Noslēpumainā tumšā enerģija attīstās: jauni dati, iespējams, liks “pārrakstīt fizikas likumus” 0
Jauni dati no viena no plašākajiem Visuma izpētes projektiem līdz šim liecina, ka noslēpumainā tumšā enerģija varētu attīstīties, iespējams, mainot astronomu izpratni par Visuma uzbūvi, raksta CNN.
Tumšā enerģija ir jēdziens, ko zinātnieki izmanto, lai aprakstītu spēku vai enerģiju, kas paātrina Visuma izplešanos. Taču – lai gan tā veido aptuveni 70% no Visuma kopējās enerģijas – zinātnieki joprojām nezina, kas tā īsti ir, stāsta fizikas un astrofizikas profesors Mustafa Išaks-Bušaki (Mustapha Ishak-Boushaki) no Teksasas Universitātes Dalasā.
Išaks-Bušaki ir līdzpriekšsēdētājs DESI – Tumšās enerģijas spektroskopiskā instrumenta sadarbības darba grupā. Instruments, kas jau ceturto gadu pēta debesis, spēj vienlaikus novērot gaismu no 5 000 galaktiku. Kad projekts noslēgsies nākamgad, tas būs izmērījis aptuveni 50 miljonu galaktiku gaismu.
Sadarbība, kurā piedalās vairāk nekā 900 pētnieku, 19. martā publiskoja jaunākos DESI pirmo trīs gadu novērojumu datus. Starp tiem – gandrīz 15 miljonu galaktiku un kvazāru mērījumi, un kvazāri ir vieni no spožākajiem objektiem Visumā. Išaks-Bušaki bija viens no analīzes vadītājiem, un dati liecina, ka tumšā enerģija, kas iepriekš tika uzskatīta par “kosmoloģisko konstanti”, varētu uzrādīt negaidītu uzvedību un laika gaitā pat vājināties.
“Tumšās enerģijas atklāšana pirms gandrīz 30 gadiem jau bija lielākais pārsteigums manā zinātniskajā mūžā,” sacīja astronomijas profesors Deivids Vainbergs (David Weinberg) no Ohaio Štata universitātes.
“Šie jaunie mērījumi sniedz līdz šim spēcīgākos pierādījumus, ka tumšā enerģija attīstās – un tas būtu vēl viens prātu satriecošs pavērsiens mūsu izpratnē par Visuma darbību.”
Atklājumi pavicina zinātniekus tuvāk noslēpumainās tumšās enerģijas būtības atklāšanai, un tas var nozīmēt, ka būs jāmaina arī standarta Visuma darbības modelis, norāda pētnieki.
Dziļi ieskatoties Visumā
DESI instruments atrodas uz 4 metru teleskopa Nacionālajā observatorijā Kitpīkā, Arizonā. Tā 5 000 optisko šķiedru “acu” un unikālās kartēšanas spējas ļauj veidot vienu no lielākajām 3D Visuma kartēm, analizējot, kā tumšā enerģija formējusi Visumu pēdējo 11 miljardu gadu laikā.
Tā kā gaisma no galaktikām Zemei ceļo miljoniem gadu, DESI spēj “redzēt” Visumu dažādos tā attīstības posmos, sākot no senatnes līdz mūsdienām.
“DESI ir unikāls ar to, ka vienlaikus spēj novērot neatkarīgus objektus kā neviens cits instruments,” norāda fizikas profesors Džons Mustakass (John Moustakas) no Sjēnas koledžas, kurš līdzvadīja datu izlaidumu.
Jaunākie dati ietver divreiz vairāk kosmisko objektu nekā pērn prezentētie mērījumi, un jau toreiz radās pirmie mājieni, ka tumšā enerģija varētu būt mainīga.
“Mēs strādājam, lai Visums pats mums pastāsta, kā tas darbojas, un, iespējams, Visums mums saka – tas ir sarežģītāks, nekā mēs domājām,” sacīja Andrejs Kučū (Andrei Cuceu), pēcdoktorantūras pētnieks no ASV Enerģētikas departamenta Lorensa Bērklija Nacionālās laboratorijas, kas pārvalda DESI.
“Tas ir aizraujoši un sniedz lielāku pārliecību, redzot, ka dažādi pierādījumi ved vienā virzienā.”
Pieaugoši kosmiskie pierādījumi
DESI instruments spēj izmērīt to, ko zinātnieki dēvē par barionu akustisko svārstību (BAO) skalu — būtībā, kā notikumi agrīnajā Visumā atstāja nospiedumus matērijas izkārtojumā visā kosmosā. Astronomi šo skalu, kurā matērijas objekti atrodas aptuveni 480 miljonu gaismas gadu attālumā viens no otra, izmanto kā standarta “lineālu”.
“Šis atdalījuma mērogs ir kā milzīgs lineāls Visumā, kuru varam izmantot, lai mērītu attālumus. Apvienojot šos attālumus ar sarkano nobīdi (objektu attālināšanās ātrumu), mēs varam noteikt Visuma izplešanās tempu,” skaidroja Pols Martinī (Paul Martini), analīzes koordinators un astronomijas profesors Ohaio Štata Universitātē.
