Wszechświat powstał w Wielkim Wybuchu ok. 13,8 mld lat temu. Od tej pory nadyma się jak balon – czyli powiększa się. Intuicja podpowiada, że z czasem to nadymanie się powinno zachodzić coraz wolniej. Siła grawitacji powinna „sklejać” ciemną i zwykłą materię, układy gwiezdne oraz całe galaktyki, wyhamowując rozszerzanie się Wszechświata. Jest jednak inaczej. Wbrew intuicji, kosmos rozszerza się coraz szybciej.
Dlaczego? Co napędza to rozszerzanie, udowodnione obserwacyjnie? Żeby pogodzić teorię z obserwacjami, naukowcy stworzyli pojęcie ciemnej energii. Nie wiadomo, czym ona tak naprawdę jest. Badacze nazywają tak niewyjaśnioną i nieuchwytną na razie siłę sprawiającą, że kosmos coraz prędzej puchnie.
Nowa koncepcja ekspansji Wszechświata
W grudniowym numerze czasopisma „Journal of Cosmology and Astroparticle Physics” pojawił się jednak artykuł z zaskakującą teorią. Dwóch fizyków teoretycznych – Duńczyk Jan Ambjørn i Japończyk Yoshiyuki Watabiki – zaproponowali hipotezę wyjaśniającą rozszerzanie się Wszechświata bez wykorzystywania iluzorycznej ciemnej energii.
Ich zdaniem nasz kosmos powiększa się coraz szybciej, ponieważ bez przerwy łączy się z innymi, mniejszymi wszechświatami. – Przyspieszona ekspansja naszego Wszechświata, spowodowana tajemniczą ciemną energią, może mieć proste, intuicyjne wyjaśnienie – tłumaczył Jan Ambjørn dla portalu „Live Science”. Jest nim łączenie się z tak zwanymi wszechświatami-niemowlakami (ang. baby universes).
Ile jest wszechświatów?
Sam pomysł, że wszechświatów jest więcej niż jeden, nie jest niczym nowym. Tak samo – że inne kosmosy mogą w jakiś sposób oddziaływać z naszym. Jednak Ambjørn i Watabiki opracowali model matematyczny, który opisuje, w jaki sposób to oddziaływanie wpłynęłoby na ewolucję naszego Wszechświata.
Obliczenia badaczy wskazały, że wchłanianie innych kosmosów zwiększałoby objętość naszego Wszechświata. Dla naszych instrumentów wyglądałoby to jak jego rozszerzanie się w rosnącym tempie. Teoria ta − zdaniem jej autorów − wyjaśnia lepiej dane obserwacyjne niż standardowy model kosmologiczny.
Nowa teoria inflacji
Hipoteza pożeranych „wszechświatów-niemowlaków” prowadzi do jeszcze jednego ciekawego wniosku. Otóż z jej pomocą można nareszcie wyjaśnić inflację kosmosu, do jakiej doszło zaraz po Wielkim Wybuchu. W pierwszych milisekundach swojego istnienia nasz Wszechświat przyrósł w nieprawdopodobnie szybkim tempie. Nazwano to inflacją.
Zdaniem Ambjørna i Watabikiego inflacja to nic innego, jak wchłonięcie jednego mniejszego kosmosu przez inny, większy. Tylko że w tym przypadku to nasz Wszechświat był „niemowlakiem”, scalającym się z „dorosłym”, ogromnym kosmosem. Dlatego właśnie jego rozmiary błyskawicznie się powiększyły.
Cała ta koncepcja jest na razie tylko hipotezą. Jednak dane zbierane przez teleskop Euclid i Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba mogą pomóc ją zweryfikować. Gdyby została potwierdzona, mogłoby się okazać, że pojęcie ciemnej energii trafi do innych porzuconych koncepcji naukowych. Takich jak np. eter – hipotetyczna substancja, która miała wypełniać cały Wszechświat i w której jakoby miały rozchodzić się fale elektromagnetyczne.
Nobel za rozszerzający się kosmos
Dyskusja o rozszerzaniu się Wszechświata toczyła się przez cały XX wiek. Dopuszczała je ogólna teoria względności. W 1929 r. Edwin Hubble ustalił, że prędkość oddalania się galaktyk jest proporcjonalna do ich odległości od nas. Czyli dalsze galaktyki uciekają od nas szybciej niż bliższe. Powstała stała Hubble’a – parametr określający tempo rozszerza się Wszechświata. Okazał się on trudny do wyliczenia.
Pod koniec XX w. nadeszło kolejne przełomowe odkrycie. Dzięki obserwacjom prowadzonym w latach 1998–1999 r. wykazano, że Wszechświat rozszerza się coraz szybciej. Za udowodnienie tego Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt i Adam G. Riess otrzymali w 2011 r. Nagrodę Nobla. Od tej pory rozwijają się teorie próbujące wyjaśnić przyspieszoną ekspansję Wszechświata. A także metody obserwacyjne, pozwalające jak najdokładniej wyznaczyć stałą Hubble’a.
Źródła: Live Science, Journal of Cosmology and Astroparticle Physics.
