Forța misterioasă care ar putea rezolva cele mai mari enigme ale cosmologiei

Un nou studiu realizat de fizicienii de la MIT propune ca o forță misterioasă cunoscută sub numele de energie întunecată timpurie să rezolve două dintre cele mai mari enigme ale cosmologiei și să ne ajute să înțelegem mai bine modul în care a evoluat Universul timpuriu.

Una dintre enigmele în cauză este „tensiunea Hubble”, care se referă la o neconcordanță în măsurătorile privind viteza de expansiune a Universului. Cealaltă implică observarea a numeroase galaxii timpurii, strălucitoare, care au existat într-un moment în care Universul timpuriu ar fi trebuit să fie mult mai puțin populat.

• De ce avem tot mai multe opțiuni, dar luăm decizii mai proaste
• Cercetătorul care a demonstrat că educația genetică poate reduce prejudecățile rasiale

Acum, echipa MIT a descoperit că ambele enigme ar putea fi rezolvate dacă Universul timpuriu ar avea un ingredient în plus, efemer: energia întunecată timpurie. Energia întunecată este o formă necunoscută de energie pe care fizicienii o suspectează că determină expansiunea Universului în prezent.

Energia întunecată timpurie este un fenomen similar, ipotetic, care ar fi putut avea doar o apariție scurtă, influențând expansiunea Universului în primele sale momente, înainte de a dispărea complet.

Unii fizicieni au suspectat că energia întunecată timpurie ar putea fi cheia rezolvării tensiunii Hubble, deoarece forța misterioasă ar putea accelera expansiunea timpurie a Universului cu o cantitate care ar rezolva neconcordanța măsurătorilor.

O forță misterioasă

Cercetătorii de la MIT au descoperit acum că energia întunecată timpurie ar putea explica, de asemenea, numărul deconcertant de galaxii luminoase pe care astronomii le-au observat în Universul timpuriu.

În noul lor studiu, prezentat în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, echipa a modelat formarea galaxiilor în primele câteva sute de milioane de ani ale Universului. Atunci când au încorporat o componentă de energie întunecată doar în acea primă fărâmă de timp, au constatat că numărul de galaxii care au apărut din mediul primordial a înflorit pentru a se potrivi cu observațiile astronomilor.

„Avem aceste două enigme deschise”, spune coautorul studiului, Rohan Naidu, cercetător postdoctoral în cadrul Institutului Kavli de Astrofizică și Cercetare Spațială al MIT.

Pe baza modelelor cosmologice și de formare a galaxiilor standard, Universul ar fi trebuit să nu se grăbească să producă primele galaxii. Ar fi fost nevoie de miliarde de ani pentru ca gazul primordial să se coaguleze în galaxii la fel de mari și luminoase precum Calea Lactee.

Dar în 2023, telescopul spațial James Webb (JWST) al NASA a făcut o observație uimitoare. Cu o capacitate de a privi mai departe în timp decât orice alt observator de până acum, telescopul a descoperit un număr surprinzător de galaxii luminoase la fel de mari precum Calea Lactee modernă în primii 500 de milioane de ani, când Universul avea doar 3% din vârsta sa actuală.

Două enigme deschise

Pentru fizicieni, observațiile implică faptul că există fie ceva fundamental greșit cu fizica care stă la baza modelelor, fie un ingredient lipsă în Universul timpuriu pe care oamenii de știință nu l-au luat în considerare. Echipa MIT a explorat posibilitatea celei din urmă ipoteze și dacă ingredientul lipsă ar putea fi energia întunecată timpurie.

Fizicienii au propus ca energia întunecată timpurie să fie un fel de forță antigravitațională. Această forță ar contracara atracția gravitațională spre interior și ar accelera expansiunea timpurie a Universului, într-un mod care ar rezolva neconcordanța dintre măsurători. Prin urmare, energia întunecată timpurie este considerată cea mai probabilă soluție la tensiunea Hubble.

Echipa MIT a analizat dacă energia întunecată timpurie ar putea fi, de asemenea, cheia pentru explicarea populației neașteptate de galaxii mari și strălucitoare detectate de JWST. În noul lor studiu, fizicienii au analizat modul în care energia întunecată timpurie ar putea afecta structura timpurie a Universului care a dat naștere primelor galaxii. Ei s-au concentrat pe formarea halourilor de materie întunecată – regiuni ale spațiului în care gravitația se întâmplă să fie mai puternică și unde materia începe să se acumuleze, scrie EurekAlert.

Echipa a dezvoltat un cadru empiric pentru formarea galaxiilor timpurii, care prezice numărul, luminozitatea și dimensiunea galaxiilor care ar trebui să se formeze în Universul timpuriu, având în vedere anumite măsuri ale „parametrilor cosmologici”. Parametrii cosmologici sunt ingredientele de bază, sau termenii matematici, care descriu evoluția Universului.

Fizicienii au stabilit că există cel puțin șase parametri cosmologici principali, dintre care unul este constanta Hubble – un termen care descrie rata de expansiune a Universului. Alți parametri descriu fluctuațiile de densitate din supa primordială, imediat după Big Bang, din care se formează în cele din urmă halouri de materie neagră.

Vă recomandăm să mai citiți și:

A fost creată Inteligența Artificială care poate detecta materia întunecată

Harta „Pădurii de Hidrogen” sprijină teoria existenței materiei întunecate

Telescopul Hubble urmărește materia întunecată din galaxii cu ajutorul stelelor

„Cometele întunecate” ar putea reprezenta 60% dintre obiectele cosmice din apropierea Pământului