Cea mai precisă măsurătoare făcută cu energia întunecată confirmă ce se va întâmpla cu Universul

Acum peste zece ani, a început Dark Energy Survey (DES), o cartografiere a Universului în căutarea unor dovezi care ar putea să ne ajute să înțelegem natura fenomenului misterios care este energia întunecată.

Robert Nichol, de la Universitatea din Surrey (Anglia), este unul dintre cei peste 100 de oameni de știință contribuitori care au ajutat la producerea măsurătorii finale a DES, care tocmai a fost făcută publică la întâlnirea Societății Astronomice Americane nr. 243 din New Orleans.

• Galileo Galilei, omul care a schimbat cursul istoriei. „Și totuși, se mișcă!”
• Sonda europeană Mars Express a observat „păianjeni” pe planeta Marte

Se estimează că energia întunecată constituie aproape 70% din Universul observabil, însă încă nu înțelegem exact ce este aceasta. În timp ce natura sa rămâne misterioasă, impactul energiei întunecate se simte la scară mare. Efectul său principal este accelerarea expansiunii Universului.

Ce este energia întunecată?

Anunțul din New Orleans ne poate apropia de o înțelegere mai bună a acestei forme de energie. Printre altele, ne oferă oportunitatea de a testa observațiile în raport cu o idee numită constanta cosmologică, introdusă de Albert Einstein în 1917 ca modalitate de contracarare a efectelor gravitației în ecuațiile sale pentru a obține un Univers care nu se extindea și nici nu se contracta. Einstein ulterior a eliminat-o din calculele sale, scrie Science Alert.

Cu toate acestea, mai târziu, cosmologii au descoperit nu numai că Universul se extindea, ci și că expansiunea accelera. Această observație i-a fost atribuită unei cantități misterioase numită energie întunecată.

Conceptul lui Einstein privind constanta cosmologică ar putea explica de fapt energia întunecată dacă ar avea o valoare pozitivă (permițându-i să se conformeze expansiunii accelerate a cosmosului).

Informațiile DES sunt rezultatul deceniilor de muncă a cercetătorilor din întreaga lume și oferă una dintre cele mai bune măsurători ale unui parametru greu de surprins numit „w”, care înseamnă „ecuația stării” a energiei întunecate. De la descoperirea energiei întunecate, în 1998, valoarea ecuației sale de stare a fost un semn de întrebare fundamental.

Această stare descrie raportul dintre presiune și densitatea de energie pentru o substanță. Totul în Univers are o ecuație de stare.

Valoarea ne spune dacă o substanță este asemănătoare unui gaz, relativistă (descrisă de teoria relativității a lui Einstein) sau nu, sau dacă se comportă ca un fluid. Calcularea acestui număr este primul pas pentru a înțelege cu adevărat natura energiei întunecate.

Expansiunea Universului

Cea mai bună teorie pentru w prezice că ar trebui să fie exact minus unu (w=-1). Această predicție presupune, de asemenea, că energia întunecată este constanta cosmologică propusă de Einstein.

O ecuație de stare de minus unu ne spune că pe măsură ce densitatea de energie a energiei întunecate crește, presiunea negativă crește și ea. Cu cât este mai mare densitatea de energie în Univers, cu atât există mai multă respingere, cu alte cuvinte, materia se împinge reciproc. Acest lucru duce la o expansiune accelerată și continuă a Universului. S-ar putea să sune puțin bizar, deoarece este contraintuitiv cu tot ce experimentăm pe Pământ.

Lucrarea utilizează cea mai directă indicație pe care o avem asupra istoriei de expansiune a Universului: supernovele de tip Ia. Acestea sunt un tip de explozie stelară și acționează ca un fel de unitate cosmică de măsură, permițându-ne să măsurăm distanțe uriașe în Univers. Aceste distanțe pot apoi fi comparate cu așteptările noastre. Aceasta este aceeași tehnică care a fost utilizată pentru a detecta existența energiei întunecate acum 25 de ani.

Diferența constă acum în dimensiunea și calitatea eșantionului de supernove. Utilizând tehnici noi, echipa DES are de 20 de ori mai multe date, pe un interval larg de distanțe. Acest lucru permite una dintre cele mai precise măsurători vreodată ale lui w, oferind o valoare de -0,8.

Noi telescoape se pregătesc să dezvăluie mai multe informații despre energia întunecată

La prima vedere, aceasta nu este valoarea precisă de minus unu pe care am prevăzut-o. Acest lucru ar putea indica faptul că w nu este constanta cosmologică. Cu toate acestea, incertitudinea asupra acestei măsurători este suficient de mare încât să permită minus unu cu o șansă de 5%. Acest nivel de incertitudine încă nu este suficient de bun pentru a spune cu certitudine, dar este un început excelent.

Detectarea particulei subatomice bosonul Higgs în 2012 la Large Hadron Collider a necesitat șanse de un milion la unu de a fi greșită.

Cu toate acestea, această măsurare poate semnala sfârșitul modelelor „Big Rip”, care au ecuații de stare mai negative decât unu. În astfel de modele, Universul s-ar extinde în mod infinit la o rată tot mai mare, în cele din urmă despărțind galaxiile, sistemele planetare și chiar spațiul-timp în sine.

Ca de obicei, oamenii de știință își doresc mai multe date și planurile sunt deja în curs de desfășurare. Rezultatele DES sugerează că noile tehnici vor funcționa pentru experimente viitoare cu supernove, precum misiunea ESA Euclid (lansată în iulie 2023) și noul Observator Vera Rubin din Chile. Acest observator ar trebui să utilizeze curând telescopul său pentru a realiza o primă imagine a cerului după construcție, oferind o privire asupra capacităților sale.

Aceste telescoape de nouă generație ar putea descoperi mii de supernove suplimentare, ajutându-ne să facem noi măsurători ale ecuației de stare și aruncând și mai multă lumină asupra naturii energiei întunecate.

Vă recomandăm să citiți și:

Începutul sfârșitului: Universul a intrat deja în era sa finală

Imagini fabuloase cu lansarea rachetei Vulcan Centaur! De ce au apărut flăcări albastre?

Viteza vântului pe Jupiter, măsurată cu Telescopul Foarte Mare din Chile

Ar putea fi oxigenul „cheia cosmică” pentru tehnologia extraterestră?