Μια ανατρεπτική μελέτη που δημοσιεύτηκε στις Monthly Notices of the Royal Astronomical Society αμφισβητεί μια από τις πιο θεμελιώδεις παραδοχές της σύγχρονης Κοσμολογίας: ότι το Σύμπαν διαστέλλεται με ολοένα και μεγαλύτερη ταχύτητα. Σύμφωνα με την ερευνητική ομάδα του καθηγητή Young-Wook Lee από το Yonsei University στη Νότια Κορέα, η επιτάχυνση αυτή μπορεί να έχει ήδη σταματήσει και το Σύμπαν να βρίσκεται πια σε φάση επιβράδυνσης.
Αν επιβεβαιωθεί, η ανακάλυψη αυτή θα μπορούσε να προκαλέσει μια κοσμολογική επανάσταση, αλλάζοντας ριζικά την κατανόησή μας για τη Σκοτεινή Ενέργεια, τη «δύναμη» που υποτίθεται ότι οδηγεί την επιτάχυνση της διαστολής. Θα μπορούσε επίσης να προσφέρει λύση σε μια από τις πιο επίμονες διαμάχες της Σύγχρονης Φυσικής, τη λεγόμενη ένταση Hubble, τη διαφωνία μεταξύ διαφορετικών μετρήσεων του ρυθμού διαστολής του Σύμπαντος.
«Η έρευνά μας δείχνει ότι το Σύμπαν έχει ήδη εισέλθει σε μια φάση επιβραδυνόμενης διαστολής στη σημερινή εποχή και ότι η σκοτεινή ενέργεια εξελίσσεται πολύ πιο γρήγορα απ’ ό,τι πιστεύαμε μέχρι τώρα», εξηγεί ο καθηγητής Lee. Αν αυτό επαληθευτεί, θα πρόκειται για τη μεγαλύτερη αλλαγή παραδείγματος στην κοσμολογία από την ανακάλυψη της Σκοτεινής Ενέργειας πριν από 27 χρόνια.
Μέχρι σήμερα, το επικρατέστερο μοντέλο – γνωστό ως ΛCDM – βασιζόταν στην υπόθεση ότι η Σκοτεινή Ενέργεια είναι σταθερή και λειτουργεί ως μια αντιβαρυτική δύναμη που ωθεί τους γαλαξίες να απομακρύνονται με ολοένα μεγαλύτερη ταχύτητα. Η ιδέα αυτή γεννήθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1990, όταν μετρήσεις υπερκαινοφανών τύπου Ia αποκάλυψαν ότι οι μακρινοί γαλαξίες φαινόταν να απομακρύνονται πιο γρήγορα από ό,τι θα επέτρεπε η βαρύτητα, μια ανακάλυψη που τιμήθηκε με το Νόμπελ Φυσικής το 2011.
Η νέα έρευνα από το Yonsei University έρχεται να αμφισβητήσει το ίδιο το θεμέλιο αυτής της θεωρίας. Οι υπερκαινοφανείς τύπου Ia, που χρησιμοποιούνται ως «τυπικά κεριά» για τη μέτρηση κοσμικών αποστάσεων, φαίνεται πως δεν είναι τόσο αξιόπιστες όσο θεωρούσαμε.
Η ομάδα του Lee ανακάλυψε ότι η φωτεινότητα των εκρήξεων εξαρτάται από την ηλικία των αστέρων που τις προκαλούν. Συγκεκριμένα, οι υπερκαινοφανείς από νεότερα αστρικά συστήματα φαίνονται πιο αμυδροί, ενώ εκείνοι από παλαιότερα συστήματα εμφανίζονται φωτεινότεροι. Αναλύοντας δεδομένα από 300 γαλαξίες, οι ερευνητές επιβεβαίωσαν αυτό το “φαινόμενο ηλικίας” με ποσοστό βεβαιότητας 99,999%.
