© Eurasia Review
Ovaj zaključak tek treba potvrditi, no kada bi se to dogodilo, posljedice bi bile prilično dramatične - u pitanje bi bila dovedena Nobelova nagrada za fiziku iz 2011., a također bismo ostali bez elegantnog modela razvoja svemira kao i bez jasnog odgovora na pitanje kakva ga konačna sudbina čeka - ledena i mračna smrt u beskrajnom širenju ili prestanak širenja nakon kojeg će uslijediti veliko, vruće sažimanje. U tom slučaju teorijski bi fizičari trebali ponovno stati pred svoje ploče, a eksperimentalni sjesti za instrumente i teleskope.
No neki stručnjaci i neka nova astronomska otkrića pokazuju da trebamo zadržati dah prije nego što prihvatimo tako drastičan obrat, o čemu će više riječi biti u zadnjem poglavlju ovog teksta.
U međuvremenu, radi jednostavnijeg razumijevanja novog seizmičkog podrhtavanja u astrofizici trebamo se vratiti malo unazad u povijest i razjasniti neke temeljne ideje standardnog modela kozmologije.
Svemir se širi
Američki astronom Edwin Hubble još je krajem 1920-ih naišao na jake dokaze da se svemir širi, da on nije statičan kako ga je zamišljao Albert Einstein, ali i većina drugih znanstvenika prije njega. Promatrajući udaljena svemirska tijela otkrio je tzv. crvene pomake u frekvencijama njihova zračenja na temelju kojih je zaključio da se ona udaljavaju od nas. Crveni pomak kao indikator kretanja najlakše je shvatiti na primjeru sirene kola hitne pomoći. Kada nam se ona približavaju, sirena ima viši ton, viših frekvencija, a kada se udaljavaju niži. Slično se ponašaju i elektromagnetski valovi koje zrače razna tijela u svemiru - ako nam se približavaju, vidimo plavi pomak prema višim frekvencijama, a ako se udaljavaju, crveni, prema nižim. Širenje svemira koje je otkrio Hubble kasnije je postalo jednim od temelja za ideju o njegovu nastanku u velikom prasku.
Mjerenje svemira i ubrzano širenje
Naravno, kozmologija tu nije stala. Kasnija istraživanja triju neovisnih timova na čelu sa Saulom Perlmutterom s University of California, Berkeley, Adamom Riessom s Johns Hopkins University i Brianom Schmidtom s Australian National University, provedena 1990-ih pokazala su da svemir ne samo da se širi, već da se njegova ekspanzija ubrzava.
Bijeli patuljci sačinjeni su od vrlo guste tvari. Od njih su gušće samo neutronske zvijezde i crne rupe. Veličina im je tek malo veća od Zemljine, dok im je masa slična Sunčevoj. Ako znamo da je zapremina Sunca 1,3 milijuna puta veća od Zemljine, onda možemo zamisliti kolika je gustoća bijelih patuljaka - jedna žličica njihove tvari na Zemlji bi težila poput odraslog afričkog slona. Zbog takve goleme gustoće, u bijelim patuljcima u određenom trenutku, kada im masa dosegne kritičnu od 1,4 Sunčevih, pod utjecajem gravitacije pokreće se urušavanje i proces nuklearne fuzije. Rezultat je eksplozija supernove čiji je sjaj oko pet milijardi puta veći od sjaja Sunca i nadmašuje sjaj svih ostalih zvijezda u matičnoj galaksiji. Ove eksplozije u prosjeku se u nekoj galaksiji događaju jednom u stotinu godina.
Ako ste se pitali kako masa bijelog patuljka dosegne kritičnu od 1,4 solarnih, odgovor je postupnim usisavanjem plinova iz atmosfere njegove zvijezde pratilje. Naime, smatra se da supernove uglavnom nastaju u tzv. binarnim sustavima zvijezda u kojima je jedna bijeli patuljak.
Nobelova nagrada
Dakle, Perlmutter, Riess i Schmidt, zajedno sa svojim kolegama utvrdili su, na temelju promatranja svemirskog teleskopa Hubble i nekih teleskopa na Zemlji, da se određene supernove tipa Ia nalaze dalje nego što bi se očekivalo da se svemir uniformno širi.
Prilikom dodjele Nobelove nagrade, Švedska kraljevska akademija objavila je da je trojac otkrio pojavu koja je u biti suprotna od onoga što bi se na temelju poznatih zakona očekivalo - utvrdili su da se širenje svemira, umjesto da usporava zahvaljujući privlačnim silama gravitacije, zapravo sve više ubrzava.
'Uspoređujući sjaj udaljenih supernova sa sjajem onih bližih, znanstvenici su otkrili da je sjaj udaljenih za oko 25 posto preslab. One su bile previše daleko. Širenje svemira se ubrzava. Ovo otkriće je ključno i kamen je temeljac kozmologije. Također je izazov za generacije znanstvenika koje dolaze', objavljeno je u priopćenju.
Kako bi objasnili neobičan zabilježeni efekt, znanstvenici su izašli s hipotezom o postojanju tamne energije koja ima tzv. negativan tlak. Prema pretpostavci, njezin potisak djeluje u smjeru suprotnom od gravitacije koja ima tendenciju zaustaviti širenje svemira i eventualno ga okrenuti u sažimanje. Budući da je 'odbijanje' tamne energije snažnije od 'privlačenja' gravitacije, rezultat je ubrzano širenje svemira.
