STUDIU: Materia întunecată ar putea avea un alt rol în expansiunea universului decât cel propus inițial

Potrivit unei cercetări recente, expansiunea universului ar putea să nu fie în accelerare, ci în încetinire. Dacă ar fi demonstrată această ipoteză, ar putea rescrie decenii de teorii astronomice cunoscute și ar schimba percepția asupra materiei întunecate, forța misterioasă care anulează atracția gravitațională în cadrul universului nostru, conform CNN.

Două grupe diferite de oameni de știință au surprins mai multe stele strălucitoare care explodează, denumite și supernove de tip Ia. În anul 1998, aceste echipe au propus teoria conform căreia materia întunecată ar putea duce la un ritm alert al extinderii universului . Cercetătorii au observat că unele dintre cele mai distanțate supernove erau mai slabe decât au preconizat și au stabilit că se îndepărtaseră de Terra mai repede decât se credea inițial. Această cercetare le-a adus un Premiu Nobel pentru fizică în anul 2011.

Cu toate acestea, particularitățile materiei întunecate sunt încă doar parțial înțelese, fiind privită cu scepticism de către cercetători și în trecut.

În anul 2024, un grup de sute de oameni de știință, utilizând date de la Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) din Arizona, a creat cea mai mare hartă 3D a universului concepută până în prezent. Observațiile au indicat că intensitatea materiei întunecate s-ar putea diminua în timp, sugerând că ritmul de expansiune al universului ar putea, în final, să încetinească.

În prezent, un studiu publicat pe data de 6 noiembrie în revista "Monthly Notices of the Royal Astronomical Society" demonstrează că energia întunecată nu mai împinge universul cu aceeași putere ca înainte. Potrivit lui Young-Wook Lee, profesor de astrofizică la Universitatea Yonsei din Coreea de Sud și autor principal al noului studiu, rezultatele proiectului DESI din anul 2024 sugerau o schimbare de paradigmă majoră… iar rezultatul cercetătorilor, într-un anumit sens, se potrivește bine cu aceasta.

Eforturile lui Lee și a echipei sale au fost concentrate pe înțelegerea evoluției materiei întunecate, considerând că expansiunea universului a început deja să încetinească, fapt care ar putea schimba întregul mecanism al universului.

„Energia întunecată există, dar universul actual a intrat deja astăzi într-o fază de decelerare. Așadar, soarta universului s-ar putea schimba. Iar dacă poți schimba soarta universului, asta este un progres cu adevărat important în cosmologie”, a explicat Lee. 

Vârstele supernovelor ca factor pentru încetinire

Pentru a obține aceste rezultate, oamenii de știință au studiat 300 de galaxii în care se regăsesc supernove de tip Ia și au optat pentru teoria potrivit căreia estomparea supernovelor distanțate nu se datorează doar îndepărtării lor de Terra, ci și vârstei stelei progenitoare.

„Înainte de munca noastră, se credea că supernovele de tip Ia explodează cu o luminozitate intrinsecă aproape identică, ceea ce le făcea "lumânări standard’" extrem de fiabile. Totuși, am descoperit că luminozitatea lor depinde, de fapt, de vârsta stelelor care le produc — progenitorii mai tineri generează supernove ușor mai slabe, iar cei mai bătrâni, mai luminoase”, a precizat coautorul studiului Junhyuk Son, doctorand în astronomie la Universitatea Yonsei.

Son a explicat că echipa are o încredere statistică foarte ridicată — 99,99% — în acest raport dintre vârstă și luminozitate, permițând folosirea supernovelor de tip Ia într-un fel mai precis decât inițial în calcularea expansiunii universului.

„Dacă se confirmă, aceasta ar reprezenta cea mai importantă schimbare în cosmologie de la descoperirea energiei întunecate în 1998. Ar sugera că expansiunea universului nu mai accelerează astăzi și că energia întunecată nu este o forță constantă, ci ceva care evoluează în timp. Această descoperire ar deschide un capitol complet nou în înțelegerea naturii fizice a energiei întunecate, a modului în care s-a schimbat de-a lungul istoriei cosmice și a ceea ce înseamnă, în cele din urmă, pentru soarta universului”, , a mai declarat Son.

Dacă expansiunea universului va încetini în continuare, universul ar putea ajunge, în final, să se contracte, sfârșind într-un scenariu diametral opus de Big Bang — Big Crunch.

