Tamna energija decenijama predstavlja jednu od najvećih zagonetki moderne fizike. Prema trenutno prihvaćenom kosmološkom modelu, ona čini približno 70 odsto ukupne gustine energije svemira i povezuje se sa ubrzanim širenjem kosmosa. Ipak, deo naučnika smatra da postojeća objašnjenja možda nisu potpuna i da bi neke pojave mogle da se razumeju i bez pretpostavke o tamnoj energiji u njenom uobičajenom obliku.
Među istraživačima koji se bave ovim pitanjima je Džesika Mjur, docentkinja na Univerzitetu Sinsinatija, koja je učestvovala u međunarodnim istraživanjima raspodele galaksija. Timovi naučnika analizirali su ogromne količine astronomskih podataka kako bi bolje razumeli kako je materija raspoređena kroz svemir i kako se ta struktura menjala tokom vremena. Njihov cilj nije samo da potvrde postojeće teorije, već i da utvrde da li posmatranja otkrivaju nedostatke u našem razumevanju kosmosa.
Šta nam raspored galaksija govori o svemiru
U okviru međunarodnog projekta istraživanja tamne energije, stotine naučnika koristile su teleskopska posmatranja prikupljana od 2013. do 2019. godine. Analizom velikog broja galaksija istraživači su mapirali raspodelu materije i proučavali kako se kosmičke strukture razvijaju. Takvi podaci omogućavaju da se teorijski modeli uporede sa stvarnim svemirom, umesto da se zaključci zasnivaju samo na matematičkim pretpostavkama. Posebno su važni obrasci koji pokazuju kako se galaksije grupišu i kako se njihova međusobna udaljenost menjala tokom kosmičke istorije.
Prema standardnom modelu kosmologije, ubrzano širenje svemira objašnjava se tamnom energijom, koja se često opisuje kao osobina prostora sa efektom sličnim negativnom pritisku. U najjednostavnijoj verziji ovog modela, njena gustina ostaje konstantna tokom vremena, što se povezuje sa Ajnštajnovom kosmološkom konstantom. Ovaj pristup uspešno objašnjava veliki broj astronomskih posmatranja, ali ne odgovara na osnovno pitanje šta tamna energija zapravo jeste. Naučnici zato pokušavaju da utvrde da li je reč o svojstvu prostora ili o nekom složenijem fizičkom procesu.
Mjur je učestvovala u analizi podataka u okviru istraživanja tamne energije i proučavanju pitanja koja postojeći modeli još ne objašnjavaju u potpunosti. Njeno interesovanje usmereno je na to koliko se pouzdano iz astronomskih merenja mogu izvoditi zaključci o prirodi svemira. Činjenica da model dobro opisuje veliki broj pojava ne znači da je svako njegovo objašnjenje konačno potvrđeno. Upravo zato nova posmatranja mogu da budu važna čak i kada ne donesu neposredan odgovor.
Može li gravitacija da objasni ono što pripisujemo tamnoj energiji
Jedan od istraživača koji dovode u pitanje uobičajeno tumačenje ubrzanog širenja svemira jeste Dejvid Viltšir sa Univerziteta Kenterberi na Novom Zelandu. On zastupa pristup prema kojem svemir nije savršeno homogen i u kojem razlike između oblasti sa različitom gustinom materije mogu imati veći značaj nego što se obično pretpostavlja. Prema takvom tumačenju, način na koji posmatramo kosmičko širenje mogao bi da bude povezan sa gravitacionim razlikama i relativnim protokom vremena. Ova ideja predstavlja alternativu standardnom objašnjenju, ali nije opšteprihvaćena među kosmolozima.
U kosmosu materija nije ravnomerno raspoređena. Galaksije se grupišu u jata i velike strukture, dok između njih postoje ogromna područja sa znatno manjom gustinom materije. Gravitacija utiče na kretanje objekata i na način na koji se meri njihova udaljenost, pa naučnici proučavaju koliko te razlike mogu da utiču na zaključke o širenju svemira. Ipak, potrebno je pokazati da alternativni modeli mogu da objasne različite vrste posmatranja jednako uspešno kao standardni model, a ne samo pojedine rezultate.
Mjur ne smatra da postojeći dokazi opravdavaju potpuno odbacivanje tamne energije. Ona, međutim, ukazuje na to da bi rezultati novijih kosmoloških istraživanja mogli da upućuju na složeniju prirodu ovog fenomena. Ako se potvrdi da se svojstva tamne energije menjaju tokom vremena, najjednostavniji model sa konstantnom gustinom možda neće biti dovoljan. Takav nalaz zahtevao bi proširenje teorijskog okvira, ali sam po sebi ne bi značio da tamna energija ne postoji.
Zašto bi nova otkrića promenila kosmologiju
Jedan od najvećih problema moderne fizike jeste to što se veliki deo svemira ne može neposredno objasniti poznatim oblicima materije i energije. Tamna materija, koja se zaključuje na osnovu gravitacionih efekata, i tamna energija imaju različite uloge u kosmološkim modelima, ali obe ostaju nedovoljno razjašnjene. Zajedno čine najveći deo ukupnog sadržaja svemira prema standardnoj proceni, zbog čega njihova priroda predstavlja ključno pitanje za razumevanje kosmičke evolucije. Istraživanja zato ne pokušavaju samo da preciziraju brojke, već i da utvrde da li su potrebna nova objašnjenja osnovnih fizičkih procesa.
Mjur je u javnim izjavama ukazala na nezadovoljstvo činjenicom da naučnici još ne znaju šta čini najveći deo svemira. Ipak, nepoznanica ne znači da su postojeće teorije beskorisne ili da je njihova zamena već na vidiku. Standardni model i dalje predstavlja najuspešniji okvir za objašnjenje velikog broja kosmoloških posmatranja, dok se alternativne ideje procenjuju prema tome koliko dobro odgovaraju dostupnim dokazima. Naučni napredak u ovoj oblasti zato zavisi od novih merenja, provera i poređenja različitih modela.
Ako buduća istraživanja potvrde da se tamna energija menja tokom vremena ili da deo njenog prividnog dejstva proizlazi iz načina na koji opisujemo gravitaciju i strukturu svemira, kosmologija bi morala da preispita neke od svojih osnovnih pretpostavki. To bi otvorilo prostor za temeljnije razumevanje širenja kosmosa, ali i za nova pitanja o prirodi prostora i vremena. Za sada, međutim, tamna energija ostaje sastavni deo vodećeg naučnog modela, dok istraživači pokušavaju da utvrde da li je njeno objašnjenje potpuno ili tek prvi korak ka dubljoj teoriji svemira.
