Τριάντα χρόνια παρατηρήσεων, 2.884 πιθανές σουπερνόβα τύπου Ia και ένα από τα πιο επίμονα ερωτήματα της σύγχρονης φυσικής μπήκαν στο ίδιο αρχείο. Η νέα συλλογή Supernovae Unite είναι η μεγαλύτερη και πιο εσωτερικά συνεπής βάση τέτοιων αστρικών εκρήξεων μέχρι σήμερα. Όταν οι ερευνητές τη συνδύασαν με το αρχαίο φως της Μεγάλης Έκρηξης και με χάρτες της κατανομής των γαλαξιών, βρήκαν νέες ενδείξεις ότι η σκοτεινή ενέργεια ίσως δεν παραμένει σταθερή καθώς το Σύμπαν εξελίσσεται.
Η λέξη «ενδείξεις» είναι εδώ σημαντικότερη από τη λέξη «ανατροπή». Οι δύο εργασίες κατατέθηκαν στο arXiv στις 4 Σεπτεμβρίου και δεν έχουν ακόμη ολοκληρώσει τη διαδικασία κρίσης σε επιστημονικό περιοδικό. Επιπλέον, διαφορετικοί στατιστικοί τρόποι ανάγνωσης των ίδιων δεδομένων δίνουν διαφορετική ισχύ στο αποτέλεσμα.
Γιατί οι σουπερνόβα λειτουργούν σαν κοσμικοί χάρακες
Οι σουπερνόβα τύπου Ia προκύπτουν από την έκρηξη λευκών νάνων και έχουν μια χρήσιμη ιδιότητα: αφού διορθωθούν οι διαφορές στην καμπύλη φωτός τους, η πραγματική τους φωτεινότητα μπορεί να εκτιμηθεί με μεγάλη ακρίβεια. Συγκρίνοντας αυτή τη φωτεινότητα με το πόσο αμυδρές φαίνονται από τη Γη, οι αστρονόμοι υπολογίζουν την απόστασή τους. Η σχέση απόστασης και ερυθρής μετατόπισης αποκαλύπτει, στη συνέχεια, πώς μεταβαλλόταν ο ρυθμός διαστολής του Σύμπαντος.
Με αυτό το εργαλείο ανακαλύφθηκε στα τέλη της δεκαετίας του 1990 ότι η κοσμική διαστολή επιταχύνεται. Το όνομα «σκοτεινή ενέργεια» δόθηκε στην άγνωστη αιτία αυτής της επιτάχυνσης. Στο καθιερωμένο μοντέλο ΛCDM συμπεριφέρεται σαν κοσμολογική σταθερά: η πυκνότητά της δεν αλλάζει με τον χρόνο.
Τι άλλαξε στο Unite
Η νέα ομάδα δεν πρόσθεσε απλώς περισσότερες εκρήξεις σε έναν κατάλογο. Συνδύασε τη συλλογή Pantheon+ με τα δεδομένα πέντε ετών του Dark Energy Survey και επανεπεξεργάστηκε παλαιότερες παρατηρήσεις με ενιαίες σύγχρονες μεθόδους. Έγιναν κοινές διορθώσεις για την επιλογή των δειγμάτων, την κοσμική σκόνη, τη μάζα του γαλαξία που φιλοξενεί κάθε σουπερνόβα και τη βαρυτική μεγέθυνση του φωτός στη διαδρομή του προς εμάς.
Σε συνοδευτική εργασία, οι ερευνητές επανυπολόγισαν με συνεπή τρόπο τις αστρικές μάζες των γαλαξιών για πάνω από το 98% του δείγματος. Η λεπτομέρεια έχει βάρος: μικρές συστηματικές διαφορές στη μάζα του γαλαξία μπορούν να μετακινήσουν την εκτίμηση της φωτεινότητας μιας σουπερνόβα και, τελικά, τις κοσμολογικές παραμέτρους.
Η ένταση με το καθιερωμένο μοντέλο
Μόνο του, το δείγμα των σουπερνόβα παραμένει συμβατό με ένα επίπεδο Σύμπαν και σταθερή σκοτεινή ενέργεια. Η ενδιαφέρουσα ένταση εμφανίζεται όταν συνδυάζεται με μετρήσεις της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου και των βαρυονικών ακουστικών ταλαντώσεων από τα DES και DESI.
Αν επιτραπεί στη σκοτεινή ενέργεια να αλλάζει με τον χρόνο, η ασυμφωνία ανάμεσα στις συλλογές δεδομένων μειώνεται. Στη συχνοτιστική ανάλυση, η προτίμηση για ένα μεταβαλλόμενο μοντέλο φτάνει περίπου από 2,5 έως 3,1 σίγμα, ανάλογα με το κριτήριο. Στη μπεϊζιανή σύγκριση, όμως, η προτίμηση χαρακτηρίζεται ασθενής. Αυτός είναι ο λόγος που δεν μπορούμε να μιλήσουμε για απόδειξη. Στη σωματιδιακή φυσική και την κοσμολογία, μια διεκδίκηση ανακάλυψης συνήθως απαιτεί πολύ ισχυρότερη στατιστική και, κυρίως, αντοχή απέναντι σε εναλλακτικές αναλύσεις και νέα δεδομένα.
Ένα μυστήριο που συνδέει διαφορετικούς ουρανούς
Η πιθανότητα μιας εξελισσόμενης σκοτεινής ενέργειας θα άλλαζε βαθιά την εικόνα μας για το μέλλον του Σύμπαντος και ίσως έδινε ένα νέο σημείο επαφής ανάμεσα στη βαρύτητα και την κβαντική φυσική. Δεν είναι η μόνη παράξενη ένδειξη που αναζητείται αυτή την περίοδο. Ένα ανεξήγητο υπόγειο σήμα έχει εξεταστεί ως πιθανό ίχνος σκοτεινής ύλης, ενώ η σεληνιακή σκόνη μπορεί να διατηρεί αρχείο αρχαίων αστρικών εκρήξεων. Παράλληλα, το διαστημικό τηλεσκόπιο Roman ετοιμάζεται να χαρτογραφήσει τεράστιες εκτάσεις ουρανού με τρόπο που θα δοκιμάσει ξανά τα κοσμολογικά μοντέλα.
Το Unite θα εμπλουτιστεί με μελλοντικές έρευνες, ανάμεσά τους το πρόγραμμα DEBASS, που εντοπίζει εκατοντάδες πιο κοντινές σουπερνόβα. Αν η απόκλιση επιμείνει σε ανεξάρτητα όργανα και διαφορετικές μεθόδους, η συζήτηση θα γίνει πολύ πιο σοβαρή. Προς το παρόν, 2.884 εκρήξεις δεν γκρεμίζουν το καθιερωμένο μοντέλο. Του δείχνουν όμως μια ρωγμή που αξίζει να μετρηθεί καλύτερα.
Δες κ αυτό
Πηγές
- arXiv — Supernovae Unite: Combining Pantheon+ and DES-SN5YR
- arXiv — Host-Galaxy Mass Measurements and Their Impact on Cosmology
- University of Queensland — Big supernova dataset challenges dark energy theory
Φωτογραφία: Lucas Pezeta / Pexels Πηγή εικόνας
