Mi a sötét energia? | Space

Sötét energiának nevezik azt a rejtélyes erőt, amely miatt a világegyetemünk tágulási üteme az idő múlásával nem lassul, hanem gyorsul. Ez ellentétes azzal, amit egy ősrobbanással kezdődő univerzumtól várnánk. A 20. században a csillagászok megtudták, hogy a világegyetem tágul. Úgy gondolták, hogy a tágulás örökké folytatódhat, vagy végül – ha a világegyetemnek elég tömege és ezáltal elég öngravitációja van – megfordulhat, és Nagy Roppanást okozhat. Most, a 21. század eleji kozmológiában ez az elképzelés továbbfejlődött. A világegyetem ma gyorsabban tágul, mint évmilliárdokkal ezelőtt. Mi okozhatja a tágulás ütemének növekedését? A csillagászok mostanában néha egy taszító erőt emlegetnek, mint lehetséges módot ennek megértésére.

Az 1990-es évek végéig a legtöbb kozmológus úgy gondolta, hogy a világegyetemnek nincs elég tömege ahhoz, hogy Nagy Roppanást okozzon. Különösen a 2dF Galaxy Redshift Survey és a Sloan Digital Sky Survey által gyűjtött adatok látszottak megerősíteni, hogy a világegyetem örökké tágulni fog, bár egyre lassuló ütemben, mivel a világegyetem saját tömege és saját gravitációja megpróbálja visszahúzni.

Az első jel arra, hogy valami forradalmi felfedezésre készülnek, 1998-ban érkezett az 1A típusú szupernóvák vizsgálata során. Ezek a haldokló óriáscsillagok hatalmas robbanásai rendkívül hasznosak a csillagászok számára, mert mindig ugyanannyi fényt bocsátanak ki, és ezért úgynevezett “standard gyertyaként” használhatók a kozmosz távolságainak kiszámításához. Ez egy nagyon egyszerű ötlet. Gondoljunk csak az éjszakai szentjánosbogarakra: mind ugyanolyan belső fényességgel világítanak. Ha megmérjük, mennyire fényesek onnan, ahol mi vagyunk, kiszámíthatjuk a távolságukat.

Az 1998-as felmérést két nemzetközi csillagászcsoport végezte, köztük az amerikai Adam Riess és Saul Perlmutter, valamint az ausztrál Brian Schmidt. A világ nyolc teleszkópjának felhasználásával az volt a céljuk, hogy az 1A típusú szupernóvák távolságát felhasználva kiszámítsák a világegyetem tágulási sebességét, amelyet Hubble-állandónak neveznek (bár a valóságban, mivel a világegyetem tágulási sebessége az idővel változik, technikailag nem állandó).

A felmérés eredményei megdöbbentőek voltak. Távoli szupernóvák, amelyek akkor robbantak fel, amikor a világegyetem még csak 2/3-a volt a jelenlegi korának, sokkal halványabbak voltak, mint kellett volna, és így sokkal távolabb voltak. Ebből az következett, hogy a világegyetem sokkal gyorsabban tágult, mint ahogyan a jelenlegi elképzelések szerint kellett volna.

A csillagászati közösségben nagy szkepticizmus fogadta az eredmények felfedezésekor, de a megfigyeléseket hamarosan más csoportok más módszerekkel is megismételték. Az ezredfordulóra világossá vált, hogy a világegyetem tágulása nem lassul, ahogyan azt általában hitték. Valójában gyorsul.

Még furcsább, hogy a tágulás az ősrobbanás után hét-nyolcmilliárd évvel a várakozásoknak megfelelően lassult, egészen hét-nyolcmilliárd évvel későbbig. De aztán, teljesen ismeretlen okokból, egy titokzatos “antigravitációs erő” kezdett el uralkodni, legyőzve a gravitáció által a tágulásra helyezett féket, ami aztán megfordította a lassulást, és gyorsulni kezdett.

