Kosmolodzy i fizycy z Instytutu Fizyki Teoretycznej Rosyjskiej Akademii Nauk zasugerowali, że rozbieżności w tempie ekspansji Wszechświata, obliczonym na podstawie eksplozji supernowych i „echa” Wielkiego Wybuchu, można wytłumaczyć faktem, że ciemna energia jest niestabilna i stopniowo zamienia się w ciemną materię, zgodnie z artykułem opublikowanym w czasopiśmie MNRAS.
„Jeśli Einstein ma 100% racji, ciemna energia jest niezmienna i wieczna. Ale co, jeśli on ma tylko, powiedzmy, 99,99% racji? W naturze jest tak dużo ciemnej energii, że gdyby nawet niewielka jej część w ciągu 14 miliardów lat, które minęły od Wielkiego Wybuchu, rozpadła się na znane cząstki elementarne, w tym fotony, byłaby kolosalnym nowym źródłem energii użytecznej dla ludzkości. - mówi Aleksiej Starobinski z ITF RAS, którego słowa cytuje służba prasowa instytutu.
Mroczne czyny wszechświata
W 1929 roku słynny astronom Edwin Hubble udowodnił, że nasz Wszechświat nie stoi w miejscu, ale stopniowo rozszerza się, obserwując ruch galaktyk oddalonych od nas. Pod koniec XX wieku astrofizycy odkryli, obserwując supernowe typu I, że nie rozwijała się ona ze stałą prędkością, ale z przyspieszeniem. Powodem tego, jak sądzą dziś naukowcy, jest „ciemna energia” - tajemnicza substancja działająca na materię jako rodzaj „antygrawitacji”.
W czerwcu 2016 r. Laureat Nagrody Nobla Adam Reiss i jego współpracownicy, którzy odkryli to zjawisko, obliczyli dokładne tempo rozszerzania się dzisiejszego Wszechświata przy użyciu zmiennych cefeid w pobliskich galaktykach, a odległość do której można obliczyć z bardzo dużą precyzją.
To udoskonalenie przyniosło niezwykle nieoczekiwany wynik - okazało się, że dwie galaktyki, oddalone od siebie o około 3 miliony lat świetlnych, rozpraszają się z prędkością około 73 kilometrów na sekundę. Taka liczba jest zauważalnie wyższa niż dane uzyskane za pomocą teleskopów orbitalnych WMAP i Planck - 69 kilometrów na sekundę i nie można jej wytłumaczyć naszymi wyobrażeniami o naturze ciemnej energii i mechanizmie narodzin Wszechświata.
Te rozbieżności skłoniły naukowców, w tym akademika Starobinsky'ego, do rozważenia dwóch możliwych sposobów wyjaśnienia tej anomalii. Z jednej strony jest całkiem możliwe, że pomiary Plancka lub Riesza i jego współpracowników są błędne lub niepełne. Z drugiej strony, jest całkiem dopuszczalne, że właściwości ciemnej materii lub ciemnej energii zmieniły się zauważalnie w czasie życia Wszechświata, co może zmienić tempo jego ekspansji.
Film promocyjny:
Najprostszym i najbardziej logicznym wariantem takich zmian, jak sugeruje Starobinsky i jego współpracownicy, jest niestabilna natura ciemnej energii lub ciemnej materii. Podobne idee, jak zauważa akademik, były już przedstawiane przez radzieckich naukowców w połowie lat trzydziestych XX wieku, ale potem zakładali, że „ciemne” substancje powinny rozpadać się na widzialne formy materii.
Koniec kosmologicznej wieczności
Obecnie rosyjscy kosmolodzy uważają, że rozpad ich cząstek prowadzi do powstania nowych „ciemnych” składników Wszechświata. W tym przypadku na ich rozpad nie wpływają warunki zewnętrzne, w tym aktualna szybkość ekspansji Wszechświata, jego wiek i inne cechy, a jedynie wewnętrzne właściwości ciemnej materii i energii, w wyniku których szybkość ekspansji Wszechświata i inne jego właściwości, w zależności od stosunku ich udziałów we wszechświecie płynnie się zmieni.
Takie rozpady, jak wyjaśnia fizyk, mogą przebiegać na trzy sposoby - w wyniku procesu podobnego do niszczenia jąder „zwykłych” niestabilnych pierwiastków, bezpośredniej przemiany ciemnej energii w ciemną materię oraz zamiany ciemnej energii w „ciemne promieniowanie” - strumień świetlnych cząstek i osobliwości” ciemne fotony, które nie oddziałują z widzialną materią.
„Analiza wykazała, że drugi model lepiej od pozostałych pozwala wyjaśnić zarówno istniejące parametry kosmologiczne obserwowanego Wszechświata, jak i jego ewolucję w przeszłości. Wynika z tego, że okres półtrwania ciemnej energii przez ten kanał jest nie mniej niż 17 razy dłuższy niż Wszechświat. Innymi słowy, jeśli nastąpi rozpad ciemnej energii na ciemną materię, to będzie postępował bardzo powoli”- kontynuuje Starobinsky.
Taki scenariusz, jak zauważa naukowiec, dobrze opisuje rozbieżności w tempie ekspansji Wszechświata, które zostały odkryte przez Riessa i jego zespół, oraz podobne dane uzyskane w ramach projektu BOSS, mającego na celu poszukiwanie śladów Wielkiego Wybuchu w rozmieszczeniu galaktyk we Wszechświecie.
Jeśli te dane zostaną potwierdzone w najbliższej przyszłości, można je uznać za potwierdzenie modelu Starobinsky'ego i współpracowników oraz pierwszy dowód, że ciemna materia nie jest stała i stabilna, jak postuluje standardowy model kosmologiczny.