Temná energie může být iluzí: Vědci odhalili „hrudkovitý“ vesmír

Někteří vědci zpochybňují existenci temné energie novým modelem nazvaným „timescape“, který naznačuje, že rozpínání vesmíru může být ovlivněno jeho nerovnoměrnou strukturou, nikoliv neviditelnou silou. Tato teorie by mohla vyřešit probíhající kosmologické debaty, přičemž klíčovou roli při potvrzení její platnosti hrají nadcházející družicová data.

Zpochybnění existence temné energie
Temná energie, která byla dlouho považována za jednu z největších záhad vědy, podle vědců zkoumajících rozpínání vesmíru možná nakonec neexistuje. V minulém století se fyzikové obecně domnívali, že vesmír roste rovnoměrně ve všech směrech. Aby vysvětlili nevysvětlitelné jevy, zavedli pojem temné energie – teoretického náhradníka. Tato myšlenka však naráží na přetrvávající problémy a nesrovnalosti.

Model timescape: Nový pohled na kosmické rozpínání
Tým fyziků a astronomů z Canterburské univerzity v Christchurchi na Novém Zélandu nyní tento přístup přehodnocuje. Na základě přesnější analýzy světelných křivek supernov naznačují, že rozpínání vesmíru není rovnoměrné, ale probíhá nepravidelně a „hrudkovitě“.

Nové důkazy podporují „časový“ model kosmické expanze, který nepotřebuje temnou energii, protože rozdíly v natahování světla nejsou důsledkem zrychlování vesmíru, ale spíše důsledkem toho, jak kalibrujeme čas a vzdálenost.

Důsledky modelu timescape
Model bere v úvahu, že gravitace zpomaluje čas, takže ideální hodiny v prázdném prostoru tikají rychleji než uvnitř galaxie. Model také naznačuje, že hodiny v Mléčné dráze by byly asi o 35 % pomalejší než tytéž hodiny na průměrné pozici ve velkých kosmických prázdnotách, což znamená, že v prázdnotách by uplynulo o miliardy let více. To by zase umožnilo větší rozpínání vesmíru, takže by se zdálo, že rozpínání je stále rychlejší, když takové obrovské prázdné prázdnoty rostou a dominují vesmíru.

Profesor David Wiltshire, který studii vedl, řekl: „Naše výsledky ukazují, že k vysvětlení toho, proč se zdá, že se vesmír rozpíná stále rychleji, nepotřebujeme temnou energii. Temná energie je chybná identifikace variací kinetické energie rozpínání, která není v tak hrudkovitém vesmíru, v jakém ve skutečnosti žijeme, rovnoměrná.“

David Wiltshire ještě dodává: „Výzkum poskytuje přesvědčivé důkazy, které mohou vyřešit některé klíčové otázky týkající se zvláštností našeho rozpínajícího se vesmíru. Díky novým údajům by největší záhada vesmíru mohla být vyřešena do konce tohoto desetiletí.“

Nová analýza byla publikována v časopise Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Letters.

Konvenční teorie temné energie versus timescape
Temná energie je běžně považována za slabou antigravitační sílu, která působí nezávisle na hmotě a tvoří přibližně dvě třetiny hustoty hmoty a energie ve vesmíru. Standardní model vesmíru ΛCDM (Lambda Cold Dark Matter) vyžaduje temnou energii, aby vysvětlil pozorované zrychlení rychlosti rozpínání vesmíru. Vědci tento závěr opírají o měření vzdáleností výbuchů supernov ve vzdálených galaxiích, které se zdají být vzdálenější, než by měly být, kdyby se rozpínání vesmíru nezrychlovalo.

Současné výzvy pro standardní model
Současná rychlost rozpínání vesmíru je však stále více zpochybňována novými pozorováními. Zaprvé, důkazy z následného záření po Velkém třesku – známého jako kosmické mikrovlnné pozadí (CMB) – ukazují, že rozpínání raného vesmíru je v rozporu se současným rozpínáním, což je anomálie známá jako „Hubbleovo napětí“.

Kromě toho nedávná analýza nových vysoce přesných dat získaných pomocí spektroskopického přístroje DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument) zjistila, že model ΛCDM neodpovídá tak dobře jako modely, v nichž se temná energie v čase „vyvíjí“, místo aby zůstávala konstantní.

Hubbleovo napětí i překvapení odhalená pomocí DESI jsou obtížně řešitelná v modelech, které používají zjednodušený 100 let starý zákon kosmické expanze – Friedmannovu rovnici. Ta předpokládá, že vesmír se v průměru rozpíná rovnoměrně – jako by všechny vesmírné struktury mohly být prohnány mixérem a vznikla beztvará polévka bez komplikujících struktur. Současný vesmír však ve skutečnosti obsahuje složitou kosmickou síť kup galaxií ve vláknech, která obklopují a protkávají obrovské prázdné dutiny.

Profesor Wiltshire dodal: „Nyní máme k dispozici tolik dat, že v 21. století můžeme konečně odpovědět na otázku – jak a proč vzniká ze složitosti jednoduchý zákon průměrné expanze? Jednoduchý zákon expanze, který je v souladu s Einsteinovou obecnou relativitou, se nemusí řídit Friedmannovou rovnicí.“

Budoucí směry výzkumu
Vědci uvádějí, že družice Euclid Evropské kosmické agentury, která byla vypuštěna v červenci 2023, je schopna otestovat a odlišit Friedmannovu rovnici od alternativy timescape. K tomu však bude zapotřebí nejméně 1 000 nezávislých vysoce kvalitních pozorování supernov.

Když byl navrhovaný model timescape naposledy testován v roce 2017, analýza naznačila, že jako vysvětlení kosmické expanze vyhovuje jen o něco lépe než ΛCDM, takže tým z Christchurch úzce spolupracoval s týmem projektu Pantheon+, který pečlivě vytvořil katalog 1 535 odlišných supernov.
Nové údaje podle nich nyní poskytují „velmi pádné důkazy“ pro časový posun. Mohou také poukázat na přesvědčivé řešení Hubbleova napětí a dalších anomálií souvisejících s rozpínáním vesmíru.

Podle vědců je třeba dalších pozorování z družice Euclid a z kosmického dalekohledu Nancy Grace Telescope, aby se posílila podpora modelu časového prostoru, a nyní začíná závod o využití tohoto množství nových dat k odhalení skutečné povahy rozpínání vesmíru a temné energie.

Zdroj: https://scitechdaily.com/dark-energy-may-be-an-illusion-scientists-uncover-a-lumpy-universe/

autor: František Martinek