Ce este energia întunecată? | Space

Energia întunecată este numele dat forței misterioase care face ca rata de expansiune a universului nostru să accelereze în timp, în loc să încetinească. Acest lucru este contrar a ceea ce ne-am putea aștepta de la un univers care a început printr-un Big Bang. În secolul XX, astronomii au aflat că universul este în expansiune. Ei au crezut că expansiunea ar putea continua la nesfârșit sau, în cele din urmă – dacă universul ar avea suficientă masă și, prin urmare, suficientă autogravitație – să se inverseze și să provoace un Big Crunch. Acum, în cosmologia de la începutul secolului XXI, această idee a evoluat. Se consideră că universul se extinde mai repede în prezent decât în urmă cu miliarde de ani. Care ar putea fi cauza creșterii ratei de expansiune? Astronomii vorbesc acum, uneori, despre o forță de respingere ca o posibilă modalitate de a înțelege acest lucru.

Până la sfârșitul anilor 1990, majoritatea cosmologilor credeau că universul nu avea suficientă masă pentru a provoca un Big Crunch. În special, datele dobândite de 2dF Galaxy Redshift Survey și de Sloan Digital Sky Survey păreau să confirme că universul se va extinde la nesfârșit, deși într-un ritm tot mai lent, pe măsură ce masa și gravitația proprie a universului încercau să îl tragă înapoi.

Primul indiciu al descoperirii a ceva revoluționar a venit în 1998, în timpul unui studiu al supernovelor de tip 1A. Aceste explozii masive ale unor stele gigantice muribunde sunt extrem de utile pentru astronomi, deoarece emit întotdeauna aceeași cantitate de lumină și, prin urmare, pot fi folosite ca așa-numitele „lumânări standard” pentru a calcula distanțele în cosmos. Aceasta este o idee foarte simplă. Gândiți-vă la licurici pe timp de noapte: toți strălucesc cu aceeași strălucire instrinsecă. Măsurând cât de strălucitoare sunt din locul în care vă aflați, puteți calcula distanța la care se află.

Studiul din 1998 a fost realizat de două grupuri internaționale de astronomi, printre care americanii Adam Riess și Saul Perlmutter și Brian Schmidt din Australia. Folosind opt telescoape din întreaga lume, scopul lor era să folosească distanța supernovelor de tip 1A pentru a calcula rata de expansiune a universului, cunoscută sub numele de constanta lui Hubble (deși, în realitate, deoarece rata de expansiune a universului variază în timp, din punct de vedere tehnic nu este o constantă).

Rezultatele studiului au fost uimitoare. Supernovele îndepărtate care au explodat când universul avea doar 2/3 din vârsta sa actuală erau mult mai slabe decât ar fi trebuit să fie și, prin urmare, erau mult mai îndepărtate. Implicația acestui fapt a fost că universul s-a extins mult mai repede decât ar fi trebuit să o facă, dacă ideile actuale erau corecte.

Întâmpinate cu mult scepticism în comunitatea astronomică atunci când au fost dezvăluite aceste rezultate, observațiile au fost în curând replicate de alte echipe și prin alte metode. Până la începutul mileniului, devenea clar că expansiunea universului nu este, așa cum se credea în mod obișnuit, încetinită. De fapt, aceasta se accelerează.

Chiar și mai ciudat este faptul că expansiunea a decelerat, așa cum era de așteptat, până la șapte sau opt miliarde de ani după Big Bang. Dar apoi, din motive complet necunoscute, o misterioasă „forță antigravitațională” a început să domine, depășind frâna pe care gravitația o punea expansiunii, care apoi și-a inversat încetinirea și a început să accelereze.

Vă puteți imagina cât de șocantă a fost această revelație pentru astronomi și cosmologi.

Forța responsabilă de această accelerare a fost supranumită de oamenii de știință energia întunecată. În acest caz, întunecată înseamnă necunoscută, mai degrabă decât literalmente întunecată, așa cum este cazul materiei întunecate. Trebuie remarcat faptul că energia întunecată și materia întunecată sunt fenomene care nu au nicio legătură între ele. Citește mai mult: Ce este materia întunecată?

Pentru a spori misterul, proprietățile acestei ciudate energii întunecate par să se potrivească cu constanta cosmologică a lui Einstein, numită uneori factorul său de fudge și descrisă mai târziu de Einstein însuși ca fiind cea mai mare gafă profesională din viața sa. Einstein detesta ideea unui univers în expansiune, preferând-o pe cea statică postulată de cosmologia în stare staționară, care era populară la începutul secolului XX. El a inventat o forță anti-gravitațională, de origine nedefinită, pentru a contracara expansiunea observată a universului, ceea ce ar duce la un univers care nu se extinde. Cu toate acestea, Einstein a retractat ulterior această idee, care nu era susținută de observații.

Energia întunecată este unul dintre marile mistere nerezolvate ale cosmologiei. În prezent, se crede că aceasta reprezintă 68% din tot ceea ce există în univers, materia normală, așa-numita materie „barionică” – fiecare bucățică de materie pe care o putem vedea cu adevărat – reprezentând doar 5%, restul fiind format din materie întunecată, un alt mister cosmic uriaș.

Energia întunecată se comportă într-adevăr ca forța antigravitațională a lui Einstein, dar natura și originea sa rămân necunoscute. Unul dintre cele mai mari mistere ale sale este de ce energia întunecată a început să domine rata de expansiune a universului la un anumit moment dat, la miliarde de ani după Big Bang. Dacă există acum, de ce nu a fost acolo tot timpul?

Fizica energiei întunecate este foarte speculativă. O idee care a câștigat teren în ultimii ani este că energia întunecată seamănă cu o forță cunoscută sub numele de „chintesență”, care este o rudă a câmpului Higgs. Dar deocamdată nu există dovezi observaționale care să susțină sau să infirme această idee.

Cosmologii nu au nici o idee dacă energia întunecată va continua să accelereze expansiunea universului la nesfârșit, conducând la un scenariu, într-un viitor îndepărtat, în care accelerația va depăși forțele care țin universul unit și va sfâșia literalmente toată materia din cosmos, într-un scenariu de coșmar cunoscut sub numele de Big Rip.

Există mai multe misiuni spațiale actuale și viitoare și studii la sol care vor investiga natura energiei întunecate, inclusiv telescopul orbital WFIRST al NASA și studiul internațional Dark Energy Survey, cu sediul în Chile.

Se speră că în curând vom ajunge la o mai bună înțelegere a acestei forțe misterioase, care are o influență atât de mare asupra viitorului cosmosului, dar pentru a obține această înțelegere trebuie să schițăm o istorie mult mai completă a universului. Cu toate acestea, arheologia celor 13,7 miliarde de ani este extrem de dificilă și consumatoare de timp, atât de multe straturi antice din această istorie lipsesc sau sunt indistincte, așa că nu ne putem aștepta la revelații bruște.

Bottom line: Universul se extinde mai repede decât au prezis teoriile mai vechi. Energia întunecată, unul dintre marile mistere nerezolvate ale cosmologiei, poate fi cauza expansiunii sale accelerate. În prezent, se crede că energia întunecată reprezintă 68% din tot ceea ce există în univers.

.