Zaista neugodno: Ne znamo gotovo ništa o 95% univerzuma

U knjizi „Materija: Veličanstvena iluzija“, fizičar Gvido Toneli razmatra tamnu energiju i brojne pokušaje da se objasni taj neobični fenomen koji izgleda pokreće širenje univerzuma.

Otkriće tamne energije bilo je pravo iznenađenje za svakoga, uključujući one koji su na tome radili. Kad se to desilo, 1998, astronomi koji su se prvi našli u prisustvu tako iznenađujućih podataka nisu mogli da veruju svojim očima. Nalazi su, pak, bili nesumnjivi.

Preporučujemo

Brzina kojom se univerzum širio nije bila konstantna. Naprotiv, već duže vreme se širio uveliko. Sve se udaljavalo jedno od drugog sve žustrije.

Ono što su naučnici videli bilo je suprotno onome što su očekivali. Ideja ubrzanog širenja univerzuma je bila nelogična. Svi su očekivali da privlačenje usled gravitacije polako smanjuje brzinu širenja prostor-vremena, a događalo se suprotno.

Godinama su naučnici pokušavali da otkriju da li podaci ukazuju na nešto stvarno ili su napravljene greške u merenjima. Na kraju su popustili pred dokazima. Nije bilo sumnje da se posmatra novi prirodni fenomen, iako sasvim neočekivan.

Čak je i Kraljevska švedska akademija nauka priznala značaj rada Sola Perlmutera, Brajana Šmita i Adama Risa, tri astronoma koji su obavili početno istraživanje, dodelivši im Nobelovu nagradu 2011.

Na samim počecima, u pokušaju da se objasni neobični fenomen, skovan je izraz „tamna energija“, ukazujući na potpuno nepoznavanje mehanizma nastanka apsolutno nepoznatog oblika energije koji, izgleda, odguruje sve od svega drugog i povećava se dok dimenzije univerzuma rastu.

Neki su zamišljali svojevrsnu antigravitaciju, krajnje čudno ponašanje gravitacije koja se iz privlačeće sile pretvara u odbijajuću na velikim distancama. Drugi su zamišljali neku vrstu energije vakuuma, pozitivne energije, koja stvara neku vrstu negativnog pritiska, gurajući tako sve u pravcu širenja.

Ideja da praznina sadrži pozitivnu energiju koja uzrokuje širenje stara je više decenija. Albert Ajnštajn je prvi došao do nje. Da bi univerzum bio statičan, to jest radi protivteže efektu gravitacije, koji bi sam pre ili kasnije doveo do kolapsa svega u jednu tačku, Ajnštajn je dodao pozitivnu konstantu – kosmološku konstantu – u svoje jednačine takoreći svojevoljno. To je služilo za uspostavljanje ravnoteže – univerzum se širio nasuprot efektima gravitacije i bio stabilan.

Kasnije, kad je otkriveno da je sve imalo buran početak i da se galaksije još udaljavaju jedna od druge, Ajnštajn se pokajao nazvavši taj izbor jednom od najvećih grešaka u svom životu.

Zapravo, pošto je univerzum proizašao iz ultragustog i superusijanog singulariteta nema potrebe za tim daljim podsticajem širenju da bi se proizvelo stanje ekvilibrijuma.

Zanimljivo je da niko, pogotovo Ajnštajn, nije mogao da predvidi da će do kraja 20. veka otkrića do kojih su došli Perlmuter, Šmit i Ris vratiti njegovu kosmološku konstantu u modu. Izgleda, dakle, kao da će priroda uvek na kraju potvrditi da je Ajnštajn bio u pravu, čak i kad je veliki naučnik uveren da greši.

U ovom slučaju, takođe, dragoceni podaci o prisustvu i distribuciji tamne energije mogu se dobiti analizom najmanje nehomogenosti u kosmičkom pozadinskom zračenju i efekata gravitacionog sočiva kao proizvoda galaksija i klastera. Zanimljivo je otkriti da nam svetlost i dalje omogućava da osmotrimo ovu tamnu stranu kosmosa.

Distribucija tamne energije u kosmosu je vrlo homogena. Ponaša se prilično drugačije od materije, kako obične, tako i tamne materije. Ove druge materijalne supstance imaju mrežaste distribucije sa čvorovima velike gustine i vlaknima između kojih su ogromni prazni prostori. Nasuprot tome, tamna energija je raspoređena uniformno širom svemira i izgleda da zauzima čitav prostor univerzuma, sa odbijajućim delovanjem na sve.

U pokušaju da shvate poreklo ovog misterioznog oblika energije, naučnici su proveravali da li je brzina širenja ista, tokom datog perioda, za sve različite regione univerzuma. Takođe su otkrili da je ovaj fenomen postao dominantan tek u poslednjih nekoliko milijardi godina. Univerzum se dugo širio prateći ritam mnogo drugačiji od sadašnjeg.

Različite hipoteze su testirane, uključujući ideju da imamo posla sa nekom novom fundamentalnom silom ili nekim neregularnim ponašanjem gravitacije ili čak prisustvom u sastavu prostor-vremena vrlo specifičnih struktura, nalik defektima u regularnom obrascu.

Međutim, zasad niko nije uspeo da otkrije šta je uzrok ovog neobičnog fenomena i objašnjavanje tamne energije ostaje jedan od najvećih izazova moderne nauke.

Iako misterija u pogledu porekla tamne energije ostaje, precizna merenja efekata tamne energije na geometriju univerzuma i na prostorne fluktuacije u gustini materije omogućila su kvantifikaciju težine ove komponente u materijalnom sastavu univerzuma.

Rezultat je senzacionalan: tamna energija daje oko 68% totalne mase. Oko dve trećine univerzuma je sačinjeno od ove najmisterioznije komponente. Uračunavajući doprinos tamne energije, dobijamo zaista poražavajući rezultat. Uprkos velikom napretku savremene nauke, moramo priznati da ne znamo ništa o 95% svega oko nas.

(Telegraf Nauka/Live Science)