Studiul Supernova arată că energia întunecată poate fi mai complicată decât am crezut

Din ce este făcut universul? Această întrebare a condus astronomii de sute de ani.

În ultimul sfert de secol, oamenii de știință au crezut că lucruri „normale”, cum ar fi atomii și moleculele care alcătuiesc tu, eu, Pământul și aproape tot ceea ce putem vedea reprezintă doar 5% din univers. Alte 25% este „materia întunecată”, o substanță necunoscută pe care nu o putem vedea, dar pe care o putem detecta prin modul în care afectează materia normală prin gravitație.

Restul de 70% din cosmos este alcătuit din „energie întunecată”. Descoperită în 1998, aceasta este o formă necunoscută de energie despre care se crede că face ca universul să se extindă într-un ritm din ce în ce mai mare.

In un nou studiu, care urmează să fie publicat în curând în Jurnal Astronomic, eu și colegii mei am măsurat proprietățile energiei întunecate mai detaliat decât oricând. Rezultatele noastre arată că poate fi o energie de vid ipotetică propusă pentru prima dată de Einstein – sau poate fi ceva mai ciudat și mai complicat, care se schimbă în timp.

Ce este energia întunecată?

Când Einstein a dezvoltat teoria generală a relativității în urmă cu peste un secol, și-a dat seama că ecuațiile sale au arătat că universul ar trebui fie să se extindă, fie să se micșoreze. Acest lucru i s-a părut greșit, așa că a adăugat o „constantă cosmologică” – un fel de energie inerentă spațiului gol – pentru a echilibra forța gravitației și a menține universul static.

Mai târziu, când lucrările Henriettei Swan Leavitt și Edwin Hubble au arătat că universul se extinde într-adevăr, Einstein a eliminat constanta cosmologică, numind-o „cea mai mare greșeală a sa”.

Cu toate acestea, în 1998, două echipe de cercetători au descoperit că expansiunea universului se accelera de fapt. Acest lucru implică faptul că ceva destul de asemănător cu constanta cosmologică a lui Einstein poate exista până la urmă - ceva ce numim acum energie întunecată.

De la acele măsurători inițiale, am folosit supernove și alte sonde pentru a măsura natura energie întunecată. Până acum, aceste rezultate au arătat că densitatea energiei întunecate din univers pare a fi constantă.

Aceasta înseamnă că puterea energiei întunecate rămâne aceeași, chiar și pe măsură ce universul crește - nu pare să fie răspândită mai subțire pe măsură ce universul devine mai mare. Măsurăm acest lucru cu un număr numit w. Constanta cosmologică a lui Einstein a stabilit efectul w la –1, iar observațiile anterioare au sugerat că acest lucru a fost corect.

Stele care explodează ca bețe de măsurare cosmice

Cum măsurăm ceea ce este în univers și cât de repede crește? Nu avem bandă de măsură enormă sau cântare uriașe, așa că folosim în schimb „lumânări standard”: obiecte în spaţiu a cărui strălucire o cunoaştem.

Imaginează-ți că este noapte și că stai pe un drum lung cu câțiva stâlpi de lumină. Acești stâlpi au toți același bec, dar stâlpii mai îndepărtați sunt mai slabi decât cei din apropiere.

Acest lucru se datorează faptului că lumina se estompează proporțional cu distanța. Dacă știm puterea becului și putem măsura cât de strălucitor pare a fi becul, putem calcula distanța până la stâlpul de lumină.

Pentru astronomi, un bec cosmic comun este un fel de stea care explodează numită supernova de tip Ia. Acestea sunt stele pitice albe care aspiră adesea materie dintr-o stea vecină și cresc până când ating masa de 1.44 ori mai mare decât masa soarelui nostru, moment în care explodează. Măsurând cât de repede se estompează explozia, putem determina cât de strălucitoare a fost și, prin urmare, cât de departe de noi.

Sondajul Energiei Întunecate

Ancheta energiei întunecate este cel mai mare efort de până acum pentru măsurarea energiei întunecate. Peste 400 de oameni de știință de pe mai multe continente au lucrat împreună timp de aproape un deceniu pentru a observa în mod repetat părți ale cerului sudic.

Observațiile repetate ne permit să căutăm schimbări, ca noi stele care explodează. Cu cât observați mai des, cu atât puteți măsura mai bine aceste schimbări și, cu cât zona căutați este mai mare, cu atât puteți găsi mai multe supernove.

Primele rezultate care indică existența energiei întunecate au folosit doar câteva zeci de supernove. Cele mai recente rezultate de la Dark Energy Survey folosesc aproximativ 1,500 de stele care explodează, oferind o precizie mult mai mare.

Folosind o cameră special construită instalată pe telescopul Blanco de 4 metri de la Observatorul Inter-American Cerro-Tololo din Chile, sondajul a găsit mii de supernove de diferite tipuri. Pentru a afla care dintre ele sunt de tip Ia (tipul de care avem nevoie pentru măsurarea distanțelor), am folosit telescopul Anglo Australian de 4 metri de la Observatorul Siding Spring din New South Wales.

Telescopul Anglo Australian a efectuat măsurători care au spart culorile luminii din supernove. Acest lucru ne permite să vedem o „amprentă” a elementelor individuale din explozie.

Supernovele de tip Ia au unele caracteristici unice, cum ar fi că nu conțin hidrogen și siliciu. Și cu suficiente supernove, învățarea automată ne-a permis să clasificăm mii de supernove în mod eficient.

Mai complicat decât constanta cosmologică

În cele din urmă, după mai mult de un deceniu de muncă și de studiu a aproximativ 1,500 de supernove de tip Ia, Dark Energy Survey a produs o nouă măsurătoare cea mai bună a w. Noi am gasit w = –0.80 ± 0.18, deci este undeva între –0.62 și –0.98.

Acesta este un rezultat foarte interesant. Este aproape de –1, dar nu chiar acolo. Pentru a fi constanta cosmologică, sau energia spațiului gol, ar trebui să fie exact –1.

Unde ne lasă asta? Cu ideea că ar putea fi nevoie de un model mai complex de energie întunecată, poate unul în care această energie misterioasă sa schimbat de-a lungul vieții universului.

Acest articol este republicat de la Conversaţie sub licență Creative Commons. Citeste Articol original.

Credit imagine: Rămășițele unei supernove de tip Ia — un fel de stea care explodează folosit pentru a măsura distanțe în univers. NASA / CXC / U.Texas, CC BY

• Distribuție de conținut bazat pe SEO și PR. Amplifică-te astăzi.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Împuterniciți-vă. Accesați Aici.
• PlatoAiStream. Web3 Intelligence. Cunoștințe amplificate. Accesați Aici.
• PlatoESG. carbon, CleanTech, Energie, Mediu inconjurator, Solar, Managementul deșeurilor. Accesați Aici.
• PlatoHealth. Biotehnologie și Inteligență pentru studii clinice. Accesați Aici.
• Sursa: https://singularityhub.com/2024/01/12/supernova-study-shows-dark-energy-may-be-more-complicated-than-we-thought/