Timp de câteva luni, cosmologia a trăit cu o spaimă serioasă: dacă tot ce credeam despre expansiunea Universului ar fi fost greșit? Un studiu apărut în noiembrie anul trecut susținea că extinderea cosmosului a intrat într-o fază de încetinire și că energia întunecată slăbește pe măsură ce trece timpul. Un grup internațional de astrofizicieni, în care se află doi laureați Nobel, spune acum că panica nu avea temei: măsurătorile vechi erau corecte, iar accelerarea continuă.
Alarmă falsă, dar cu folos
Noua lucrare a fost publicată în Monthly Notices of the Royal Astronomical Society și susține că problema a venit dintr-o interpretare greșită a datelor, nu dintr-o prăbușire a modelului standard. „Măsurătorile anterioare, larg acceptate, erau de fapt în regulă, iar înțelegerea noastră actuală privind soarta Universului rămâne solidă”, a declarat autorul principal, dr. Phil Wiseman de la Universitatea din Southampton, potrivit comunicatului instituției preluat de ScienceDaily.
„Din fericire, am evitat această criză, dar misterul privind motivul pentru care rata de expansiune a Universului continuă să accelereze rămâne”, a adăugat el. „Demonstrând că măsurătorile noastre sunt corecte, ne putem întoarce la a încerca să înțelegem ce este de fapt această energie întunecată, în loc să ne întrebăm dacă ea există.”
Cum se măsoară expansiunea Universului cu supernove
Instrumentul de bază al domeniului este supernova de tip Ia, explozia extrem de luminoasă a unei stele pitice albe. Fiindcă aceste explozii ating o strălucire maximă considerată aproape identică, ele funcționează ca niște „becuri standard”: comparând luminozitatea aparentă cu cea reală, astronomii deduc distanța. Iar când s-a observat că obiectele mai îndepărtate se depărtează mai repede, concluzia a fost că expansiunea se accelerează.
Descoperirea a fost recompensată cu Premiul Nobel pentru Fizică în 2011, împărțit de Adam Riess, Brian Schmidt și Saul Perlmutter. Primii doi sunt coautori ai studiului actual, ceea ce face din această lucrare și o revenire a celor care au deschis subiectul acum aproape trei decenii.
Studiul din Coreea de Sud contesta exact această premisă. Autorii lui argumentau că supernovele de tip Ia nu ajung toate la aceeași strălucire maximă odată ce Universul îmbătrânește. Dacă ar fi fost adevărat, astronomii ar fi citit greșit datele și ar fi confundat o încetinire cu o accelerare.
Unde s-a greșit calculul
Echipa coordonată de Southampton spune că a găsit două probleme de metodă. Prima ține de vârste: analiza anterioară a tratat vârsta unei galaxii ca fiind aceeași cu vârsta stelei individuale care a explodat, deși cele două pot diferi drastic. A doua este omiterea masei galaxiei-gazdă, o corecție considerată standard în cosmologia modernă tocmai pentru că influențează luminozitatea măsurată.
„Afirmațiile extraordinare cer testări deosebit de atente”, a comentat profesorul Adam Riess. „Ceea ce constatăm este că, atunci când calibrăm aceste supernove ținând cont de medii-gazdă și populații stelare diferite, dovezile pentru accelerarea cosmică rămân remarcabil de consistente.”
Profesorul Mark Sullivan, tot de la Southampton, vede episodul ca pe o etapă normală a cercetării. „Așa se face progresul. Deși ideea nu s-a dovedit corectă, ea a deschis moduri noi de a gândi despre cum explodează supernovele și despre cum putem măsura energia întunecată mai precis”, a spus el.
Coautorul dr. Brodie Popovic descrie exercițiul ca pe o revizuire utilă a propriilor ipoteze: „Ne-am concentrat în ultima vreme pe astrofizica exploziilor și pe felul în care influențează cosmologia. A fost o bună ocazie să ne întoarcem și să trecem prin toate presupunerile noastre — se pare că, da, înțelegem lucrurile astea și le luăm în calcul în măsurătoarea cosmologică.”
Cum s-a ajuns aici, în trei decenii
Povestea începe în 1998, când două echipe rivale — High-Z Supernova Search Team și Supernova Cosmology Project — au ajuns, independent, la aceeași concluzie contraintuitivă: supernovele îndepărtate apăreau mai slabe decât ar fi trebuit, semn că expansiunea nu încetinește sub efectul gravitației, ci se accelerează. Pentru a explica accelerarea, cosmologii au reintrodus în ecuații un termen pe care Einstein îl abandonase, constanta cosmologică, și au numit efectul energie întunecată.
De atunci, modelul standard al cosmologiei, cunoscut drept Lambda-CDM, a rezistat unui șir lung de teste: radiația cosmică de fond, distribuția galaxiilor în mari structuri, lentilele gravitaționale. Tocmai această acumulare de dovezi independente explică de ce comunitatea a reacționat rapid la ideea unei încetiniri: dacă supernovele ar fi fost interpretate greșit, ar fi trebuit rescrisă și interpretarea celorlalte măsurători.
Detaliul care face problema dificilă este că supernovele de tip Ia nu sunt identice în mod perfect. Luminozitatea lor depinde de metalicitatea stelei-părinte, de vârsta populației stelare și de galaxia-gazdă, iar cosmologii aplică de ani corecții statistice pentru aceste efecte. Miza reală a dezbaterii nu a fost, deci, dacă există o evoluție a supernovelor în timp, ci dacă ea este deja luată în calcul — iar răspunsul echipei de la Southampton este că da, este.
Misterul rămâne pe masă
Concluzia liniștitoare nu rezolvă însă întrebarea de fond. Energia întunecată reprezintă aproximativ 70% din conținutul energetic al Universului și nu are, deocamdată, nicio explicație fizică acceptată. În paralel, măsurătorile spectroscopice de mare amploare realizate în ultimii ani au ridicat semne de întrebare privind posibilitatea ca densitatea acestei energii să nu fie perfect constantă în timp, iar tensiunea dintre diferitele metode de măsurare a ratei de expansiune, cunoscută drept problema constantei Hubble, este departe de a fi rezolvată.
Altfel spus, cosmologia a scăpat de o criză, dar nu de misterul central. Am scris anterior despre efectele energiei întunecate asupra evoluției Universului, despre constanta cosmologică, greșeala lui Einstein devenită temelia cosmologiei și despre de ce Universul nu are un centru.
Lucrarea, intitulată Still accelerating: type Ia supernova cosmology is robust to host galaxy age evolution, este semnată de un colectiv larg care include, pe lângă Wiseman, Popovic, Sullivan, Riess și Schmidt, cercetători precum Dan Scolnic, Tamara M. Davis, Lluís Galbany, Isobel M. Hook sau Maria Vincenzi, și poate fi consultată integral prin identificatorul DOI oficial. Explicații accesibile despre stadiul actual al cercetării privind energia întunecată sunt disponibile și pe portalul științific al NASA.
