A kozmológia egyik legnagyobb rejtélye, a sötét energia és az univerzum tágulásának jellege új megvilágításba került egy friss kutatás eredményei alapján. Hosszú ideje úgy hittük, hogy az univerzum tágulása egyre gyorsul, amit egy titokzatos, láthatatlan erő, a sötét energia hajt előre. Azonban a Monthly Notices of the Royal Astronomical Society legújabb számában megjelent tanulmány szerint az univerzum tágulása valójában már lassuló fázisba lépett.
A hagyományos nézet: gyorsuló univerzum és sötét energia
Az elmúlt három évtizedben az asztrofizikusok többsége elfogadta azt az elképzelést, hogy az univerzum tágulása folyamatosan gyorsul. Ezt a következtetést elsősorban a távoli galaxisok távolságának méréséből vonták le, amelyeket Ia típusú szupernóvák fényességének standardizálásával határoztak meg. Ez a felfedezés 2011-ben Nobel-díjat ért, és alapvetően formálta kozmológiai modelljeinket.
Új bizonyítékok: az univerzum lassuló tágulása?
A Yonsei Egyetem (Dél-Korea) kutatócsoportja azonban új adatokat mutatott be, amelyek megkérdőjelezik ezt a paradigmát. A vezető kutató, Professzor Young-Wook Lee elmondta: „Tanulmányunk azt mutatja, hogy az univerzum már belépett egy lassuló tágulási szakaszba, és hogy a sötét energia időben sokkal gyorsabban változik, mint korábban gondoltuk.”
A kulcs: Ia típusú szupernóvák és koruk hatása
A kutatók rámutattak arra, hogy az Ia típusú szupernóvák – melyeket eddig „standard gyertyaként” használtak – fényessége jelentősen függ az őket létrehozó csillagok korától. Fiatalabb csillagpopulációkból származó szupernóvák rendszeresen halványabbnak mutatkoznak, míg az idősebbek fényesebbek.
Ezt a hatást egy 300 galaxisból álló nagy mintán vizsgálták meg rendkívül magas, 99,999%-os biztonsági szinten. Az eredmények azt sugallják, hogy a távoli szupernóvák halványodása nem csupán kozmológiai okokra vezethető vissza, hanem jelentős szerepet játszanak benne csillagászati tényezők is.
Milyen következményekkel jár ez a korrekció?
Amikor ezt a korrekciót alkalmazták a szupernóva-adatokra, azok már nem illeszkedtek jól a hagyományos ΛCDM (lambda hideg sötét anyag) modellhez, amely egy állandó kozmológiai állandót feltételez. Ehelyett sokkal jobban megfeleltek egy időben változó sötét energiát feltételező modellnek, amelyet a Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) projekt adatai is alátámasztanak.
A DESI projekt és más adatok szerepe
A DESI egy élvonalbeli műszer, amely távoli objektumokat térképez fel annak érdekében, hogy jobban megértsük a sötét energiát. A DESI által gyűjtött baryonikus akusztikus oszcillációkra (BAO) és kozmikus mikrohullámú háttérsugárzásra (CMB) vonatkozó adatok alapján készült elemzések megerősítik azt az elképzelést, hogy a sötét energia gyengül és jelentősen változik az idő múlásával.
Paradigmaváltás előtt állhatunk
A kutatók hangsúlyozzák: ha ezek az eredmények megerősítést nyernek, akkor ez alapvető fordulatot jelentene a kozmológiában – hiszen 27 éve tartjuk magunkat ahhoz az elképzeléshez, hogy a sötét energia állandó és folyamatosan gyorsítja az univerzum tágulását.
Professzor Lee
Következő lépések: további tesztek és új obszervatóriumok
A Yonsei kutatócsoport jelenleg egy úgynevezett „evolúciómentes tesztet” végez: kizárólag fiatal csillagokat tartalmazó galaxisokból származó szupernóvákat vizsgálnak különböző vöröseltolódási tartományokban. Az első eredmények már most alátámasztják fő következtetésüket.
Ezen túlmenően idén kezdte meg tudományos működését a chilei Andokban található Vera C. Rubin Obszervatórium, amely várhatóan több mint 20 000 új szupernóva-galaxist fog felfedezni az elkövetkező öt évben. Ezek pontos kormeghatározása lehetővé teszi majd egy még robusztusabb és véglegesebb teszt elvégzését a szupernóva-kozmológiában.
Miért fontos ez az egész?
Az univerzum története során – nagyjából 13,8 milliárd évvel ezelőtt – a Nagy Bumm után kezdetben gyors tágulás zajlott le. Ezt követően azonban a gravitáció lassította ezt a folyamatot egészen addig, amíg körülbelül kilenc milliárd évvel ezelőtt újra felgyorsult. Ezt az utóbbi gyorsulást tulajdonították annak a titokzatos erőnek, amit ma sötét energiának nevezünk.
Bár ez az erő mintegy 70%-át teszi ki az univerzum összetételének, természetét még mindig nem értjük teljesen. Az új kutatás azonban arra utalhat, hogy eddig félreértettük ennek működését – ami alapjaiban változtathatja meg világegyetemről alkotott képünket.
Képek és ábrák magyarázata
- Ia típusú szupernóva: Az SN1994d példája egy ilyen típusú robbanásnak egy NGC4526 galaxisban – ezek segítettek felismerni az univerzum tágulásának jellegzetességeit.
Forrás: NASA/ESA - Hubble maradék diagram: Az ábra bemutatja az adatokat korrekció előtt és után; láthatóvá válik, hogy korrekció után nem támogatják többé a ΛCDM modellt.
Forrás: Son et al. - Lassuló univerzum ábrája: A piros vonal jelzi az új tanulmány szerinti lassult tágulást; összevetve a hagyományos modellel (fekete vonal).
Forrás: Son et al. - DARK ENERGY SPECTROSCOPIC INSTRUMENT (DESI): Egy modern eszköz távoli objektumok feltérképezésére.
Forrás: Marilyn Sargent/Berkeley Lab - Vera C. Rubin Obszervatórium: A világ legerősebb digitális kamerájával felszerelt obszervatórium Chile Andok hegységében.
Forrás: RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA
Zárszó
Egyelőre további vizsgálatok szükségesek ahhoz, hogy véglegesen megerősítsük vagy cáfoljuk ezt az új modellt. Azonban ha igaznak bizonyulnak ezek az eredmények, akkor nemcsak kozmológiai elméleteinket kell átírni – hanem mélyebb betekintést nyerhetünk abba is, hogyan működik valójában a sötét energia és milyen jövő vár ránk ebben a folyamatosan változó világegyetemben.
Forrás: https://ras.ac.uk/news-and-press/research-highlights/universes-expansion-now-slowing-not-speeding