Elképzelhetitek, milyen sokkoló volt ez a felfedezés a csillagászok és kozmológusok számára.

A gyorsulásért felelős erőt a tudósok sötét energiának nevezték el. Ebben az esetben a sötét inkább ismeretlent jelent, mint szó szerint sötétet, mint a sötét anyag esetében. Meg kell jegyezni, hogy a sötét energia és a sötét anyag teljesen független jelenségek. Bővebben:

Hogy tovább fokozzuk a rejtélyt, úgy tűnik, hogy ennek a furcsa sötét energiának a tulajdonságai megegyeznek Einstein kozmológiai állandójával, amelyet néha fudge-faktornak neveznek, és amelyet később maga Einstein is élete legnagyobb szakmai baklövésének nevezett. Einstein irtózott a táguló világegyetem gondolatától, és inkább a 20. század elején népszerű állandósult kozmológia által feltételezett statikus világegyetemet részesítette előnyben. Kitalált egy meghatározatlan eredetű antigravitációs erőt, hogy ellensúlyozza a világegyetem megfigyelt tágulását, ami egy nem táguló világegyetemet eredményezne. Einstein azonban később visszavonta ezt az elképzelést, amelyet a megfigyelések nem támasztottak alá.

A sötét energia a kozmológia egyik nagy megoldatlan rejtélye. Jelenleg úgy gondolják, hogy a világegyetemben lévő minden anyag 68%-át teszi ki, a normál, úgynevezett “bariónikus” anyag – minden olyan anyagdarab, amit ténylegesen láthatunk – mindössze 5%-ot tesz ki, a többi pedig sötét anyagból áll, ami egy másik hatalmas kozmikus rejtély.

A sötét energia valóban úgy viselkedik, mint Einstein antigravitációs ereje, de természete és eredete továbbra is ismeretlen. Az egyik legnagyobb rejtélye, hogy a sötét energia miért kezdte el uralni a világegyetem tágulási sebességét egy adott időpontban, évmilliárdokkal az ősrobbanás után. Ha most létezik, miért nem volt ott mindvégig?

A sötét energia fizikája erősen spekulatív. Az egyik elképzelés, amely az utóbbi években teret nyert, az, hogy a sötét energia hasonlít egy “kvintesszencia” néven ismert erőre, amely a Higgs-mező rokona. De egyelőre nincs olyan megfigyelési bizonyíték, amely ezt alátámasztaná vagy elvetné.

A kozmológusoknak arról sincs fogalmuk, hogy a sötét energia örökre tovább gyorsítja-e a világegyetem tágulását, ami egy olyan, messzi jövőbeni forgatókönyvhöz vezet, ahol a gyorsulás legyőzi a világegyetemet összetartó erőket, és szó szerint szétszakítja a kozmosz minden anyagát, egy rémálomszerű forgatókönyvben, amelyet Nagy Szakadásnak neveznek.

Számos jelenlegi és jövőbeli űrmisszió és földi felmérés vizsgálja a sötét energia természetét, köztük a NASA Föld körül keringő WFIRST teleszkópja és a Chilében működő nemzetközi Sötét Energia Felmérés.

A remények szerint hamarosan jobban megértjük majd ezt a titokzatos erőt, amely oly nagy hatással van a kozmosz jövőjére, de ehhez a megértéshez a világegyetem sokkal teljesebb történetét kell felvázolnunk. A 13,7 milliárd év régészete azonban rendkívül nehéz és időigényes, mivel e történelemből nagyon sok ősi réteg hiányzik vagy homályos, így nem számíthatunk hirtelen felfedezésekre.

Legfeljebb: Az univerzum gyorsabban tágul, mint azt a régebbi elméletek megjósolták. A gyorsuló tágulást a sötét energia, a kozmológia egyik nagy megoldatlan rejtélye okozhatja. A sötét energia jelenleg úgy gondolják, hogy az univerzumban lévő minden 68%-át teszi ki.