„Este cu siguranță o posibilitate. Chiar și acum doi ani, Big Crunch era exclus. Dar avem nevoie de mai multă muncă pentru a vedea dacă se poate întâmpla cu adevărat”, a precizat Lee.

O descoperire controversată

Noul studiu invită lumea știinșifică la o nouă perspectivă revoluționară, dar este privită totuși cu scepticism.

„Acest studiu se bazează pe o premisă greșită. Sugerează că supernovele au îmbătrânit odată cu universul, însă observațiile arată opusul — supernovele de astăzi apar în regiunile unde se formează stele tinere. Aceeași idee a fost propusă în urmă cu ani și respinsă atunci, iar această versiune nu aduce nimic nou”, a explicat Adam Riess, profesor de fizică și astronomie la Johns Hopkins University și unul dintre laureații Nobelului din 2011, într-un e-mail.

Pe de altă parte, Lee a susținut că abordarea lui Riess este una greșită.

„Chiar și în universul actual, supernovele de tip Ia sunt găsite la fel de frecvent în galaxii eliptice bătrâne și liniștite ca și în cele tinere, în care se formează stele — ceea ce arată clar că această observație este greșită. Așa-numita lucrare care ar fi ‘respins’ rezultatul nostru anterior se baza pe date profund eronate și cu incertitudini enorme”, a explicat el, adăugând că raportul dintre vârstă și luminozitate a fost confirmat independent de două echipe diferite din Statele Unite, respectiv din China.

Alți specialiști care nu au contribuit la această cercetare au reluat o parte dintre preocupările lui Riess. Dan Scolnic, profesor asociat de fizică la Duke University, a precizat că studiul nu explică suficient de bine raportul dintre vârsta galaxiei gazdă și vârsta supernovei. 

„Autorii propun idei pe care comunitatea le-a testat deja și corectat cu seturi de date mult mai mari. Universul continuă să accelereze foarte bine”, a susținut Scolnic.

Dillon Brout, profesor asistent la Boston University, a explicat într-un mail că lucrarea adresează o întrebare justificată despre felul în care vârsta progenitorilor supernovelor se modifică în timp cosmic, adăugând că este mereu esențial să contestăm modurile noastre de gândire pentru a avea o perspectivă mai clară asupra universului.

„Totuși, modul în care ei modelează această evoluție nu este susținut de observații și nici de înțelegerea noastră privind formarea acestor sisteme. Analizele moderne ale supernovelor iau deja în considerare legătura dintre luminozitate și mediul în care se formează aceste stele, ceea ce surprinde majoritatea efectelor discutate”, a mai explicat el.

Dragan Huterer, profesor de fizică la University of Michigan, a explicat într-un mail că pretențiile extraordinare necesită dovezi extraordinare, susținând că nu consideră că noul studiu „atinge pragul necesar pentru a răsturna modelul preferat în prezent.”

Lee știe că această cercetare este privită cu scepticism de către ceilalți specialiști.

„Mai avem mult de lucru pentru a convinge întreaga comunitate care studiază supernovele și cosmologia. Există încă multe persoane care se opun puternic (rezultatelor noastre), deci multe dezbateri și discuții vor trebui să aibă loc în viitorul apropiat”, a precizat Lee.

Cu toate acestea, noul Observator Vera C. Rubin, care și-a început activitatea în 2025, ar trebui să ajute la clarificarea dezbaterii odată cu lansarea în 2026 a Legacy Survey of Space and Time, un registru ultralarg și ultra-HD al universului, conceput prin scanarea întregului cer o dată la câteva nopți timp de zece ani pentru a depista comete, stele care explodează, asteroizi și galaxii îndepărtate în dezvoltarea lor.

„Vera Rubin va descoperi peste 20.000 de noi galaxii gazdă pentru supernove, cu măsurători de vârstă extrem de precise. Va dura trei până la cinci ani și va permite un test cosmologic mai direct fără a ne îngrijora de acest efect de bias legat de vârstă”, a susținut Lee. 

Profesorul a mai adăugat că materia întunecată devine tot mai ciudată, dar "nu există nicio teorie bună care să explice acest comportament foarte ciudat. Cred că ne scapă ceva. Poate că, peste cinci ani, ar putea apărea un rezultat și mai surprinzător.”