Expansiunea accelerată a Universului este pusă la îndoială de un nou studiu9 min read

Un nou studiu sugerează că expansiunea accelerată a Universului ar putea fi o iluzie, o ipoteză ce ar putea răsturna teoriile despre energia întunecată și evoluția cosmosului.

În ultimele trei decenii, imaginea despre Univers a fost dominată de o concluzie spectaculoasă: cosmosul nu doar se extinde, ci o face într-un ritm din ce în ce mai accelerat.// „Accelerating expansion of the universe”, wikipedia.com // Această idee, confirmată prin observațiile asupra supernovelor de tip Ia, a schimbat radical cosmologia modernă și a introdus în ecuație energia întunecată – o componentă misterioasă care ar reprezenta aproape 70% din Univers. 

Importanța descoperirii a fost atât de mare, încât în anul 2011, trei cercetători – Saul Perlmutter, Brian Schmidt și Adam Riess – au primit Premiul Nobel pentru Fizică pentru demonstrarea expansiunii accelerate a Universului.

Totuși, odată cu rafinarea tehnicilor de observare și a modelelor statistice, apar periodic studii care reanalizează datele consacrate și ridică semne de întrebare.

Viziune artistică a unei supernove de tip Ia (SN 2006X). Ilustrație: ESO

Ce spune noul studiu?

Studiul, publicat în revista științifică Monthly Notices of the Royal Astronomical Society,// „Strong progenitor age bias in supernova cosmology – II. Alignment with DESI BAO and signs of a non-accelerating universe”, academic.oup.com // aduce o perspectivă care contrazice consensul actual, sugerând că accelerarea ar putea să nu fie atât de sigură pe cât credeam.

Cercetătorii au pornit de la ideea că supernovele de tip Ia – considerate de obicei „lumânări standard” pentru măsurarea distanțelor cosmice – ar putea să nu fie atât de standard. Autorii studiului arată că luminozitatea supernovelor depinde sistematic de vârsta sistemului stelar din care a provenit supernova. Această vârstă a supernovelor poate influența luminozitatea exploziei, lucru care devine important atunci când folosim supernovele ca „lumânări standard” pentru cosmologie. 

Spre exemplu, supernovele provenite din sisteme stelare mai tinere sunt în mod natural mai puțin luminoase decât cele din populații mai vechi. Această variație introduce o eroare sistematică legată de vârsta supernovelor. care nu fusese corect tratată în analizele precedente. După ce au aplicat o corecție pentru acest efect, distanțele cosmice derivate din supernove Ia s-au modificat semnificativ față de valorile standard.

După corectarea erorii de vârstă, curba expansiunii Universului nu a mai indicat o accelerație, ci o evoluție compatibilă cu absența accelerării sau chiar cu o ușoară decelerare.

„Studiul nostru arată că universul a intrat deja într-o fază de expansiune decelerată în epoca actuală și că energia întunecată se modifică în timp mult mai rapid decât se credea anterior”, precizează profesorul Young-Wook Lee de la Universitatea Yonsei din Korea de Sud, unul dintre autorii studiului, într-un comunicat.// „Universe’s expansion ‘is now slowing, not speeding up’”, ras.ac.uk //

Asta înseamnă că modelul standard al cosmologiei este greșit?

Dacă această concluzie ar fi confirmată, impactul asupra cosmologiei ar fi major. Modelul standard ΛCDM (Λ (Lambda) reprezintă energia întunecată (“motorul” expansiunii accelerate a Universului), iar CDM reprezintă materia întunecată „rece”, adică materie invizibilă care nu emite lumină, dar care are influență gravitațională și ajută la formarea galaxiilor și a structurilor mari din Univers), considerat coloana vertebrală a înțelegerii Universului, ar trebui ajustat sau chiar rescris. 

În acest cadru teoretic, energia întunecată reprezintă aproximativ 70% din conținutul cosmosului și joacă un rol esențial în evoluția pe termen lung a acestuia. Eliminarea sau modificarea drastică a acestei componente ar avea efecte profunde asupra predicțiilor privind soarta Universului, formarea structurilor galactice și dinamica materiei întunecate.

Totuși, mulți astronomi privesc cu scepticism concluziile studiului.

Ei subliniază că măsurătorile supernovelor sunt doar una dintre dovezile pentru accelerarea cosmică. Observațiile radiației cosmice de fond, lentilele gravitaționale și analizele distribuției galaxiilor susțin, în ansamblu, o expansiune accelerată. Prin urmare, chiar dacă rezultatele noului studiu sunt provocatoare și necesită investigații suplimentare, ele nu sunt suficiente pentru a răsturna consensul format în peste două decenii de cercetări.

Henrietta Swan Leavitt. Foto: Domeniul public.

Puțină istorie

Pentru a înțelege importanța acestui subiect, merită să aruncăm o privire în trecut. La începutul secolului XX, Henrietta Swan Leavitt a descoperit relația perioadă–luminozitate a stelelor Cefeide, un instrument fundamental care a permis pentru prima dată măsurarea  distanțelor intergalactice. Fără această descoperire, Edwin Hubble nu ar fi putut demonstra, în anii 1920, că galaxia noastră este una dintre multe altele în Univers, iar mai apoi, Hubble și Georges Lemaître să demonstreze că galaxiile se îndepărtează unele de altele, dezvăluind expansiunea Universului.

Mai recent, în anii ’90, două echipe independente – Supernova Cosmology Project și High-Z Supernova Search Team 00 au folosit supernovele de tip Ia pentru a descoperi că această expansiune este accelerată. Rezultatele lor au schimbat radical cosmologia modernă și au fost recompensate cu Premiul Nobel pentru fizică în 2011.

Astăzi, cosmologia se află din nou într-un moment de reevaluare. Fie noile studii vor confirma și rafina modelul actual, fie vor deschide calea către o nouă paradigmă. Indiferent de direcție, un lucru este cert: Universul va rămâne fascinant.