Da li mračne sile guraju kosmos?

Kada je univerzum bio star tek nekih 100.000 godina – vrveća masa čestica i radijacije koja se širi – aktiviralo se čudno energetsko polje. Ispunilo je prostor nekom vrstom kosmičke antigravitacije, što je ubrzalo širenje univerzuma. A onda, nakon još 100.000 godina, polje se izgubilo, ne ostavivši nikakav trag za sobom, osim ubrzanog univerzuma.

Tu priču zastupa grupa astronoma sa Univerziteta Džons Hopkins u Merilendu. Oni kažu da bi postojanje ovog polja moglo da reši astronomsku zagonetku: univerzum se izgleda širi brže nego što bi trebalo. Poslednjih nekoliko godina astronomi se okupljaju kako bi pronašli grešku ili nedoslednost u svojim prethodnim proračunima, ali zasada bezuspešno.

„Ukoliko želimo da budemo ozbiljni u vezi sa kosmologijom, ovo je stvar koju treba da shvatimo ozbiljno“, kaže Lisa Rendal, teoretičarka sa Harvarda.

Neki istraživači ističu da bi problem mogao da se reši razmatranjem uloge ranije nepoznatih subatomskih čestica. Drugi, poput onih sa Univerziteta Džons Hopkins, bave se novim vrstama energetskih polja. Međutim, već postoji polje sile – nazvano tamna energija – koje ubrzava širenje univerzuma, što samo doprinosi konfuziji. U novim izveštajima navodi se da mogućnost da tamna energija postaje snažnija i gušća, što vodi u cepanje atoma i kraj vremena.

Dosad, ipak, nema dokaza ni za jednu od ovih ideja.

Hablove nevolje

Raspravlja se i o takozvanoj Hablovoj konstanti, nazvanoj po Edvinu Hablu, koji je 1929. godine utvrdio da se univerzum širi. Kada svemir raste, galaksije se udaljavaju jedna od druge. Što su udaljenije, brže će se dodatno udaljavati. Hablova konstanta pokazuje koliko ta udaljenost iznosi.

Ali da bi je izmerili, astronomi zavise od takozvanih standardnih sveća: astronomskih objekata, poput supernove i nekih zvezda, čija se udaljenost procenjuje prema luminoznosti.

Sve do pre nekoliko godina, astronomi nisu uspevali da se usaglase o vrednosti Hablove konstante: iznosi li ona 50 ili 100 kilometara po sekundi po megaparseku. (Megaparsek je 3,26 miliona svetlosnih godina.) Ali 2001. godine, Vendi L. Fridman sa Univerziteta u Čikagu vodila je tim koji je korišćenjem teleskopa „Habl“ utvrdio vrednost od 72 kilometra. Za svaki megaparsek udaljenosti galaksije od nas, ona se pomera 72 kilometra po sekundi brže.

Adam G. Ris sa Univerziteta Džons Hopkins i njegovi saradnici kasnije su dolazili do sličnih brojeva, a astronomi tvrde da su nepouzdanost konstante smanjili na 2,4 odsto. Ovi rezultati su toliko dobri da nisu u skladu za rezultatima do kojih je došla evropska letelica „Plank“, izračunavši Plankovu konstantu na 67.

Raskorak u vrednostima od 9 odsto deluje fatalno, ali ne mora da bude, kažu astronomi, zato što Plank i astronomi drugačije opažaju stvari. Plank je četiri godine istraživao mikrotalasno reliktno zračenje koje je ostalo posle Velikog praska, kada je univerzum bio star samo 380.000 godina. Grupa istraživača koja je vodila Plank izvela je vrednost Hablove konstante na osnovu slike o mladom univerzumu, dok je klasična vrednost izvedena iz starijeg univerzuma.

Šta ako u je u merama mladog univerzuma izostavljeno neko njegovo važno svojstvo?

Kosmolozi pokušavaju, doduše, da poboljšaju model mladog univerzuma.

Jedan pristup podrazumeva dodavanje više vrsta lakih subatomskih čestica, što bi univerzumu dalo više prostora da skladišti energiju. Kada se univerzumu dodaju čestice poput neutrina, univerzum će se širiti brže, a naučnici se nadaju da neće poremetiti prikaz mladog stadijuma.

Drastičniji pristup koji zastupa grupa sa Univerziteta Džons Hopkins temelji se na jednom aspektu teorije struna koja predviđa da bi svemir mogao da bude ispunjen energetskim poljima povezanim sa lakim česticama ili još uvek neotkrivenim silama. Ta polja, nazvana kvintesencija, mogla bi da deluju suprotno od gravitacije, ali i da se s vremenom menjaju.

