Ako vysvetliť zrýchľovanie expanzie vesmíru bez tmavej energie?

Temná energia by mala tvoriť 68% celkového súčtu hmoty a energie vo vesmíre. Čo táto energia vlastne je, zostáva stále nerozriešenou záhadou. 

Vo vedeckom svete síce existuje viacero hypotéz, avšak napriek intenzívnemu bádaniu sme sa zatiaľ k jej rozriešeniu nepriblížili. Niet sa preto čo čudovať, že časť fyzikov sa snaží chovanie vesmíru vysvetliť bez použitia tejto nepochopiteľnej sily.

K týmto ľuďom sa hlási aj maďarsko-americký tím vedcov maďarského doktoranda Gábora Rácza z Univerzity Loránda Eötvöse (ELTE) v Budapešti. Podľa nich vlastne žiadna temná energia možno ani neexistuje. Ak je to tak, tak by sme si nemuseli lámať hlavu tým, že sme ju doposiaľ neobjavili. Celý problém s temnou energiou odštartoval výskum supernov typu Ia, teda explodujúcich bielych trpaslíkov v binárnych hviezdnych systémoch, ktorí fungujú ako praktické štandardné sviečky na meranie kozmických vzdialeností. Nech vybuchnú kdekoľvek vo vesmíre, vždy by mali byť rovnako jasné. Problém je v tom, že podľa týchto štandardných sviečok sa rozpínanie nášho vesmíru zrýchľuje, čo pôvodne takmer nikto nečakal. Toto zrýchľovanie vesmíru museli fyzici nejako vysvetliť. A tak sa zrodila temná energia.

Ráczov tím ponúka alternatívne vysvetlenie vychádzajúce z toho, že bežne prijímané kozmologické modely fungovania vesmíru sa spoliehajú na zjednodušenej štruktúre vesmíru a na predpoklade, podľa ktorého je hmota vo vesmíre rozložená rovnomerne. A to je podľa tohto tímu chyba. Rácz uvádza, že Einsteinove rovnice všeobecnej relativity, ktoré je možné vztiahnuť k rozpínaniu vesmíru, sú matematicky tak komplexné, že za storočie ich existencie ešte nebolo nájdené riešenie, ktoré by zahŕňalo štruktúru vesmíru. Z veľmi presných pozorovaní supernov typu Ia síce podľa Ráczovho tímu vieme, že sa rozpínanie vesmíru pravdedpodobne zrýchľuje, zároveň sa však spoliehame len na hrubé aproximácie - odhady odvodené z rovníc všeobecnej relativity.

Vesmír ale v skutočnosti nie je homogénny. Pripomína penu, v ktorej sú kopy a nadkopy galaxií nalepené na steny bublín, obaľujúce enormné vesmírne prázdnoty. Rácz s kolegmi uskutočnili počítačové simulácie modelov vesmíru, v ktorých uvažovali vplyv gravitáce na rozloženie miliónu častíc temnej hmoty. Týmito simuláciami rekonštruovali evolúciu vesmíru, od raného rozloženia hmoty až po utvorenie najväčších vesmírnych štruktúr.

Výsledky simulácií sa líšili od bežných kozmologických modelov. Keď totiž Rácz a jeho kolegovia do simulácií zahrnuli reálnejšiu štruktúru vesmíru, tak ich to doviedlo k modelu, kde sa rôzne oblasti vesmíru rozpínajú rôznou rýchlosťou. Priemerná rýchlosť rozpínania vesmíru v takomto modeli pritom zodpovedá súčasným pozorovaniam, z ktorých vyplýva zrychľovanie rozpínania vesmíru. Zároveň podotýkajú, že nespochybňujú platnosť všeobecnej relativity, len nesúhlasia s používaním zjednodušených rovníc všeobecnej teórie relativity. Ak Rácz a jeho kolegovia budú schopní svoje výsledky obhájiť v nadchádzajúcej konfrontácii, tak to bude zemetrasenie v kozmológii.

Zdroj: phys.org, arxiv.org