Temna energija že skoraj tri desetletja velja za glavno razlago pospešenega širjenja vesolja. Nova matematična raziskava Univerze v Kaliforniji v Davisu pa postavlja pod vprašaj eno od osrednjih predpostavk sodobne kozmologije in nakazuje, da bi lahko širjenje vesolja pojasnili tudi brez tega skrivnostnega pojava.
Študija, objavljena v reviji Proceedings of the Royal Society A, temelji na analizi Einstein-Eulerjevih enačb, matematičnega okvira, ki združuje Einsteinovo splošno teorijo relativnosti in dinamiko tekočin ter se uporablja pri modeliranju razvoja vesolja.
Po ugotovitvah raziskovalcev so matematični modeli, na katerih temelji standardni kozmološki model, bistveno manj stabilni, kot se je domnevalo doslej.
Izziv za standardni model vesolja
Sodobna kozmologija temelji na modelu Lambda-CDM, ki poleg običajne snovi vključuje še temno snov in temno energijo. Prav temna energija naj bi bila odgovorna za opaženo pospeševanje širjenja vesolja.
Vodja raziskave Blake Temple z Univerze UC Davis meni, da matematika kaže drugačno sliko.
“Nestabilne rešitve v fiziki običajno veljajo za nefizikalne. V naravi jih praviloma ne opazujemo,” je dejal Temple.
Raziskovalna skupina je preučevala tako imenovane Friedmannove prostor-čase, matematične modele, ki opisujejo širjenje vesolja po velikem poku. Po njihovih izračunih so ti modeli nestabilni tako na majhnih kot na velikih razdaljah.
Po mnenju avtorjev bi to lahko pomenilo, da standardni model ne predstavlja najverjetnejše rešitve Einsteinovih enačb.
Morda temna energija ni potrebna
Temna energija je bila uvedena v devetdesetih letih prejšnjega stoletja, ko so astronomi odkrili, da se širjenje vesolja pospešuje.
Koncept je povezan z Einsteinovo kozmološko konstanto, dodatnim členom v enačbah splošne relativnosti. Einstein jo je sprva uvedel za opis statičnega vesolja, pozneje pa jo je po odkritju širjenja vesolja označil za svojo “največjo napako”.
Kasnejše raziskave so pokazale, da bi lahko podoben matematični člen pojasnil opaženo pospeševanje širjenja vesolja, zato je postal sestavni del standardnega modela.
Temple in sodelavci pa trdijo, da pospešeno širjenje morda izhaja neposredno iz lastnosti Einstein-Eulerjevih enačb in ne zahteva dodatnega pojava, kot je temna energija.
“Nestabilnost Friedmannovih prostor-časov kaže na preprostejšo in bolj naravno razlago pospešenega širjenja vesolja,” meni Temple.
Nova vprašanja o zgradbi vesolja
Raziskovalci so pri delu uporabili samopodobne rešitve Einsteinovih enačb, s katerimi so analizirali razvoj vesolja med obdobjem po velikem poku.
Po njihovih ugotovitvah bi lahko pospešeno širjenje predstavljalo naravno posledico teh enačb, ne da bi bilo treba uvajati dodatne komponente vesolja.
Študija odpira tudi vprašanja o tako imenovanem Kopernikovem načelu, enem od temeljnih konceptov moderne astronomije. To načelo predpostavlja, da Zemlja oziroma naša lokacija v vesolju nima posebnega položaja.
Po mnenju raziskovalcev tudi standardni kozmološki model vsebuje določene predpostavke o opazovalčevem položaju, zato po njihovem mnenju ni samoumevno, da bi alternativne razlage zaradi tega izključili.
Razprava se šele začenja
Čeprav raziskava odpira zanimiva vprašanja, večina opazovalnih dokazov še vedno podpira model Lambda-CDM, ki ostaja prevladujoč okvir sodobne kozmologije.
Nova študija zato ne pomeni zavrnitve temne energije, temveč predstavlja matematični argument za alternativno razlago pojava, ki ga astronomi opazujejo že desetletja.
Če bodo prihodnje raziskave potrdile ugotovitve ekipe z Univerze UC Davis, bi lahko to vodilo do pomembnega prevrednotenja razumevanja nastanka in razvoja vesolja.
