Foto: AI/ScienceDaily.com

V hlubinách vesmíru, kde se čas a prostor zdají být nekonečné, se odehrává fascinující příběh. Téměř 3 000 explodujících hvězd, známých jako supernovy, přináší nové důkazy, které mohou změnit naše chápání temné energie – tajemné síly, která zrychluje expanzi vesmíru.

Autor původního článku: redakce

Nové důkazy z temné energie

Největší sbírka explodujících bílých trpaslíků, jaká kdy byla sestavena, poskytuje čerstvé důkazy o tom, že temná energie se může v průběhu času měnit. Tyto poznatky zpochybňují základní předpoklad moderní kosmologie a mohou vědcům pomoci lépe pochopit, jak se vesmír vyvíjí.

Mezinárodní výzkumný tým vedený vědci ze School of Mathematics and Physics na University of Queensland shromáždil pozorování 2 884 supernov typu Ia. Tyto mocné hvězdné exploze slouží jako důležité nástroje pro měření vzdáleností napříč vesmírem, což astronomům umožňuje sledovat jeho expanzní historii.

Nový standard v kosmologii supernov

Doktorand Ryan Camilleri uvedl, že projekt stanovuje nový mezinárodní standard pro kosmologii supernov. Tím, že spojili desetiletí měření do jednotné datové sady, vytvořili vědci dosud nejpodrobnější obraz o tom, jak se kosmická expanze v průběhu času měnila.

„Přestavěli jsme tři desetiletí astronomických pozorování do jednoho konzistentního rámce,“ řekl Camilleri. „Kombinovali jsme naše data s dalšími kosmickými měřeními, včetně reliktního světla z Velkého třesku a map distribuce galaxií v prostoru. Namísto potvrzení standardního modelu kosmologie, který předpokládá, že temná energie je pevná a neměnná, máme více důkazů, že temná energie se může měnit v průběhu času.“

Kombinace tří dekád pozorování supernov

Nová sbírka spojuje historická měření supernov a zjištění z Dark Energy Survey (DES) publikovaná v roce 2024. Aby byly pozorování shromážděná v různých obdobích přímo srovnatelná, vědci znovu prozkoumali starší data pomocí aktualizovaných analytických metod. Pokroky v chápání chování supernov umožnily týmu zlepšit konzistenci a přesnost měření shromážděných během desetiletí.

„Během let jsme se dozvěděli mnohem více o tom, jak se supernovy chovají, takže jsme mohli zpětně aplikovat toto zlepšené porozumění na starší data,“ řekl Camilleri. Výzkumníci museli také zohlednit rozdíly mezi teleskopy použitými k získání pozorování. Další faktory, včetně kosmického prachu a hmotností galaxií, mohou ovlivnit světlo, které astronomové přijímají z vzdálených supernov, a tím ovlivnit měření vzdáleností.

Výzva pro model temné energie

Astrofyzik Tamara Davis uvedla, že rozšířená datová sada představuje důležitý pokrok v úsilí o pochopení povahy temné energie. Podle standardního modelu kosmologie je temná energie považována za konstantní vlastnost vesmíru. Nicméně nedávná pozorování vyvolala otázky, zda tento předpoklad plně vysvětluje, jak se kosmická expanze vyvíjela.

„Naše data supernov z DES v roce 2024 poprvé ukázala náznaky, že temná energie může být časově proměnlivá, a tato nová kompilace také vidí odchylku od standardního modelu, i když v mírně jiném směru,“ řekla Davis. Zjištění jsou zvláště zajímavá, protože jiný astronomický projekt také přinesl důkazy naznačující, že temná energie nemusí zůstat konstantní.

„Podobně výsledky z Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) našly náznaky variací v temné energii ve svých průzkumech reliktních zvukových vln z raného vesmíru. Takže dvě zcela nezávislá měření našla náznaky časové proměnlivosti v temné energii, což zpochybňuje standardní model, že temná energie se nemění. Ačkoli různá měření neukazují přesně stejný odklon od standardního modelu, poskytují další důvody k prozkoumání, zda se temná energie mění, jak vesmír stárne.

Temná energie a sjednocení gravitace s kvantovou fyzikou

Pochopení temné energie by mohlo mít důsledky daleko přesahující expanzi vesmíru. Vědci věří, že dozvědět se více o jejím chování by mohlo poskytnout vhled do jednoho z největších nevyřešených problémů teoretické fyziky: sjednocení gravitace s kvantovou fyzikou.

„Veškerý tento výzkum může také obsahovat klíč k vysvětlení, jak gravitace a kvantová fyzika zapadají dohromady. Víme, že tyto dvě teorie jsou každá nesmírně úspěšná ve svých oblastech, takže pokud bychom mohli zjistit, jak je spojit, byl by to obrovský krok v teoretické fyzice.“

Budoucí průzkumy supernov mohou přinést více odpovědí

Výzkumníci plánují rozšířit datovou sadu, jakmile budou k dispozici další pozorování. Jedním důležitým zdrojem bude Dark Energy Bedrock All-Sky Supernova program (DEBASS), který identifikuje stovky supernov na vzdálenostech blíže k Zemi než ty, které byly zkoumány DES. Začlenění těchto blízkých explozí poskytne další měření, která vědci mohou použít k prozkoumání expanze vesmíru a testování, zda se temná energie skutečně mění v průběhu času.

Kosmologická zjištění jsou k dispozici na arXiv, spolu s doprovodnými měřeními hmotností hostitelských galaxií.

Mezinárodní spolupráce za výzkumem

Nové výsledky staví na desetiletích práce stovek astronomů a výzkumníků po celém světě. Mezi přispívající projekty patří Dark Energy Survey, Foundation Supernova Survey, PanStarrs I, Sloan Digital Sky Survey, Supernova Legacy Survey, Carnegie Supernova Project a Center for Astrophysics supernova survey.