Kada je univerzum bio star tek nekih 100.000 godina – vrveća masa čestica i radijacije koja se širi – aktiviralo se čudno energetsko polje. Ispunilo je prostor nekom vrstom kosmičke antigravitacije, što je ubrzalo širenje univerzuma. A onda, nakon još 100.000 godina, polje se izgubilo, ne ostavivši nikakav trag za sobom, osim ubrzanog univerzuma.
Tu priču zastupa grupa astronoma sa Univerziteta Johns Hopkins u Marylandu. Oni kažu da bi postojanje ovog polja moglo da riješi astronomsku zagonetku: univerzum se izgleda širi brže nego što bi trebalo. Posljednjih nekoliko godina astronomi se okupljaju kako bi pronašli grešku ili nedosljednost u svojim prijethodnim proračunima, ali zasada bezuspješno.
“Ukoliko želimo da budemo ozbiljni u vezi sa kosmologijom, ovo je stvar koju treba da shvatimo ozbiljno“, kaže Lisa Randall, teoretičarka sa Harvarda.
Neki istraživači ističu da bi problem mogao da se riješi razmatranjem uloge ranije nepoznatih subatomskih čestica. Drugi, poput onih sa Univerziteta Johns Hopkins, bave se novim vrstama energetskih polja. Međutim, već postoji polje sile – nazvano tamna energija – koje ubrzava širenje univerzuma, što samo doprinosi konfuziji. U novim izvještajima navodi se da mogućnost da tamna energija postaje snažnija i gušća, što vodi u cijepanje atoma i kraj vremena.
Dosad, ipak, nema dokaza ni za jednu od ovih ideja.
Hubbleove nevolje
Raspravlja se i o takozvanoj Hubbleovoj konstanti, nazvanoj po Edwinu Hubbleu, koji je 1929. godine utvrdio da se univerzum širi. Kada svemir raste, galaksije se udaljavaju jedna od druge. Što su udaljenije, brže će se dodatno udaljavati. Hubbleova konstanta pokazuje koliko ta udaljenost iznosi.
Ali da bi je izmjerili, astronomi zavise od takozvanih standardnih svijeća: astronomskih objekata, poput supernove i nekih zvijezda, čija se udaljenost procjenjuje prijema luminoznosti.
Sve do prije nekoliko godina, astronomi nisu uspijevali da se usaglase o vrijednosti Hubbleove konstante: iznosi li ona 50 ili 100 kilometara po sekundi po megaparseku. (Megaparsek je 3,26 miliona svjetlosnih godina.) Ali 2001. godine, Wendy L. Freedman sa Univerziteta u Chicagu vodila je tim koji je korištenjem teleskopa “Hubble“ utvrdio vrijednost od 72 kilometra. Za svaki megaparsek udaljenosti galaksije od nas, ona se pomjera 72 kilometra po sekundi brže.
Adam G. Riess sa Univerziteta Johns Hopkins i njegovi saradnici kasnije su dolazili do sličnih brojeva, a astronomi tvrde da su nepouzdanost konstante smanjili na 2,4 odsto. Ovi rezultati su toliko dobri da nisu u skladu za rezultatima do kojih je došla evropska letjelica “Planck“, izračunavši Planckovu konstantu na 67.
Raskorak u vrijednostima od 9 odsto djeluje fatalno, ali ne mora da bude, kažu astronomi, zato što Planck i astronomi drugačije opažaju stvari. Planck je četiri godine istraživao mikrotalasno reliktno zračenje koje je ostalo posle Velikog praska, kada je univerzum bio star samo 380.000 godina. Grupa istraživača koja je vodila Planck izvela je vrijednost Hubbleove konstante na osnovu slike o mladom univerzumu, dok je klasična vrijednost izvedena iz starijeg univerzuma.
Šta ako je u mjerama mladog univerzuma izostavljeno neko njegovo važno svojstvo?
Kosmolozi pokušavaju, doduše, da poboljšaju model mladog univerzuma.
Jedan pristup podrazumijeva dodavanje više vrsta lakih subatomskih čestica, što bi univerzumu dalo više prostora da skladišti energiju. Kada se univerzumu dodaju čestice poput neutrina, univerzum će se širiti brže, a naučnici se nadaju da neće poremetiti prikaz mladog stadijuma.
Drastičniji pristup koji zastupa grupa sa Univerziteta Johns Hopkins temelji se na jednom aspektu teorije struna koja predviđa da bi svemir mogao da bude ispunjen energetskim poljima povezanim sa lakim česticama ili još uvijek neotkrivenim silama. Ta polja, nazvana kvintesencija, mogla bi da djeluju suprotno od gravitacije, ali i da se s vremenom mijenjaju.
