Pre više od deset godina, Istraživanje tamne energije (DES) počelo je mapiranje univerzuma kako bi pronašlo dokaze koji bi nam mogli pomoći da razumemo prirodu misterioznog fenomena poznatog kao tamna energija. Ja sam jedan od više od 100 naučnika koji su pomogli da se napravi konačno DES merenje, koje je upravo objavljeno na 243. sastanku Američkog astronomskog društva u Nju Orleansu.
Procenjuje se da tamna energija čini skoro 70% vidljivog univerzuma, ali još uvek ne razumemo šta je to. Iako njegova priroda ostaje misteriozna, uticaj tamne energije se oseća u velikim razmerama. Njegov primarni efekat je pokretanje ubrzanog širenja univerzuma.
Najava u Nju Orleansu bi nas mogla približiti boljem razumevanju ovog oblika energije. Između ostalog, to nam daje priliku da testiramo naša zapažanja u odnosu na ideju zvanu kosmološka konstanta koju je uveo Albert Ajnštajn 1917. godine kao način suprotstavljanja efektima gravitacije u svojim jednačinama da bi se postigao univerzum koji se ni širi ni skuplja. . Ajnštajn ga je kasnije uklonio iz svojih proračuna.
Međutim, kosmolozi su kasnije otkrili da se ne samo da se univerzum širi, već se i širenje ubrzava. Ovo zapažanje je pripisano misterioznoj količini zvanoj tamna energija. Ajnštajnov koncept kosmološke konstante bi zapravo mogao da objasni tamnu energiju ako bi imala pozitivnu vrednost (omogućavajući joj da se prilagodi ubrzanom širenju kosmosa).
Rezultati DES-a su kulminacija decenija rada istraživača širom sveta i obezbeđuju jedno od najboljih merenja do sada neuhvatljivog parametra zvanog „v“, koji označava „jednačinu stanja“ tamne energije. Od otkrića tamne energije 1998. godine, vrednost njene jednačine stanja bila je fundamentalno pitanje.
Ovo stanje opisuje odnos pritiska i gustine energije za supstancu. Sve u univerzumu ima jednačinu stanja.
Njegova vrednost vam govori da li je supstanca slična gasu, relativistička (opisana Ajnštajnovom teorijom relativnosti) ili ne, ili se ponaša kao tečnost. Izrada ove brojke je prvi korak ka stvarnom razumevanju prave prirode tamne energije.
Naša najbolja teorija za v predviđa da bi trebalo da bude tačno minus jedan (v=-1). Ovo predviđanje takođe pretpostavlja da je tamna energija kosmološka konstanta koju je predložio Ajnštajn.
Jednačina stanja minus jedan nam govori da kako se povećava gustina energije tamne energije, tako se povećava i negativni pritisak. Što je veća gustina energije u univerzumu, to je veća odbojnost – drugim rečima, materija gura drugu materiju. Ovo dovodi do sve većeg ubrzanog univerzuma. Možda zvuči pomalo bizarno, jer je kontraintuitivno u odnosu na sve što doživljavamo na Zemlji.
Rad koristi najdirektniju sondu koju imamo o istoriji širenja univerzuma: supernove tipa Ia. Ovo su vrsta eksplozije zvezda i deluju kao neka vrsta kosmičkog merila, omogućavajući nam da merimo zapanjujuće velike udaljenosti daleko u svemir. Ove udaljenosti se onda mogu uporediti sa našim očekivanjima. Ovo je ista tehnika koja je korišćena za otkrivanje postojanja tamne energije pre 25 godina.
Razlika je sada u veličini i kvalitetu našeg uzorka supernova. Koristeći nove tehnike, DES tim ima 20 puta više podataka, na širokom rasponu udaljenosti. Ovo omogućava jedno od najpreciznijih ikada merenja v, dajući vrednost od -0,8
Na prvi pogled, ovo nije precizna vrednost minus jedan koju smo predvideli. Ovo može ukazivati da to nije kosmološka konstanta. Međutim, nesigurnost u ovom merenju je dovoljno velika da dozvoli minus jedan sa šansom od 5%, ili kvote klađenja od samo 20 prema 1. Ovaj nivo neizvesnosti još uvek nije dovoljno dobar da bi se moglo reći u svakom slučaju, ali je odličan početak.
Detekcija subatomske čestice Higsovog bozona 2012. na Velikom hadronskom sudaraču zahtevala je šanse od milion prema jedan da bude pogrešna. Međutim, ovo merenje može signalizirati kraj „Velikog rascepa“ modela koji imaju jednačine stanja koje su negativnije od jedan. U takvim modelima univerzum bi se širio neograničeno sve brže i brže – na kraju razdvajajući galaksije, planetarne sisteme, pa čak i sam prostor-vreme. To je olakšanje.
Kao i obično, naučnici žele više podataka i ti planovi su već uveliko u toku. Rezultati DES-a sugerišu da će naše nove tehnike raditi za buduće eksperimente sa supernovom sa ESA-inom misijom Euclid (pokrenutom jula 2023.) i novom opservatorijom Vera Rubin u Čileu. Ova opservatorija bi uskoro trebalo da koristi svoj teleskop da napravi prvu sliku neba nakon izgradnje, dajući uvid u njene mogućnosti.
Ovi teleskopi sledeće generacije mogli bi da pronađu još hiljade supernova, pomažući nam da napravimo nova merenja jednačine stanja i bacajući još više svetla na prirodu tamne energije.
