Forțele fundamentale ale Universului devin din ce în ce mai slabe, sugerează un nou studiu

Forțele fundamentale ale Universului slăbesc. Un nou studiu propune o ipoteză îndrăzneață despre ceea ce ar putea cauza expansiunea accelerată a Universului și existența materiei întunecate, sugerând că ambele ar putea fi, de fapt, o „iluzie cosmică” produsă de variația în timp a constantelor fundamentale ale naturii.

Datorită observațiilor ce acoperă de la radiația cosmică de fond până la galaxiile din apropiere, știm că Universul nostru se află într-o continuă expansiune. Și mai ciudat (dar acest lucru necesită confirmări suplimentare) este faptul că expansiunea pare să se fi accelerat începând cu aproximativ 5-6 miliarde de ani în urmă. Fenomenul misterios care determină această accelerare este cunoscut drept energie întunecată.

• Telescopul Webb a descoperit o galaxie spirală masivă de la începuturile Universului
• O întâlnire străveche a Soarelui cu alte două stele a schimbat pentru totdeauna Sistemul Solar

Materia întunecată, pe de altă parte, reprezintă o formă de materie invizibilă, care nu emite lumină proprie și interacționează cu materia obișnuită doar prin gravitație. Dovezi ale existenței sale apar în rotația galaxiilor, în observarea roiurilor galactice și în fenomenul de lentilare gravitațională.

Deși există numeroși candidați propuși pentru materia întunecată și multiple experimente dedicate descoperirii sale, nicio detectare directă nu a avut loc până acum, iar natura energiei întunecate rămâne un mister. Unele dovezi indică chiar că aceasta ar putea evolua în timp. Pentru a explica toate aceste observații, orice nouă teorie trebuie să ofere o viziune unificatoare asupra fenomenelor cosmice, subliniază IFL Science.

Forțele fundamentale ale Universului devin mai slabe

Într-o lucrare recentă, Rajendra Gupta, profesor asociat la Departamentul de Fizică al Universității din Ottawa (Canada), propune o explicație radicală: toate observațiile cosmologice pot fi înțelese dacă luăm în considerare faptul că forțele fundamentale ale Universului își modifică intensitatea odată cu trecerea timpului. Mai precis, forțele fundamentale ale Universului slăbesc.

„Forțele din Univers devin, în medie, mai slabe pe măsură ce acesta se extinde. Această slăbire dă impresia că există o forță misterioasă care împinge Universul să se dilate mai repede, ceea ce numim energie întunecată. În același timp, la scara galaxiilor și a clusterelor galactice, variația acestor forțe în regiunile gravitațional legate creează o gravitație suplimentară, pe care o interpretăm drept materie întunecată. Însă, de fapt, aceste efecte ar putea fi simple iluzii, apărute din evoluția constantelor care definesc tăria forțelor fundamentale”, explică Gupta.

Lucrarea susține că rotația galaxiilor, lentilarea gravitațională și expansiunea accelerată pot fi explicate printr-un model numit constante de cuplare corelate variabile (covarying coupling constants – CCC), adică ideea că „constantele” Universului, precum intensitatea gravitației sau a electromagnetismului, nu sunt fixe, ci se modifică în timp, în funcție de densitatea materiei din regiunea respectivă.

Ce spune teoria?

„Există două fenomene foarte diferite pe care teoria standard încearcă să le explice cu ajutorul materiei și energiei întunecate: unul la scară cosmologică (peste 600 de milioane de ani-lumină), unde Universul este omogen și izotrop, și altul la scară astrofizică, unde structura este neuniformă și direcțională. În modelul standard, aceste două cazuri necesită ecuații diferite. Modelul nostru le explică pe ambele cu aceeași ecuație, fără a fi nevoie de materie sau energie întunecată”, afirmă Gupta.

Conform teoriei, în regiunile cu o densitate mare de materie, contribuția din partea constantei 𝛼 este mai mică, în timp ce în zonele cu puțină materie aceasta crește. Astfel, curbura de rotație a galaxiilor nu ar mai fi explicată prin materie întunecată, ci prin variația locală a acestei constante, ceea ce ar genera gravitație suplimentară la marginile galaxiilor. Folosind modele simplificate, Gupta susține că poate reproduce curbele de rotație fără a apela la materia întunecată.

„Ceea ce este cu adevărat fascinant e că această abordare ne permite să explicăm ceea ce vedem pe cer, rotația galaxiilor, gruparea lor și chiar modul în care lumina se curbează în jurul obiectelor masive, fără a presupune existența unor particule invizibile. Totul poate fi explicat prin variația constantelor naturii pe măsură ce Universul îmbătrânește și devine mai structurat”, a spus el.

Ipoteza că forțele fundamentale ale Universului slăbesc este controversată

Totuși, această ipoteză rămâne extrem de controversată și se abate considerabil de la fizica actuală. Așa cum spunea Carl Sagan, „afirmațiile extraordinare necesită dovezi extraordinare”, iar modelul CCC nu le oferă încă. Există și motive să credem că teoria nu va înlocui prea curând modelul standard al materiei întunecate reci și energiei întunecate (ΛCDM).

O parte a modelului lui Gupta se bazează pe conceptul de „lumină obosită” pentru a explica deplasarea spre roșu a galaxiilor îndepărtate, o idee respinsă de mult timp de către comunitatea științifică. Gupta a atras atenția în 2023 cu o lucrare care susținea că Universul are de fapt 26 de miliarde de ani, teorie care a fost intens criticată.

„Există numeroase măsurători independente care indică o vârstă de aproximativ 14 miliarde de ani pentru Univers. Nu doar radiația cosmică de fond și rata de expansiune măsurată prin supernove, ci și structura la scară largă a Universului și vârsta celor mai vechi stele confirmă acest lucru”, a explicat profesoara Tamara Davis, de la Universitatea din Queensland (Australia).

„Problema e că modelul lui a fost ajustat doar pentru a se potrivi datelor provenite din supernove. Nu este suficient să potrivești teoria cu un singur set de date și să le ignori pe celelalte. În plus, nu pare să fi verificat dacă noua teorie a gravitației respectă legile cunoscute privind orbitele planetelor din sistemul solar”, a adăugat Davis.

Oare vom putea afla răspunsul vreodată?

Cu toate acestea, Gupta este convins că modelul său CCC ar putea oferi soluții la multe dintre misterele cosmologiei moderne.

„De ani de zile ne chinuim să explicăm cum au reușit galaxiile din Universul timpuriu să se formeze atât de rapid și să devină atât de masive. În modelul nostru, nu este nevoie de particule exotice sau de încălcarea legilor fizicii. Cronologia Universului se extinde pur și simplu, aproape dublând vârsta sa, și creează spațiul necesar pentru tot ceea ce observăm. Uneori, cea mai simplă explicație este și cea mai bună. Poate că cele mai mari secrete ale Universului nu sunt altceva decât trucuri jucate de constantele naturii care evoluează odată cu timpul”, spune el.

Lucrarea a fost publicată în revista Galaxies.

Vă recomandăm să citiți și:

Cercetătorii ar fi detectat o gaură de vierme dintr-un univers paralel

Cercetătorii au rezolvat misterul unui crater vechi de peste de 40 de milioane de ani

Diamantele aflate la 470 km adâncime dezvăluie chimia ascunsă a Pământului

Astronomii au urmărit o nebuloasă planetară de-a lungul a 130 de ani de evoluție