Rozszerzanie Wszechświata przyspiesza – czy aby na pewno?

dnia 21/10/2016

060915_cmb_timeline150

Pięć lat temu Nagroda Nobla z fizyki powędrowała do trzech astronomów za odkrycie faktu przyspieszania tempa rozszerzania się Wszechświata, którego dokonali pod koniec lat dziewięćdziesiątych.

Ich wnioski opierały się na analizie supernowych typu Ia – spektakularnych eksplozji termonuklearnych umierających gwiazd – zarejestrowanych przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a i duże teleskopy naziemne. Odkrycie to doprowadziło do upowszechnienia się idei, że Wszechświat zdominowany jest przez tajemniczą substancję zwaną „ciemną energią”, która napędza rozszerzanie się Wszechświata.

Teraz zespół naukowców pracujących pod kierownictwem prof. Subira Sarkara z Wydziału Fizyki na Uniwersytecie Oksfordzkim rzuca cień na tę podstawową koncepcję kosmologiczną. Wykorzystując do swoich prac znacznie obszerniejszy zestaw danych – katalog 740 supernowych typu Ia, co stanowi ponad dziesięciokrotność pierwotnej próbki – naukowcy znaleźli dowody  na to, że przyspieszanie może być znacznie słabsze niż wcześniej uważano, a dane są zgodne ze stałym tempem ekspansji Wszechświata. Wyniki badań opublikowano w periodyku Scientific Reports.

Profesor Sarkar, który pracuje także w Instytucie Nielsa Bohra w Kopenhadze, powiedział: „Odkrycie przyspieszania ekspansji Wszechświata nagrodzono Nagrodą Nobla, Nagrodą Grubera i nagrodą Breakthrough Prize w fizyce. Doprowadziło także do powszechnego przyjęcia idei, mówiącej o tym, że wszechświat zdominowany jest przez „ciemną energię”, która zachowuje się jak stała kosmologiczna – aktualnie jest to „standardowy model”w kosmologii.”

„Jednak teraz dysponujemy dużo większą bazą supernowych, na której możemy przeprowadzać rygorystyczną i szczegółową analizę statystyczną. Przeanalizowaliśmy najnowszy katalog 740 supernowych typu Ia – ponad dziesięciokrotnie większy od oryginalnej próbki, na której oparto oryginalne wnioski – i odkryliśmy, że dowody przyspieszania ekspansji charakteryzują się najwyżej „3 sigma”. To znacznie mniej niż standardowe 5 sigma wymagane do potwierdzenia odkrycia o fundamentalnym znaczeniu.”

Istnieją inne dane, które wydają się potwierdzać przyspieszanie ekspansji wszechświata, takie jak informacje o mikrofalowym promieniowaniu tła – słabej poświacie po Wielkim Wybuchu – zarejestrowanej przez satelitę Planck. niemniej jednak prof. Sarkar zauważa: „Wszystkie te badania nie są bezpośrednie, przeprowadzone są przy założonym modelu, a ciemna energia nie ma bezpośredniego wpływu na kosmiczne promieniowanie tła.”

„Może się okazać, że się mylimy i pozorne oznaki istnienia ciemnej energii są konsekwencją analizowania danych w ramach zbytnio uproszczonego modelu teoretycznego stworzonego w latach trzydziestych ubiegłego wieku, na długo zanim pojawiły się faktyczne dane obserwacyjne. Bardziej zaawansowany model teoretyczny uwzględniający fakt, że wszechświat nie jest jednorodny, i że wypełniająca go materia nie musi zachowywać się jak gaz doskonały – dwa główne założenia standardowej kosmologii – mogą równie dobrze tłumaczyć wszystkie obserwacje bez konieczności wprowadzania ciemnej energii.”

„Oczywiście, aby przekonać społeczność fizyków do naszej teorii niezbędne będzie znacznie więcej badań, jednak już nasze pierwsze wyniki wskazują, że kluczowy filar standardowego modelu kosmologicznego nie jest taki pewny. Mam nadzieję, że to zmotywuje naukowców do przeprowadzenia dokładniejszych analiz danych kosmologicznych oraz zainspiruje teoretyków do badania także bardziej zaawansowanych modeli kosmologicznych.”

Źródło: Nature/Scientific Reports