Ako je takvo polje postojalo kada je univerzum bio star 100.000 godina, moglo je da proizvede taman toliko energije da riješi neslaganja o Hubbleovoj konstanti, naveli su istraživači prošle godine. Oni o ovoj teoretskoj sili govore kao o “ranoj tamnoj energiji”.
Dr Riess kaže da iako ova ideja funkcioniše, to ne znači da je tačna. Dr Lisa Randall, sa druge strane, ovim pitanjem pozabavila se sa aspekta proračuna grupe sa Univerziteta Johns Hopkins. Ona i još troje kolega sa Harvarda rade na ideji koja je jednako funkcionalna, ali i matematički dosljedna.
Sudnji dan? Možda ipak ne
Prva tamna energija posebno je zanimljiva nekim kosmolozima zato što ukazuje na vezu između dvije misteriozne epizode u historiji univerzuma.
Prva epizoda dogodila se kada je univerzum bio star manje od bilionitog dijela bilionitog dijela sekunde. U tom trenutku, smatraju kosmolozi, dogodio se Veliki prasak; ovaj događaj doveo je prvobitni haos u red, načinivši univerzum onakvim kakav je on danas. Niko ne zna šta ga je tačno izazvalo.
Druga epizoda još uvijek traje: širenje kosmosa se ubrzava. Ali zašto? Ovo pitanje postalo je značajno 1998. godine kada su dva tima astronoma počela da razmatraju da li kolektivna gravitacija galaksija usporava širenje dovoljno da jednog dana izazove kolaps vasione. Istraživači su, međutim, došli do potpuno drugačijih zaključaka: širenje se ubrzava pod uticajem antigravitacijske sile kasnije nazvane tamna energija. Oba tima dobila su Nobelovu nagradu.
Prva tamna energija mogla bi da predstavlja treću epizodu antigravitacije koja preuzima univerzum i ubrzava ga. Možda su sve tri epizode zapravo manifestacije iste tendencije univerzuma da se povremeno širi. Ukoliko je tako, to bi značilo da bi i trenutna manifestacija tamne energije mogla da nestane jednog dana.
To bi ne samo astronome već i sve ostale oslobodilo egzistencijalne noćne more. Ako tamna energija ostane konstantna, sve van naše galaksije počeće da se od nas udaljava brže od brzine svjetlosti i postat će nevidljivo. Univerzum će postati beživotan i potpuno mračan. Ali ako je tamna energija privremena – ukoliko se jednog dana zaustavi – kosmolozi mogu da kontempliraju o budućnosti.
Fantomski kosmos
Tamna energija koja trenutno kola univerzumom zapravo se povećala, prema nedavnim istraživanjima. Ukoliko nastavi da raste, univerzum bi jednog dana mogao da doživi ono što astronomi nazivaju Velikim cijepanjem, kada se atomi i elementarne čestice podele nadvoje, što vodi u ultimativnu kosmičku katastrofu.
Ovaj scenario opisan je u radu Guida Risalitija, sa Univerziteta u Firenci, u Italiji, i Elisabete Lusso, sa Univerziteta Duram u Engleskoj. Tokom posljednje četiri godine, njih dvoje ispitivali su historiju univerzuma koristeći udaljene kataklizme nazvane kvazari kao markere udaljenosti. Kvazari nastaju iz supermasivnih crnih rupa u centrima galaksija; oni su najsjajniji objekti u prirodi koji se sreću kroz čitav univerzum.
Istraživači su pratili historiju kosmosa 12 milijardi godina unazad i otkrili da stopa širenja univerzuma odstupa od očekivane. Jedno tumačenje rezultata je da tamna energija nije konstantna, već se mijenja, zgušnjava i samim tim postaje snažnija. Rast tamne energije mogao bi biti dovoljan da riješi nedoumice u vezi sa Hubbleovom konstantom.
Loše vijesti su da, ako je ovaj model tačan, tamna materija može biti u naročito opasnom i – kako većina fizičara tvrdi – neplauzibilnom obliku nazvanom fantomska energija. Njeno postojanje bi impliciralo da stvari gube energiju ubrzavanjem. Dok se univerzum širi, pritisak fantomske energije porastao bi bezgranično, a onda na kraju prevazišao gravitaciju i uništio prvo Zemlju, a potom i atome.
Astronomi pokušavaju da izmjere tamnu energiju već dvije decenije.
Dvije svemirske misije – ” Euclid“ Evropske svemirske agencije i Nassin WFIRST – imaju za cilj proučavanje tamne energije i, nadajmo se, utvrđivanje konačnih odgovora u deceniji koja slijedi.
(TBT, NYT)