Według najnowszych obserwacji przeprowadzonych przez Kosmiczny Teleskop Hubble’a Einstein mógł mieć rację w swoim spojrzeniu na rozszerzanie się Wszechświata i ciemną energię.

Dziwna forma energii zwana “ciemną energią” wygląda trochę podobnie do odpychającej siły, którą Einstein wprowadził teoretycznie, aby Wszechświat był stacjonarny. Nawet jeśli Einstein mylił się, to i tak prawdopodobnie ciemna energia nie zniszczy Wszechświata wcześniej niż za 30 miliardów lat.

Właśnie teraz jesteśmy dwa razy bardziej pewni, że stała kosmologiczna Einsteina jest prawdziwa, lub przynajmniej ciemna energia nie zmienia się dostatecznie szybko, aby spowodować rychły koniec Wszechświata” – powiedział Adam Reiss ze Space Telescope Science Institute mieszczącego się w Baltimore.

Reiss posłużył się teleskopem Hubble’a, aby znaleźć naturalną “broń masowej zagłady” – bardzo odległe supernowe, które wybuchały gdy Wszechświat był w połowie swojego obecnego wieku. Widziana jasność pewnych typów supernowych daje kosmologom możliwość zmierzenia prędkości ekspansji Wszechświata w jego różnym wieku.

Reiss wraz ze współpracownikami przyłączył się do programu Great Observatories Origins Deep Survey (GOODS), największego programu pomiaru dalekich galaktyk za pomocą Hubble’a, który zmienia kosmiczny teleskop w urządzenie służące do poszukiwania supernowych. W programie GOODS odkryto 42 nowe supernowe, włączając w to dwie najdalsze jak do tej pory.

Kosmologowie na temat ciemnej energii wiedzą bardzo niewiele, mimo, że wygląda na to, że składa się z niej prawie 70 procent obecnego Wszechświata. Z desperacją poszukują jej dwóch fundamentalnych własności: siły i trwałości.

W artykule opublikowanym w Astrophysical Journal Riss i jego współpracownicy stworzyli pierwszy sensowny pomiar jej trwałości.

Obecnie istnieją dwie główne interpretacje idei ciemnej energii, a także wiele innych egzotycznych możliwości. Może się ona przedostawać z pustej przestrzeni kosmicznej, tak jak założył Einstein, wprowadzając stałą kosmologiczną, której interpretacja przewiduje, że ciemna energia jest niezmienna i ma określoną siłę. Druga możliwość mówi, że ciemna energia zwiazana jest ze zmiennym polem energii nazwanym “kwintesencją”. To pole powoduje obecne niewielkie przyspieszenie Wszechświata, “łagodną” wersję początkowej inflacji.

Gdy astronomowie po raz pierwszy zdali sobie sprawę, że Wszechświat przyśpiesza, stwierdzono, iż będzie się rozszerzał wiecznie. Jednak odkąd lepiej zrozumieliśmy naturę ciemnej energii – jej właściwości – inne scenariusze przyszłości Wszechświata stały się możliwe.

Trzy warianty rozwoju Wszechświata. Klasycznie, bez uwzględniania ciemnej materii Wszechświat może podążać trzema drogami: (i) we Wszechświecie jest wystarczająco dużo materii, aby ponownie on zapadł się w siebie, (ii) Wszechświat będzię rozszerzał się do nieskończonych wymiarów, ale nastąpi to po nieskończonym czasie, (iii) Wszechświat osiągnie nieskończone rozmiary w skończonym czasie. Jeżeli teraz dodamy ciemną energię to Wszechświat znowu ma trzy podobne jak wyżej scenariusze (patrz rysunek). (1) Według pierwszej ciemna energia nagle zmieniu swój charakter z rozpychającego na kolapsujący i Wszechświat skończy swój żywot w “wielkim chrupnieciu”. (2) Według drugiej stała kosmologiczna jest niezmienna w czasie i Wszechświat rozszerzy się do nieskończonych rozmiarów, ale nie za bardzo szybko. (3) Trzecia teoria głosi, że Wszechświat będzie rozszerzał się do nieskończoności i to bardzo szybko. Stała kosmologiczna stanie się niestabilna i szybko wzrośnie jej wartość. Doprowadzi to do “wielkiej ekspansji”.

Jeżeli wpływ ciemnej energii stanie się większy niż przewidział Einstein, to Wszechświat skończy się w wielką ekspansją. Najpierw galaktyki, później gwiazdy, potem planety i w końcu atomy rozkleją się w katastrofalnym końcu czasu. Obecnie ta idea, oparta raczej na domysłach, jest badana przez teoretyków. Według innej skrajności zmienna ciemna energia może zanikać i zmieniać kierunek działania – zamiast rozszerzać Wszechświat, kurczyć go. To może doprowadzić do “wielkiego chrupnięcia“, w którym Wszechświat ostatecznie zapadnie się. Riess skomentował to: “Ten scenariusz wygląda najmniej prawdopodobnie

Zrozumienie ciemnej energii i określenie losu Wszechświata wymaga dalszyche obserwacji. Hubble i przyszłe teleskopy kosmiczne, które bedą sięgać jeszcze dalej w przeszłość, byc może osiągną potrzebną precyzję. Wyznaczenie własności ciemnej energii jest głównym kluczowym celem dzisiejszej astronomii i fizyki.

Autor

Wojciech Lizakowski