Przez lata przyzwyczailiśmy się do jednego, wygodnego obrazu: Wszechświat się rozszerza, i to coraz szybciej. Problem w tym, że wciąż nie wiemy, co „wciska gaz” w tej kosmicznej historii. Naukowcy nazwali to zjawisko ciemną energią i od dekad próbują je oswoić liczbami.
Teraz dostali w ręce najpełniejszy jak dotąd zestaw danych z jednego z najbardziej ambitnych projektów obserwacyjnych: Dark Energy Survey (DES). I choć wyniki nie krzyczą „rewolucja!”, to podsuwają kilka bardzo kuszących pytań.
Co właściwie mierzy Dark Energy Survey?
DES to międzynarodowa współpraca, która w latach 2013–2019 mapowała ogromne połacie nieba. Cel był prosty tylko z nazwy: sprawdzić, jak zmieniała się ekspansja Wszechświata i jak w czasie rosły struktury kosmiczne.
W tej kompletnej analizie po raz pierwszy połączono 6 lat danych i cztery niezależne metody:
- BAO (barionowe oscylacje akustyczne) – „zmarszczki” z bardzo wczesnego Wszechświata, które dziś działają jak kosmiczna linijka.
- Supernowe typu Ia – obiekty o przewidywalnej jasności, które pomagają mierzyć odległości w kosmosie.
- Gromady galaktyk – ich liczba i rozmieszczenie mówią, jak materia (i grawitacja) pracowały w historii Wszechświata.
- Słabe soczewkowanie grawitacyjne – czyli to, jak światło odległych galaktyk jest delikatnie zakrzywiane przez materię pomiędzy nimi a nami.
Brzmi technicznie, ale sens jest prosty: to cztery różne „czujniki”, które patrzą na to samo zjawisko z innych stron. Jeśli wszystkie pokazują podobny obraz, rośnie pewność, że widzimy prawdę, a nie złudzenie.
Standardowy model nadal żyje… ale nie jest jedyną opcją
Najpopularniejszy opis kosmosu to model Lambda-CDM. W skrócie:
- „Lambda” to ciemna energia o stałej gęstości w czasie.
- „CDM” to zimna ciemna materia, która ma odpowiadać za to, jak powstają galaktyki i wielkie struktury.
W nowej analizie DES wszystko wciąż da się pogodzić z tym standardowym modelem. Ale jest haczyk: dane pasują równie dobrze do alternatywy zwanej wCDM, gdzie ciemna energia mogłaby się zmieniać w czasie.
I tu zaczyna się zabawa, bo to oznacza, że:
- albo Lambda-CDM nadal jest trafny, tylko potrzebujemy jeszcze dokładniejszych danych,
- albo Wszechświat robi coś subtelnie innego, niż zakładaliśmy.
Najciekawszy sygnał: tempo „zlepiania się” galaktyk
Wyniki sugerują też coś jeszcze: sposób, w jaki galaktyki i gromady układały się w bardziej „współczesnym” Wszechświecie, nie do końca zgadza się z tym, czego oczekiwalibyśmy na podstawie wcześniejszych epok.
To ważne, bo kosmologia to nie tylko „jak szybko rośnie przestrzeń”, ale też „jak szybko rosną struktury”. Jeśli te dwie rzeczy nie składają się w jedną, spójną opowieść, może to oznaczać:
- nowy opis ciemnej energii,
- a nawet… poprawki do tego, jak rozumiemy grawitację w wielkiej skali.
Na razie jednak badacze są ostrożni: sygnał nie jest jeszcze na poziomie pewności, który pozwala ogłosić przełom.
Czy to już koniec kosmologii, jaką znamy? Spokojnie
W nauce kuszące tropy to dopiero początek. Żeby mówić o prawdziwej zmianie paradygmatu, potrzeba mocniejszych dowodów i potwierdzeń z innych projektów.
Ale sam fakt, że dane DES:
- pasują do modelu standardowego,
- a jednocześnie równie dobrze dopuszczają model z „żywą” (zmienną) ciemną energią,
to sygnał, że jesteśmy w momencie, w którym kosmologia może wejść w nową fazę: mniej wiary w jeden wzór, więcej twardego testowania alternatyw.
Co dalej? Więcej danych, mniej zgadywania
DES już zapowiada dalsze analizy i sprawdzanie kolejnych modeli. A w kolejce stoją nowe giganty obserwacyjne, które mogą doprecyzować obraz: satelity i teleskopy zbierające dane o galaktykach, soczewkowaniu i strukturach na nieporównywalnie większą skalę.
Jeśli w tych danych „pęknięcie” się utrzyma, będziemy mieli jedną z najciekawszych historii nauki XXI wieku: nie tylko o tym, czym jest ciemna energia, ale czy nasza wersja grawitacji w ogóle jest kompletna.
Nową analizę opisano w aż 19 artykułach , których streszczenie złożono w czasopiśmie Physical Review D.