Wpatrując się w ciemność
Ekspansja naszego wszechświata przyspiesza. To dziwne zjawisko nazywa się ciemną energią i zostało po raz pierwszy zauważone w badaniach odległych wybuchów supernowych około 20 lat temu. Od tego czasu wiele niezależnych linii dowodów doszło do tego samego ponurego wniosku: wszechświat staje się coraz grubszy i grubszy.
Ale co do cholery powoduje? Co jest ciemna energia? Istnieje wiele pomysłów na potencjalne przyczyny. Być może jest to złudzenie, a nasze rozumienie grawitacji jest po prostu błędne w tych ogromnych skalach. Być może nieco tajemnicze pole przenika całą czasoprzestrzeń, która napędza zwiększenie odległości między galaktykami we wszechświecie.
Zdecydowanie najprostszym wyjaśnieniem jest to, że ciemna energia jest po prostu tam. Prosta stała natury, która pojawia się w równaniach ogólnej teorii względności, która jest fundamentem dla naszego rozumienia kwestii kosmologicznych. Nie ma wyjaśnienia i przyczyny. Jak każda inna stała natury, to tylko część fundamentalnej rzeczywistości.
Chociaż to wyjaśnienie nie jest do końca satysfakcjonujące, wyjaśnia wszystkie dostępne dane do tej pory.
Wykorzystanie energii kwazara
Dane są po prostu takie: wydaje się, że siła ciemnej energii pozostała absolutnie stała przez cały czas kosmiczny. Jest tam, obecny, niezmienny zarówno w czasie, jak i przestrzeni.
Może.
Jednym z największych wyzwań związanych z badaniem natury ciemnej energii jest to, że nie mamy pełnego obrazu historii ekspansji wszechświata. Zamiast tego mamy coś, co sprowadza się do kosmicznych „zakładek” - możemy badać ekspansję stosunkowo niedawno za pomocą supernowej typu 1a i bardzo dokładnie znamy stan wszechświata, który miał zaledwie 380 000 lat za pośrednictwem kosmicznego mikrofalowego tła.
Nie mamy bardzo jasnego obrazu tego, co planował Wszechświat, ale ostatnio para naukowców próbuje to zmienić, badając światło z odległych kwazarów. Te kwazary są potwornie jasnymi obiektami, napędzanymi przez grawitacyjne ściskanie materiału, gdy jego ściśnięcie dopasowuje się do gigantycznych czarnych dziur. Kwazary są zdecydowanie najsilniejszymi silnikami we wszechświecie, co czyni ich doskonałymi kandydatami do zaglądania w kosmiczną historię między książkami.
Jednak głównym wyzwaniem jest to, że nigdy nie jesteś pewien, jak daleko jest dany kwazar. Jeśli jeden jest jaśniejszy od drugiego, to czy pierwszy jest bliższy ... czy po prostu jaśniejszy? Bez sposobu ich rozplątania nie można uzyskać stałej odległości, co oznacza, że nie można zmierzyć ekspansji wszechświata od czasu, gdy kwazar emitował swoje światło.
Jednak naukowcy zastosowali nową sztuczkę, porównując dwa różne rodzaje światła emitowanego przez kwazary. Pierwszy rodzaj to ultrafiolet emitowany z samego spadającego materiału. Drugi to trudniejsze promieniowanie rentgenowskie powstające z promieniowania ultrafioletowego, które jest zwiększane do wyższych energii z jeszcze większej ilości otaczającego gazu. Porównując te dwa źródła emisji, naukowcy mogą odkryć prawdziwą jasność każdego kwazara, a tym samym poznać ich odległości.
Big Rip, Big Deal
Naukowcy odkryli, że według wstępnych wyników ciemna energia była w przeszłości słabsza. Oznacza to, że nie jest stały - ewoluuje i zmienia się, a wraz z upływem czasu rośnie w siłę. Jeśli ten wynik się utrzymuje (a to duży gdyby), wówczas nasze najprostsze wyjaśnienie ciemnej energii będzie musiało zostać odrzucone przez okno na rzecz czegoś bardziej skomplikowanego. Co właściwie jest dobrą rzeczą - zmieniająca się ciemna energia może dać nam wskazówki, których potrzebujemy, aby odkrywać nowe obszary fizyki.
Ale ten wynik również przedstawia bardziej ponury obraz przyszłości wszechświata. Jeśli ciemna energia pozostanie stała, gwiazdy będą świecić przez dziesiątki trylionów lat, gdy galaktyki delikatnie oddalą się od siebie. Ale jeśli ciemna energia z czasem staje się silniejsza, wówczas jej odpychająca siła staje się przytłaczająca, nie tylko rozbijając galaktyki, ale także niszcząc same galaktyki.
I systemy słoneczne.
I planety.
I cząsteczki.
Jak długo potrwa realizacja scenariusza „big rip”? Zależy to od tego, jak szybko rośnie ciemna energia, ale może to trwać nawet kilka miliardów lat. Co z kosmologicznego punktu widzenia nie jest tak długie.
Przeczytaj więcej: „Ograniczenia kosmologiczne z diagramu kwazarów Hubble'a przy dużych przesunięciach ku czerwieni”
