Energia întunecată ar putea să se schimbe în timp, sugerează un nou catalog de supernove

O echipă internațională de astronomi, coordonată de cercetători de la Universitatea din Queensland, a reunit observații realizate de-a lungul a aproximativ trei decenii într-unul dintre cele mai cuprinzătoare seturi de date despre supernovele de tip Ia. Studiul compară aceste explozii stelare cu alte observații cosmologice și indică posibilitatea ca energia întunecată să nu fi avut aceeași intensitate în toate epocile Universului.

Este o ipoteză care merită atenție, dar nu o concluzie definitivă. Rezultatele au fost publicate pe arXiv și nu au fost încă supuse evaluării formale a experților.

Supernovele care ne ajută să măsurăm Universul

În centrul acestei cercetări se află supernovele de tip Ia, explozii asociate unor pitice albe. Acestea sunt deosebit de utile pentru cosmologie deoarece luminozitatea lor poate fi calibrată, permițând astronomilor să estimeze distanțele până la galaxiile în care apar.

Combinând distanța cu viteza de îndepărtare a galaxiilor, cercetătorii pot urmări modul în care s-a extins Universul de-a lungul timpului. Este ca și cum ar reconstrui istoria cosmică folosind explozii stelare îndepărtate drept repere.

În 1998, observațiile supernovelor de tip Ia au contribuit decisiv la descoperirea faptului că expansiunea Universului nu încetinește, așa cum s-ar fi așteptat într-un cosmos dominat doar de materie și gravitație, ci se accelerează. Descoperirea a dus, în cele din urmă, la acordarea Premiului Nobel pentru Fizică în 2011.

Astăzi, aceleași obiecte cosmice îi ajută pe astronomi să verifice dacă explicația propusă atunci – existența energiei întunecate – este suficientă pentru a descrie Universul.

Un catalog construit din trei decenii de observații

Noul catalog reunește 2.884 de supernove de tip Ia, folosind date din Dark Energy Survey, publicate în 2024, împreună cu observații arhivate mai vechi.

Problema nu era doar să adune cât mai multe explozii stelare, ci să le facă realmente comparabile. Observațiile proveneau de la telescoape diferite, cu sensibilități și metode de lucru diferite. În plus, lumina unei supernove poate fi modificată înainte de a ajunge la noi.

Cercetătorii au reanalizat datele arhivate și au aplicat metode moderne pentru a ține cont de mai multe efecte care pot influența măsurătorile. Printre acestea se numără praful cosmic, proprietățile galaxiei-gazdă și lentilele gravitaționale – fenomenul prin care gravitația obiectelor masive poate devia și amplifica lumina.

Aceste corecții sunt esențiale. Dacă două supernove observate cu instrumente diferite nu sunt aduse la un standard comun, diferențele dintre date ar putea proveni din metodele de măsurare, nu din comportamentul real al Universului.

De ce energia întunecată ar putea fi variabilă

În modelul cosmologic standard, energia întunecată este tratată, în forma sa cea mai simplă, ca o componentă constantă a Universului. Ea ar fi responsabilă pentru accelerarea expansiunii cosmice, în timp ce materia și gravitația ar influența evoluția acesteia în mod diferit.

Însă noul catalog nu se potrivește perfect cu această imagine. Astronomii au comparat datele despre supernove cu observații ale radiației cosmice de fond și cu hărți ale distribuției galaxiilor. Aceste comparații au indicat abateri față de predicțiile modelului standard.

Important este că nu vorbim despre o singură măsurătoare neobișnuită. Rezultatele se înscriu într-o serie de indicii care au apărut în ultimii ani. Datele Dark Energy Survey din 2024 sugeraseră deja că energia întunecată ar putea să nu fie constantă, iar noua analiză ajunge la o abatere asemănătoare, deși într-o direcție oarecum diferită.

Un alt indiciu a venit din studiul oscilațiilor acustice barionice, urmele unor unde sonore formate în Universul timpuriu și păstrate în distribuția galaxiilor. Observațiile realizate cu Dark Energy Spectroscopic Instrument au indicat, la rândul lor, posibilitatea unei evoluții a energiei întunecate.

Faptul că două metode independente ajung la rezultate care pun sub semnul întrebării aceeași ipoteză este unul dintre motivele pentru care subiectul a devenit atât de interesant.

Ce ar însemna dacă energia întunecată se schimbă

Dacă viitoarele observații vor confirma că energia întunecată nu este constantă, consecințele ar fi importante pentru cosmologie.

Modelul cosmologic standard este remarcabil de eficient în explicarea unei game largi de observații. Totuși, el se bazează pe anumite ipoteze despre natura componentelor Universului. O energie întunecată variabilă ar putea necesita o descriere mai complexă a expansiunii cosmice și ar putea modifica modul în care înțelegem evoluția Universului pe miliarde de ani.

Implicațiile ar putea depăși chiar cosmologia. Cercetătoarea Tamara Davis sugerează că o eventuală variație a energiei întunecate ar putea oferi indicii pentru una dintre marile probleme ale fizicii moderne: reconcilierea gravitației cu fizica cuantică.

Cele două teorii funcționează extraordinar de bine în domeniile lor de aplicare, dar nu sunt încă integrate într-o descriere completă a realității. O schimbare în înțelegerea energiei întunecate ar putea oferi, cel puțin în principiu, o direcție nouă pentru această căutare.

De ce nu este încă momentul să rescriem cosmologia

În știință, o abatere de la un model nu înseamnă automat că modelul este greșit. Poate fi vorba despre efecte sistematice, incertitudini ale măsurătorilor sau limite ale metodelor folosite.

Tocmai de aceea, cercetătorii vor continua să verifice rezultatele cu alte seturi de date și alte metode. Un catalog mare este valoros nu doar pentru că oferă mai multe obiecte, ci și pentru că permite testarea mai riguroasă a ipotezelor.

Următoarele observații ar putea fi decisive. Studiul menționează că o contribuție importantă este așteptată de la Dark Energy Bedrock All-Sky Supernova Survey, un proiect care înregistrează sute de explozii stelare mai apropiate de Pământ decât cele observate în studiul anterior.

Aceste supernove vor putea ajuta la verificarea rezultatelor și la reducerea incertitudinilor. Dacă indicii similare vor apărea în mai multe observații independente, ipoteza unei energii întunecate variabile va deveni tot mai greu de ignorat.

O nouă întrebare despre viitorul Universului

Deocamdată, energia întunecată rămâne una dintre cele mai mari enigme ale cosmologiei. Știm că expansiunea Universului se accelerează, dar nu cunoaștem încă natura exactă a componentei responsabile.

Noul catalog de supernove nu oferă un răspuns final, însă deschide o întrebare profundă: dacă energia întunecată se schimbă în timp, cât de diferit ar putea arăta istoria și viitorul Universului față de ceea ce presupunem astăzi?

Răspunsul nu va veni dintr-o singură explozie stelară, oricât de strălucitoare ar fi. Va fi nevoie de observații numeroase, comparații independente și o verificare atentă a fiecărei posibilități. Dar tocmai aici se află forța astronomiei moderne: uneori, cele mai importante descoperiri încep nu prin confirmarea unei teorii, ci prin apariția unei întrebări pe care teoria nu o mai poate explica pe deplin.