Η διαπίστωση αυτή σημαίνει πως μέρος της “εξασθένισης” του φωτός που αποδίδαμε στην επιτάχυνση της διαστολής μπορεί στην πραγματικότητα να οφείλεται σε διαφορές στη σύσταση των άστρων και όχι στην ίδια την εξέλιξη του Σύμπαντος.
Όταν οι ερευνητές διόρθωσαν τα δεδομένα λαμβάνοντας υπόψη αυτή τη μεροληψία, τα αποτελέσματα έπαψαν να ταιριάζουν με το κλασικό μοντέλο ΛCDM. Αντίθετα, ευθυγραμμίστηκαν με μια νεότερη θεωρητική προσέγγιση που υποστηρίζεται από το έργο του Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI).
Το μοντέλο DESI βασίζεται σε παρατηρήσεις των λεγόμενων βαρυονικών ακουστικών ταλαντώσεων (BAO) αρχαία «ηχητικά κύματα» που αποτυπώθηκαν μετά το Big Bang, καθώς και στα δεδομένα της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου (CMB). Και τα δύο αυτά σύνολα παρατηρήσεων υποδεικνύουν πως η Σκοτεινή Ενέργεια δεν είναι σταθερή, αλλά μειώνεται και μεταβάλλεται με την πάροδο του χρόνου.
Όταν τα δεδομένα από υπερκαινοφανείς τύπου Ia διορθώθηκαν και συνδυάστηκαν με τις μετρήσεις BAO και CMB, η εικόνα που προέκυψε ήταν σαφής: το Σύμπαν φαίνεται να μην επιταχύνεται πλέον, αλλά να έχει ήδη εισέλθει σε φάση επιβράδυνσης.
Για να επιβεβαιώσουν την υπόθεσή τους, οι ερευνητές του Yonsei σχεδιάζουν ένα “evolution-free test”, μια ανάλυση που θα χρησιμοποιεί αποκλειστικά υπερκαινοφανείς σε γαλαξίες με αστέρες ίδιου περίπου ηλικιακού προφίλ. Σύμφωνα με τον καθηγητή Chul Chung και τον υποψήφιο διδάκτορα Junhyuk Son, τα πρώτα αποτελέσματα αυτής της μεθόδου ενισχύουν ήδη την κεντρική υπόθεση της μελέτης.
Μέσα στα επόμενα πέντε χρόνια, το Vera C. Rubin Observatory – που διαθέτει την ισχυρότερη ψηφιακή κάμερα στον κόσμο και έχει μόλις ξεκινήσει τη λειτουργία του στις Άνδεις της Χιλής – αναμένεται να ανακαλύψει πάνω από 20.000 νέους γαλαξίες με υπερκαινοφανείς. Αυτά τα δεδομένα θα επιτρέψουν εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις ηλικίας και, ίσως, την πιο καθαρή απάντηση που έχουμε ποτέ για την πραγματική φύση της κοσμικής διαστολής.
Από το Big Bang πριν από περίπου 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια, το Σύμπαν πέρασε φάσεις ταχείας διαστολής και επιβράδυνσης. Περίπου εννέα δισεκατομμύρια χρόνια μετά τη γέννησή του, οι επιστήμονες ανακάλυψαν πως η διαστολή επιταχυνόταν ξανά, αποδίδοντας αυτό το φαινόμενο στη Σκοτεινή Ενέργεια, που πιστεύεται ότι αποτελεί το 70% του Σύμπαντος.
Ωστόσο, νέα δεδομένα από το DESI και τώρα από την ομάδα του Yonsei υποδηλώνουν πως η δύναμη αυτή ίσως εξασθενεί. Αν πράγματι η Σκοτεινή Ενέργεια αλλάζει με τον χρόνο, τότε το μέλλον του Σύμπαντος θα μπορούσε να είναι πολύ διαφορετικό από ό,τι φανταζόμασταν – όχι ένα αέναα επιταχυνόμενο κενό, αλλά ένα κοσμικό σύστημα που επιβραδύνει, ίσως ακόμη και να σταματά.
[source]
