoduje to, że odległe supernowe wydają się ciemniejsze z powodu przyspieszonego rozszerzenia wszechświata, ale po uwzględnieniu tego „uprzedzenia wiekowego” przyspieszone rozszerzenie wszechświata znika.

Zamiast tego, Lee twierdzi, że ich wyniki wskazują, że rozszerzenie wszechświata zaczęło zwalniać 1,5 miliarda lat temu, a nawet może się odwrócić w przyszłości, w scenariuszu, którego astronomowie nazywają „wielkim chrupnięciem”, w którym wszechświat mógłby zakończyć się w odwrotnym Wielkim Wybuchu. Wcześniej, mówi, „wielkie chrupnięcie było wykluczone. Ale teraz jest to możliwe.”

Adam Reiss z Instytutu Naukowego Kosmicznego w USA, jeden z laureatów Nagrody Nobla w dziedzinie fizyki w 2011 roku, nie zgadza się z tym twierdzeniem, wskazując na wcześniejsze prace grupy z 2020 roku, które zostały obalone. „Nowa praca tej samej grupy powtarza argumenty z niewielkimi zmianami” – mówi, zauważając, że dokonywanie pomiarów wieku gwiazd dla supernowych typu 1a na duże odległości jest bardzo trudne. Twierdzi, że zespół Lee użył średniego wieku gwiazd pochodzącego z galaktyki gospodarza. „Teoria opierająca się na tym jest słaba z powodu braku pewności dotyczącej tego, jak [gwiazda] się tworzy” – mówi Reiss.

Mówi Mark Sullivan z Uniwersytetu w Southampton, że znane są problemy związane z tym, jak wiek wpływa na jasność supernowych typu 1a we wszechświecie, ale są one już uwzględnione w pomiarach ciemnej energii. 'Jestem bardzo sceptyczny, że doprowadzi to do zwalniającego się wszechświata” – mówi.

Spodziewane obserwacje z Obserwatorium Rubin w Chile mają znacząco zwiększyć liczbę znanych supernowych typu 1a we wszechświecie, z tysięcy skatalogowanych dzisiaj do dziesiątek tysięcy. To pozwoli nam „odwzorować historię ekspansji” wszechświata znacznie dalej wstecz w czasie – mówi Sullivan, co potencjalnie wykluczy twierdzenia zespołu Lee.

Dokładna natura ciemnej energii pozostaje jednak tajemnicza. Wyniki z tego roku z przeglądu Instrumentu Spektroskopijnego Ciemnej Energii (DESI) sugerują, że ciemna energia może nie być stałą siłą, ale mogłaby zmieniać się w czasie. Chociaż nie oznaczałoby to, że wszechświat zwalnia teraz, mogłoby sugerować, że tempo ekspansji zmieniło się w historii wszechświata.

„Wskaźnik bardziej wskazuje na to, że ciemna energia jest jakimś rodzajem dynamicznej rzeczy, a nie stałą kosmologiczną” – mówi Ed Macaulay z Uniwersytetu Queen Mary w Londynie. „Dokładnie jaka to jest, uważam, że jest to bardzo interesujące pytanie.”