Źródło zdjęcia: ESA
Dopiero kilka lat temu astronomowie wstrząsnęli obecnymi modelami Wszechświata za pomocą teorii ciemnej energii; co mówi, że ekspansja Wszechświata faktycznie przyspiesza. Patrząc na odległe gromady galaktyk - w odległości do 10 miliardów lat świetlnych - astronomowie z ESA odkryli, że zawierają więcej skoncentrowanej materii, niż przewidywałaby teoria ciemnej energii. Gdyby materia była tak skoncentrowana, Wszechświat nie mógłby być w 70% ciemną energią.
Obserwatorium rentgenowskie ESA, XMM-Newton, zwróciło kuszące nowe dane o naturze Wszechświata. W badaniu odległych gromad galaktyk XMM-Newton odkrył zagadkowe różnice między dzisiejszymi gromadami galaktyk a tymi obecnymi we Wszechświecie około siedem tysięcy milionów lat temu. Niektórzy naukowcy twierdzą, że można to interpretować w ten sposób, że „ciemna energia”, która według większości astronomów dominuje we Wszechświecie, po prostu nie istnieje?
Obserwacje ośmiu odległych gromad galaktyk, z których najdalej znajduje się około 10 tysięcy milionów lat świetlnych, zostały zbadane przez międzynarodową grupę astronomów pod przewodnictwem Davida Lumba z ESA Space Research and Technology Center (ESTEC) w Holandii. Porównali te gromady do tych znalezionych w pobliskim Wszechświecie. Badanie zostało przeprowadzone w ramach większego projektu XMM-Newton Omega, który bada gęstość materii we Wszechświecie pod przewodnictwem Jima Bartletta z College de France.
Gromady galaktyk są niesamowitymi emiterami promieni rentgenowskich, ponieważ zawierają dużą ilość gazu o wysokiej temperaturze. Gaz ten otacza galaktyki w taki sam sposób, jak para otacza ludzi w saunie. Mierząc ilość i energię promieni X z gromady, astronomowie mogą obliczyć zarówno temperaturę gazu klastrowego, jak i masę gromady.
Teoretycznie we Wszechświecie, w którym gęstość materii jest wysoka, gromady galaktyk nadal rosłyby z czasem, a zatem średnio powinny teraz zawierać więcej masy niż w przeszłości.
Większość astronomów uważa, że żyjemy we Wszechświecie o niskiej gęstości, w którym tajemnicza substancja zwana „ciemną energią” stanowi 70% zawartości kosmosu i dlatego przenika wszystko. W tym scenariuszu gromady galaktyk powinny przestać rosnąć na wczesnym etapie historii Wszechświata i wyglądać praktycznie nie do odróżnienia od dzisiejszych.
W artykule, który wkrótce zostanie opublikowany przez europejski magazyn Astronomy and Astrophysics, astronomowie z XMM-Newton Omega Project przedstawiają wyniki pokazujące, że gromady galaktyk w odległym Wszechświecie nie są podobne do dzisiejszych. Wydają się emitować więcej promieni rentgenowskich niż dzisiaj. Tak wyraźnie gromady galaktyk z czasem zmieniły swój wygląd.
W towarzyszącym artykule Alain Blanchard z Laboratoire d’Astrophysique de l'Observatoire Midi-Pyr? Nes i jego zespół wykorzystują wyniki do obliczenia, jak liczna gromada galaktyk zmienia się w czasie. Blanchard mówi: „W przeszłości było mniej gromad galaktyk”.
Taki wynik wskazuje, że Wszechświat musi być środowiskiem o dużej gęstości, co jest wyraźnie sprzeczne z „modelem zgodności”, który postuluje Wszechświat o nawet 70% ciemnej energii i bardzo niskiej gęstości materii. Blanchard wie, że ten wniosek będzie bardzo kontrowersyjny, mówiąc: „Aby uwzględnić te wyniki, musisz mieć dużo materii we Wszechświecie, co pozostawia niewiele miejsca na ciemną energię”.
Aby pogodzić nowe obserwacje XMM-Newton z modelami zgodności, astronomowie musieliby przyznać fundamentalną lukę w swojej wiedzy na temat zachowania gromad i ewentualnie znajdujących się w nich galaktyk. Na przykład galaktyki w odległych gromadach musiałyby wstrzykiwać więcej energii do otaczającego gazu, niż jest to obecnie rozumiane. Proces ten powinien następnie stopniowo zwężać się w miarę starzenia się gromady i znajdujących się w niej galaktyk.
Bez względu na to, w jaki sposób interpretowane są wyniki, XMM-Newton dał astronomom nowy wgląd we wszechświat i nową tajemnicę do rozwiązania. Jeśli chodzi o możliwość, że wyniki XMM-Newtona są po prostu błędne, są one w trakcie potwierdzania przez inne obserwacje rentgenowskie. Jeśli te odpowiedzi zwrócą tę samą odpowiedź, być może będziemy musieli przemyśleć nasze rozumienie Wszechświata.
Zawartość wszechświata
Uważa się, że zawartość Wszechświata składa się z trzech rodzajów substancji: normalnej materii, ciemnej materii i ciemnej energii. Normalna materia składa się z atomów tworzących gwiazdy, planety, ludzi i każdy inny widoczny obiekt we Wszechświecie. Choć brzmi to upokarzająco, normalna materia prawie na pewno stanowi niewielką część Wszechświata, gdzieś pomiędzy 1% a 10%.
Im więcej astronomów obserwowało Wszechświat, tym więcej materii musieli znaleźć, aby to wszystko wyjaśnić. Jednak materia ta nie mogłaby się składać z normalnych atomów, w przeciwnym razie byłoby więcej gwiazd i galaktyk do zobaczenia. Zamiast tego wymyślili termin ciemna materia dla tej szczególnej substancji właśnie dlatego, że wymyka się ona naszemu wykryciu. Jednocześnie fizycy próbujący lepiej zrozumieć siły przyrody zaczęli wierzyć, że nowe i egzotyczne cząstki materii muszą być obfite we Wszechświecie. Prawie nigdy nie wchodziłyby one w interakcje z normalną materią i wielu obecnie uważa, że cząstki te są ciemną materią. W chwili obecnej, pomimo wielu eksperymentów mających na celu wykrycie cząstek ciemnej materii, żadne z nich nie zakończyło się sukcesem. Niemniej jednak astronomowie nadal uważają, że gdzieś między 30% a 99% Wszechświata może składać się z ciemnej materii.
Ciemna energia to najnowszy dodatek do zawartości Wszechświata. Początkowo Albert Einstein przedstawił ideę wszechprzenikającej „energii kosmicznej”, zanim dowiedział się, że Wszechświat się rozszerza. Rozszerzający się Wszechświat nie potrzebował „stałej kosmologicznej”, jak Einstein nazwał swoją energię. Jednak w latach 90. obserwacje wybuchających gwiazd w odległym Wszechświecie sugerowały, że Wszechświat nie tylko się rozszerza, ale także przyspiesza. Jedynym sposobem na wyjaśnienie tego było przywrócenie kosmicznej energii Einsteina w nieco zmienionej formie, zwanej ciemną energią. Nikt nie wie, czym może być ciemna energia.
W obecnie popularnym „modelu zgodności” Wszechświata 70% kosmosu uważa się za ciemną energię, 25% ciemną materię i 5% normalną materię.
Oryginalne źródło: ESA News Release
