Jednak stała kosmologiczna?

Przed chwilą zakończyła się telekonferencja NASA, na której amerykańscy astronomowie i kosmologowie ogłosili wyniki obserwacji supernowych, których dokonali przy pomocy teleskopu kosmicznego Hubble'a. Potwierdziły one po raz kolejny obecność ciemnej energii, odkrytej 8 lat temu, oraz co ważniejsze dostarczyły zupełnie nowych danych na temat jej zachowania przed 'kosmicznym przyspieszeniem'.

Jednym z najważniejszych (i najbardziej niespodziewanych) odkryć naukowych ostatniej dekady było znalezienie 'ciemnej energii', fenomenu odpowiadającego za przyspieszenie kosmicznej ekspansji. Dokonały tego w 1998 roku dwa pracujące niezależnie zespoły astronomów: High-z Team ('Drużyna dużego przesunięcia ku czerwieni' - od nazwy podstawowego parametru, umożliwiającego pomiar odległości dalekich obiektów, takich jak galaktyki czy supernowe) oraz Supernova Cosmology Project. Odkrycie potwierdziły potem dalsze obserwacje, przede wszystkim sondy WMAP. W 2002 roku dr Adam Riess oraz inni naukowcy z Higher-z Team rozpoczęli kolejny projekt poszukiwania jeszcze bardziej odległych supernowych. Publikowane dwa lata temu wyniki cząstkowe oraz te ogłoszone dzisiaj potwierdzają, że ciemna energia to fakt.

Ale czym jest ciemna energia? Tak naprawdę termin ten obejmuje to 'coś', co powoduje przyspieszenie rozszerzania się wszechświata, przy czym zaproponowano dosłownie dziesiątki teorii, które miałyby wyjaśniać naturę tego 'czegoś' (stanowiącego ok. 73% materii-energii wypełniającej wszechświat). Pojawiające się w tych teoriach koncepcje możemy podzielić na trzy bardzo ogólne grupy.

W teoriach z pierwszej grupy występuje wypełniająca wszechświat energia próżni o ujemnym ciśnieniu. Nazywa się ona 'stałą kosmologiczną', gdyż nie zmienia się w czasie: każdy centymetr sześcienny przestrzeni zawiera i zawsze zawierał tę samą ilość energii: mniej więcej 1/10²⁹ grama.

Druga grupa teorii przewiduje istnienie jakiegoś pola skalarnego, podobnego do tego który napędzał inflację w pierwszych chwilach istnienia wszechświata. Takie pole skalarne, które zwykło się nazywać kwintesencją, miałoby dynamiczne własności - zatem gęstość ciemnej energii zmieniałaby się w czasie.

Twórcy teorii należących do trzeciej grupy zakładają, że tak naprawdę nie rozumiemy jak działa grawitacja: testowaliśmy przewidywania teorii Newtona i Einsteina rzucając jabłka czy mierząc ruch ciał w Układzie Słonecznym. Jednak w skalach kosmologicznych - miliardów lat świetlnych - oddziaływanie to może się zachowywać inaczej, a w konsekwencji wpływać także na ekspansję wszechświata. Co ciekawsze, niektóre z tych teorii modyfikowanej grawitacji (określanych zbiorowo akronimem LED, dużych dodatkowych wymiarów) zakładają także dziwne zachowywanie się grawitacji na odległościach rzędu milimetra.

Wyniki obserwacji, obejmujące 23 odległych supernowych typu Ia (z których większość odkryto w przeciągu ostatnich 2 lat), ogłoszone dzisiaj na konferencji NASA nie rozstrzygają, czym jest ciemna energia, nie wykluczając żadnego z przedstawionych powyżej scenariuszy. Jednak wyraźnie faworyzowany jest model ze stałą kosmologiczną. Okazuje się mianowicie, że od co najmniej 9 mld lat 'ciemna energia' miała podobne własności co dzisiaj. We wczesnym wszechświecie wciąż jednak przegrywała pojedynek z przyciągającym oddziaływaniem grawitacyjnym pomiędzy zwykłą materią (w skład której wchodzi także 'ciemna materia'). Zdaniem astronomów, dopiero 5-6 mld lat temu ciemna energia zaczęła dominować dynamikę ekspansji, a tempo ucieczki galaktyk - rosnąć.

[Dwie z przebadanych supernowych typu Ia i ich macierzyste galaktyki przed i po eksplozji]

źródło: NASA