Reklama

– Nasze marzenie się spełniło. Wyniki uzyskane przez Dark Energy Survey rzucają nowe światło na nasze rozumienie Wszechświata i jego ekspansji – napisali w oświadczeniu naukowcy konsorcjum. Badacze właśnie opublikowali pierwszą w historii analizę łączącą cztery niezależne metody badania ciemnej energii, co stanowi kluczowy krok w kierunku odkrycia prawdziwej natury tej tajemniczej siły dominującej we Wszechświecie.

Bo to, czym jest ciemna energia, jest jednym z podstawowych pytań współczesnej astronomii i astrofizyki.

Zwykła materia to niespełna 5 proc. Wszechświata

Zacznijmy od tego, że według współczesnych badań zwykła materia, czyli gwiazdy, planety i gaz międzygalaktyczny, to zaledwie 4,9% składników Wszechświata. Aż 95 procent jego zawartości stanowią składniki niewidoczne: 68,3% to ciemna energia, a 26,8% – ciemna materia.

Ciemna energia pozostaje hipotetyczną forma energii. Ma wypełniać całą przestrzeń kosmiczną, a jej działanie ma mieć charakter odpychający. To właśnie ciemna energia ma odpowiadać za przyspieszające rozszerzanie się Wszechświata, odkryte pod koniec XX wieku i potwierdzane w kolejnych badaniach, m.in. publikowanych od 2011 roku.

Pierwsze wskazówki istnienia ciemnej energii pojawiły się w 1998 roku, gdy dwa niezależne zespoły astronomów zaobserwowały odległe supernowe. Odkryto wówczas, że im dalej się one znajdują, tym szybciej oddalają się od Ziemi. Potwierdziło to nie tylko, że Wszechświat się rozszerza – jak sugerował Edwin Hubble sto lat temu – ale również, ku zaskoczeniu naukowców, że ekspansja ta przyspiesza. Sam termin „ciemna energia” wprowadził fizyk Michael Turner.

Energia odpychająca

W przeciwieństwie do ciemnej materii ciemna energia nie skupia się w galaktykach ani gromadach galaktyk i nie wpływa bezpośrednio na ruch widzialnej materii. Jej odpychające oddziaływanie pozwala wyjaśnić, dlaczego galaktyki oddalają się od siebie coraz szybciej oraz dlaczego wiek Wszechświata (ok. 13,8 mld lat) jest zgodny z obserwowanym wiekiem najstarszych obiektów kosmicznych.

W trakcie niemal 30 lat badań naukowcy odkryli również, że ciemna energia nie zawsze dominowała w kosmosie – jej wpływ „uaktywnił się” i zaczął przeważać nad przyciągającą siłą grawitacji w dużych skalach między 3 a 7 miliardów lat temu. Te ustalenia tylko wzmocniły potrzebę zrozumienia, czym naprawdę jest ciemna energia.

Kamera do badań ciemnej energii

Naukowcy zrzeszeni w Dark Energy Survey poddali analizie dane z sześciu lat obserwacji prowadzonych przy użyciu Dark Energy Camera (DECam). Instrument zamontowany jest na 4-metrowym teleskopie Víctora M. Blanco należącym do amerykańskiej Narodowej Fundacji Nauki (NSF). Kamera zarejestrowała informacje o 669 milionach galaktyk oddalonych od Ziemi o miliardy lat świetlnych.

Korzystając z danych dostarczonych przez DECam oraz różnorodnych metod analizy, zespół DES był w stanie dokonać czegoś niebywałego – odtworzył rozkład materii na przestrzeni ostatnich 6 miliardów lat historii kosmicznej. Kolejnym krokiem było porównanie tych wyników z dwoma dominującymi modelami Wszechświata:

  • standardowym modelem kosmologicznym znanym jako model Lambda Cold Dark Matter (ΛCDM), w którym ciemna energia jest stała w czasie,
  • modelem rozszerzonym (wCDM), w którym dopuszcza się ewolucję ciemnej energii w czasie.

Wyniki zebrane przez zespół zgadzały się zarówno z modelem ΛCDM, jak również pasowały do modelu wCDM.

Przegląd czasu i przestrzeni

Jednak jeden parametr wyraźnie odbiegał od przewidywań obu modeli: sposób, w jaki materia w obecnym Wszechświecie powinna się grupować na podstawie pomiarów wczesnego Wszechświata. Nowe wyniki pokazały, że różnica między obserwacjami a teorią jest jeszcze większa, niż przewidywano.

I tutaj na scenę wchodzi otwarte niedawno potężne obserwatorium imienia Very C. Rubin, które ma dokonać ogromnego, rozłożonego na 10 lat przeglądu nieba. Jego celem jest zebranie danych o 20 miliardach galaktyk. Przegląd nosi nazwę Legacy Survey of Space and Time (LSST). Gdy obserwatorium zbierze dane, naukowcy z konsorcjum DES chcą połączyć je z tymi uzyskanymi przez Dark Energy Camera. Pozwoli to uzyskać jeszcze wyraźniejszy obraz historii wszechświata oraz natury ciemnej energii.

– DES było przełomowe, a Obserwatorium Very C. Rubin zaprowadzi nas jeszcze dalej. Bezprecedensowy przegląd południowego nieba umożliwi nowe testy grawitacji i rzuci światło na naturę ciemnej energii – podsumował Chris Davis, dyrektor programu Narodowej Fundacji Nauki.

Źródło: arxiv.org

Nasza autorka

Ewelina Zambrzycka-Kościelnicka

Dziennikarka i redaktorka zajmująca się tematyką popularnonaukową. Związana z magazynami portali Gazeta.pl oraz Wp.pl. Współautorka książek „Człowiek istota kosmiczna”, „Kosmiczne wyzwania” i „Odważ się robić wielkie rzeczy”.
Reklama
Reklama
Reklama