Iki šiol nežinotas, paslaptingas tamsiosios energijos tipas gali padėti įminti Visatos plėtimosi paslaptį

Preliminarūs duomenys

Kosmologai aptiko požymių, kad pirmus 300 000 metų po Didžiojo sprogimo galėjo egzistuoti antros rūšies tamsioji energija – visur esanti paslaptinga medžiaga, dėl kurios spartėja dabartinės Visatos plėtimasis.

Dviejuose atskiruose tyrimuose – abu jie praėjusią savaitę paskelbti arXiv preprint serveryje1,2 – 2013-2016 m. Atakamos kosmologijos teleskopo (ACT) Čilėje surinktuose duomenyse aptikta preliminarių pirmųjų šios „ankstyvosios tamsiosios energijos“ pėdsakų. Jei šie rezultatai pasitvirtins, jie gali padėti išspręsti ilgai trukusį galvosūkį, susijusį su duomenimis apie ankstyvąją Visatą, kurie atrodo nesuderinami su šiandien matuojamu kosmoso plėtimosi greičiu. Tačiau duomenys yra preliminarūs ir galutinai neparodo, ar tokia tamsiosios energijos forma iš tiesų egzistavo.

„Yra nemažai priežasčių, dėl kurių reikėtų atsargiai vertinti tai, kaip naują fizikos atradimą“, – sako Paryžiaus astrofizikos instituto kosmologė Silvia Galli.

Abiejų tyrimų autoriai pripažįsta, kad duomenys dar nėra pakankamai stiprūs, kad būtų galima su dideliu pasitikėjimu aptikti ankstyvąją tamsiąją energiją. Tačiau jie teigia, kad tolesni ACT ir kitos observatorijos – Pietų ašigalio teleskopo Antarktidoje – stebėjimai netrukus gali padėti atlikti griežtesnį patikrinimą. „Jei tai tikrai tiesa, t. y. jei ankstyvojoje Visatoje iš tiesų buvo ankstyvoji tamsioji energija, turėtume pamatyti stiprų signalą“, – sako vienas iš ACT komandos darbo autorių Colinas Hillas, Kolumbijos universiteto Niujorke kosmologas.

Spindulių kartografavimas

Tiek ACT, tiek Pietų ašigalio teleskopas skirti kosminei elektromagnetinei foninei spinduliuotei (CMB), pirmapradei spinduliuotei, kuri kartais apibūdinama kaip Didžiojo sprogimo pasekmė, kartografuoti. CMB yra vienas iš kosmologų supratimo apie Visatą ramsčių.

Tyrėjai, kartografuodami subtilius CMB pokyčius visame danguje, rado įtikinamų „standartinio kosmologijos modelio“ įrodymų. Šiame modelyje aprašoma Visatos, kurią sudaro trys pagrindinės sudedamosios dalys: tamsioji energija, ne mažiau paslaptinga tamsioji materija, kuri yra pagrindinė galaktikų formavimosi priežastis, ir įprastinė medžiaga, sudaranti mažiau nei 5 proc. visos Visatos masės ir energijos, raida.

Dabartinius moderniausius CMB žemėlapius sudarė Europos kosmoso agentūros „Planck“ misija, veikusi 2009-2013 m. Remiantis „Planck“ duomenimis atliktais skaičiavimais, darant prielaidą, kad standartinis kosmologijos modelis yra teisingas, tiksliai numatoma, kokiu greičiu dabar turėtų plėstis Visata. Tačiau per pastarąjį dešimtmetį vis tikslesni šio plėtimosi matavimai, pagrįsti supernovų sprogimų stebėjimais ir kitais metodais, parodė, kad jis plečiasi 5-10 proc. greičiau, nei numatyta.

Teoretikai pasiūlė daugybę standartinio modelio pakeitimų, kurie galėtų paaiškinti šį skirtumą. Prieš dvejus metus Džono Hopkinso universiteto Baltimorėje kosmologas Markas Kamionkovskis ir jo bendradarbiai pasiūlė papildomą standartinio modelio sudedamąją dalį. Jų sukurta „ankstyvoji tamsioji energija“, kuri patikslino jų ir kitų komandų kelerius metus plėtotą idėją, būtų tam tikras skystis, persmelkęs Visatą ir išnykęs per kelis šimtus tūkstančių metų nuo Didžiojo sprogimo. „Tai nėra įtikinamas argumentas, tačiau tai vienintelis modelis, kurį galime įgyvendinti“, – „Live Science“ sakė mokslininkas.

Ankstyvoji tamsioji energija nebūtų buvusi pakankamai stipri, kad sukeltų spartesnį plėtimąsi, kaip dabar daro „įprastinė“ tamsioji energija. Tačiau dėl jos po Didžiojo sprogimo atsiradusi plazma būtų atvėsusi greičiau nei kitu atveju. Tai turėtų įtakos tam, kaip reikėtų interpretuoti CMB duomenis, ypač kai kalbama apie Visatos amžiaus ir jos plėtimosi greičio matavimus, kurie grindžiami tuo, kokį atstumą garso bangos galėjo nukeliauti plazmoje, kol ji atvėso į dujas.

Dviejuose naujausiuose tyrimuose nustatyta, kad ACT sudarytas CMB poliarizacijos žemėlapis geriau atitinka modelį, į kurį įtraukta ankstyvoji tamsioji energija, nei standartinį modelį. Interpretuojant CMB pagal ankstyvosios tamsiosios energijos modelį ir ACT duomenis reikštų, kad Visatai dabar yra 12,4 mlrd. metų – vietoje dabar manomų 13,8 mlrd. metų. Atitinkamai dabartinis plėtimosi tempas būtų maždaug 5 proc. spartesnis, nei numatyta pagal standartinį modelį, t. y. būtų artimesnis šiandien astronomų apskaičiuotam tempui.