Na temelju različitih eksperimentalnih opažanja znanstvenici su zaključili da bi gustoća tamne energije, kada se gleda njezin ekvivalent u masi, mogla iznositi oko 7 × 10 na -30 g/cm3 što je mnogo manje od gustoće obične tvari i tamne tvari u galaksijama. Takvu energiju bilo bi nemoguće otkriti u postojećim laboratorijskim uvjetima. No budući da je ona jednolično raspoređena po cijelom svemiru, njezin je udio zapravo vrlo velik - mjerenja satelitima COBE, WMAP i Planck pokazuju da je, ako zaokružimo brojke, udio tamne energije 68 posto, tamne tvari 27 posto, a obične, vidljive tvari 5 posto.
No od predstavljanja hipoteze o tamnoj energiji pa sve do danas nitko se nije uspio ozbiljnije približiti tumačenju što bi ona mogla biti. Ipak, znanstvenici su potvrdili mogućnost njezina postojanja kroz nekoliko različitih, neovisnih promatranja, osobito neizravno kroz mjerenja efekta gravitacijskih leća i nepravilnosti u kozmičkom mikrovalnom zračenju, koje se smatra odbljeskom velikog praska.
Novi, neočekivani obrat
Tu konačno dolazimo do novog otkrića koje baca određenu sjenu sumnje na opisani standardni model kozmologije.
Prema radu objavljenom u časopisu Nature Scientific Reports tim znanstvenika s Odsjeka za fiziku na University of Oxford, pod vodstvom Subira Sarkara, u svojem je novom istraživanju proveo analizu 740 supernova tipa Ia, više od 10 puta većeg uzorka od onoga kojim je raspolagao trojac nagrađen Nobelom. Rezultati su pokazali da je potvrda ubrzanom širenju svemira pala umjesto da je porasla. Štoviše, pokazali su da je snaga dokaza sada u najboljem slučaju tri sigma. To je mnogo manje od snage pet sigma koliko se smatra standardom nužnim da bi se proglasilo neko otkriće u fundamentalnoj fizici.
'Za primjer u ovom kontekstu možemo uzeti nedavne najave otkrića nove čestice mase 750 GeV u Velikom hadronskom sudaraču u CERN-u. Ono je u početku, u prosincu prošle godine, imalo čak veći značaj od 3,9 i 3,4 sigma (u dva neovisna eksperimenta, op.a.) te je potaknulo objavljivanje čak 500 znanstvenih radova. Međutim, u kolovozu je objavljeno da su novi prikupljeni podaci smanjili signal ispod jedan sigma. Bila je to samo statistička fluktuacija, što znači da ta čestica ne postoji', rekao je za Phys.org prof. Sarkar koji smatra kako postoji mogućnost da se i efekti zabilježeni uz pomoć supernova i oni neizravni, registrirani u pozadinskom mikrovalnom zračenju, mogu objasniti na drugačiji način.
'Prilično je moguće da smo zavedeni te da je ono što se čini kao manifestacija tamne energije zapravo posljedica analiziranja podataka previše jednostavnim teorijskim modelom - onim koji je razvijen 1930-ih, dugo prije nego što su bili dostupni stvarni podaci. Trebat će nam sofisticiraniji teorijski okviri koji će u obzir uzeti činjenicu da svemir nije homogen te da se materija baš ne ponaša kao idealan plin - što su dvije ključne pretpostavke standardne kozmologije - okviri koji bi možda mogli biti dovoljni za tumačenje svih promatranja i bez potrebe za tamnom energijom. Uistinu, energija vakuuma je nešto što uopće ne razumijemo u temeljnoj teoriji', rekao je Sarkar istaknuvši kako će ipak trebati provesti brojna dodatna istraživanja prije nego što se donesu neki konačni zaključci:
Moguće rješenje enigme
Očekivano, nisu svi znanstvenici jednako uvjereni u zaključke nove studije. Njezine su konzekvence previše dramatične da bi se olako prihvatila.
Roberto Trotta s Imperial College London za Phys.org kaže da postoje druge, neovisne, a snažne potvrde ubrzanog širenja svemira. Mada priznaje da potvrde utemeljene na promatranjima supernova Ia ne izgledaju tako čvrste kao ranije, ističe da se astronomi trebaju pripremiti za moguća otkrića tisuća novih tipova supernova Ia, a s time i za prihvaćanje rigoroznijih statističkih tehnika za njihovu analizu.
U tom smjeru ide jedno prilično plauzibilno rješenje za novonastalu enigmu koje na stranici One Universe at a Time nudi astrofizičar i bloger Brian Koberlein.
On ukazuje na činjenicu da su neka relativno nova opažanja pokazala da su varijacije u sjaju supernova tipa Ia veće nego što se ranije mislilo te da postoje njihove manje sjajne verzije nazvane Iax. Iz toga proizlazi da nesigurnost u sjaju supernova Ia može biti veća od prihvaćene, što se podudara s nalazima nove studije.
Naime, u novoobjavljenom radu autori su analizirali promatranja udaljenih supernova s većim nesigurnostima. Kada se podaci usporede s dva različita kozmološka modela svemira - s onim u kojem širenje ne ubrzava i s onim u kojem ubrzava - razina sigurnosti u model koji ubrzava pada dok razina sigurnosti u onaj koji ne ubrzava raste. No to je upravo ono što bismo očekivali ako postoji veća varijabilnost u sjaju supernova, odnosno ako postoji više njihovih podtipova.
Komentari čitatelja
na naše novosti