Mērot tumšās enerģijas ietekmi visā Visuma vēsturē, zinātnieki redz, cik dominējošs spēks tā ir bijusi.
Kad šie novērojumi tika apvienoti ar citiem Visuma gaismas mērījumiem – piemēram, no eksplodējošām zvaigznēm, gravitācijas izliektās gaismas tālajās galaktikās, un kosmisko mikroviļņu fonu (gaisma, kas nāk no Visuma pirmsākumiem) – DESI dati liecina, ka tumšās enerģijas ietekme varētu laika gaitā vājināties.
“Ja šī tendence turpināsies, tad tumšā enerģija vairs nebūs dominējošais spēks Visumā,” rakstīja Išaks-Bušaki e-pastā.
“Tādā gadījumā Visuma izplešanās pārstās paātrināties un varētu kļūt vienmērīga, vai – dažos modeļos – pat apstāties un sabrukt atpakaļ. Protams, tās ir ļoti tālas nākotnes perspektīvas, kas var prasīt miljardiem un miljardiem gadu. Es ar kosmisko paātrinājumu nodarbojos jau 25 gadus, un mana pārliecība ir – ja pierādījumi turpinās augt, kā tas šķiet ticams, tad tas būs milzīgs pavērsiens kosmoloģijā un visā fizikā.”
Noslēpuma risināšana, kas vilina jau desmitgadēm
Lai gan vēl nav pietiekamu pierādījumu, lai oficiāli paziņotu par revolucionāru atklājumu, ka tumšā enerģija attīstās un vājina, tas varētu mainīties jau tuvāko pāris gadu laikā, uzsver Išaks-Bušaki.
“Mans lielais jautājums ir – vai turpināsim redzēt pierādījumus tam, ka tumšā enerģija attīstās, līdz ar mūsu mērījumu uzlabošanos?” sacīja Martinī.
“Un, ja pierādījumi kļūs nenoliedzami, mani nākamie jautājumi būs: kā tieši tumšā enerģija attīstās? Un kādi ir visiespējamākie fiziskie skaidrojumi?”
Jaunie dati arī palīdzēs labāk izprast, kā attīstās galaktikas un melnie caurumi, kā arī tumšās matērijas būtību. Lai gan tumšā matērija nekad nav tieši novērota, zinātnieki uzskata, ka tā veido 85% no visa Visuma matērijas daudzuma.
DESI komandas zinātnieki ir apņēmības pilni uzlabot mērījumus un turpināt pētījumus.
“Lai kas arī būtu tumšā enerģija, tā noteiks mūsu Visuma nākotni,” sacīja Maikls Līvijs (Michael Levi), DESI direktors un zinātnieks Lorensa Bērklija Nacionālajā laboratorijā.
“Tas ir patiešām iespaidīgi – mēs skatāmies debesīs ar saviem teleskopiem un mēģinām atbildēt uz vienu no lielākajiem cilvēces jautājumiem.”
Jauns eksperiments, ko sauc par Spec-S5 jeb 5. posma spektroskopisko eksperimentu, varētu izmērīt vairāk nekā 10 reizes vairāk galaktiku nekā DESI, ļaujot vēl padziļinātāk pētīt tumšo enerģiju un tumšo matēriju, norāda Martinī.
“Spec-S5 izmantos teleskopus abās puslodēs, lai kartētu galaktikas visā debesu sfērā,” sacīja Pols Martinī.
“Mūs īpaši sajūsmina arī (Veras) Rubinas teleskopa iespējas pētīt supernovas, kas nodrošinās jaunu, vienotu datu kopumu Visuma izplešanās vēstures izpētei.”
Citi kosmosa observatoriji, piemēram, teleskops “Euclid” un NASA teleskops “Nancy Grace Roman”, kura palaišana plānota 2027. gadā, arī sniegs nozīmīgus mērījumus par tumšo matēriju un tumšo enerģiju tuvākajos gados, stāsta Džeisons Rodss (Jason Rhodes), novērojošais kosmologs no NASA Jet Propulsion Laboratory Pasadenā, Kalifornijā.
Rodss, kurš nav iesaistīts DESI projektā, ir ASV zinātniskais vadītājs “Euclid” projektā un galvenais pētnieks NASA tumšās enerģijas zinātnes komandā šajā misijā.
Rodss atzina, ka rezultāti ir intriģējoši, un norādīja, ka dati liecina par nelielu, bet noturīgu spriedzi starp mērījumiem no agrīnā Visuma un mūsdienu Visuma.
“Tas nozīmē, ka mūsu vienkāršākais tumšās enerģijas modelis nespēj pilnībā izskaidrot, kā novērotais agrīnais Visums varētu attīstīties līdz mūsdienu Visumam,” sacīja Rodss.
“DESI dati (kā arī citi neseni rezultāti) liecina, ka tumšās enerģijas sarežģītāks modelis ir vēlams. Tas ir patiesi aizraujoši, jo varētu nozīmēt, ka Visuma attīstību nosaka vēl nezināma fizika. DESI ir sniedzis kārdinošus rezultātus, kas var liecināt, ka nepieciešams jauns kosmoloģijas modelis.”