Ako je takvo polje postojalo kada je univerzum bio star 100.000 godina, moglo je da proizvede taman toliko energije da reši neslaganja o Hablovoj konstanti, naveli su istraživači prošle godine. Oni o ovoj teoretskoj sili govore kao o “ranoj tamnoj energiji”.

Dr Ris kaže da iako ova ideja funkcioniše, to ne znači da je tačna. Dr Lisa Rendal, sa druge strane, ovim pitanjem pozabavila se sa aspekta proračuna grupe sa Univerziteta Džons Hopkins. Ona i još troje kolega sa Harvarda rade na ideji koja je jednako funkcionalna, ali i matematički dosledna.

Sudnji dan? Možda ipak ne

Prva tamna energija posebno je zanimljiva nekim kosmolozima zato što ukazuje na vezu između dve misteriozne epizode u istoriji univerzuma.

Prva epizoda dogodila se kada je univerzum bio star manje od bilionitog dela bilionitog dela sekunde. U tom trenutku, smatraju kosmolozi, dogodio se Veliki prasak; ovaj događaj doveo je prvobitni haos u red, načinivši univerzum onakvim kakav je on danas. Niko ne zna šta ga je tačno izazvalo.

Druga epizoda još uvek traje: širenje kosmosa se ubrzava. Ali zašto? Ovo pitanje postalo je značajno 1998. godine kada su dva tima astronoma počela da razmatraju da li kolektivna gravitacija galaksija usporava širenje dovoljno da jednog dana izazove kolaps vasione. Istraživači su, međutim, došli do potpuno drugačijih zaključaka: širenje se ubrzava pod uticajem antigravitacijske sile kasnije nazvane tamna energija. Oba tima dobila su Nobelovu nagradu.

Prva tamna energija mogla bi da predstavlja treću epizodu antigravitacije koja preuzima univerzum i ubrzava ga. Možda su sve tri epizode zapravo manifestacije iste tendencije univerzuma da se povremeno širi. Ukoliko je tako, to bi značilo da bi i trenutna manifestacija tamne energije mogla da nestane jednog dana.

To bi ne samo astronome već i sve ostale oslobodilo egzistencijalne noćne more. Ako tamna energija ostane konstantna, sve van naše galaksije počeće da se od nas udaljava brže od brzine svetlosti i postaće nevidljivo. Univerzum će postati beživotan i potpuno mračan. Ali ako je tamna energija privremena – ukoliko se jednog dana zaustavi – kosmolozi mogu da kontempliraju o budućnosti.

Fantomski kosmos

Tamna energija koja trenutno kola univerzumom zapravo se povećala, prema nedavnim istraživanjima. Ukoliko nastavi da raste, univerzum bi jednog dana mogao da doživi ono što astronomi nazivaju Velikim cepanjem, kada se atomi i elementarne čestice podele nadvoje, što vodi u ultimativnu kosmičku katastrofu.

Ovaj scenario opisan je u radu Gida Risalitija, sa Univerziteta u Firenci, u Italiji, i Elizabete Luso, sa Univerziteta Duram u Engleskoj. Tokom poslednje četiri godine, njih dvoje ispitivali su istoriju univerzuma koristeći udaljene kataklizme nazvane kvazari kao markere udaljenosti. Kvazari nastaju iz supermasivnih crnih rupa u centrima galaksija; oni su najsjajniji objekti u prirodi koji se sreću kroz čitav univerzum.

Istraživači su pratili istoriju kosmosa 12 milijardi godina unazad i otkrili da stopa širenja univerzuma odstupa od očekivane. Jedno tumačenje rezultata je da tamna energija nije konstantna, već se menja, zgušnjava i samim tim postaje snažnija. Rast tamne energije mogao bi biti dovoljan da reši nedoumice u vezi sa Hablovom konstantom.

Loše vesti su da, ako je ovaj model tačan, tamna materija može biti u naročito opasnom i – kako većina fizičara tvrdi – neplauzibilnom obliku nazvanom fantomska energija. Njeno postojanje bi impliciralo da stvari gube energiju ubrzavanjem. Dok se univerzum širi, pritisak fantomske energije porastao bi bezgranično, a onda na kraju prevazišao gravitaciju i uništio prvo Zemlju, a potom i atome.

Astronomi pokušavaju da izmere tamnu energiju već dve decenije.

Dve svemirske misije – „Euklid“ Evropske svemirske agencije i Nasin WFIRST – imaju za cilj proučavanje tamne energije i, nadajmo se, utvrđivanje konačnih odgovora u deceniji koja sledi.

© 2019 The New York Times