/nginx/o/2023/12/21/15794004t1hf9ca.jpg)
:format(webp)/nginx/o/2025/03/31/16747627t1he123.png)
Uued mõõtmised spektroskoopilise instrumendiga DESI seavad kahtluse alla senise arusaama universumi paisumist kiirendavast tumeenergiast. Tulemused viitavad, et see salapärane jõud ei pruugi olla ajas muutumatu, mis võib tähendada vajadust vaadata üle kogu kosmoloogia standardmudel ja universumi tulevikustsenaariumid.
Kosmoloogia standardmudeli järgi on universum pärast Suurt Pauku 13,8 miljardit aastat tagasi pidevalt paisunud, kiirenevas tempos. Seda kiirenemist põhjustab tumeenergia – nähtamatu jõud, mis arvatakse moodustavat ligi 70% universumi massenergiast (lisaks ~25% tumeainet ja vaid ~5% tavalist ainet). Seni on levinud mudel (ΛCDM ehk Lambda-CDM) eeldanud, et tumeenergia on konstantne – nn kosmoloogiline konstant (Λ), mille idee pakkus algselt välja Albert Einstein, kuigi hiljem pidas ta seda oma elu suurimaks veaks.
Need uued potentsiaalselt revolutsioonilised andmed pärinevad Arizona Kitt Peaki observatooriumi Nicholas U. Mayalli 4-meetrisel teleskoobil töötavast instrumendist DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument). Oma esimese kolme vaatlusaasta jooksul on DESI kaardistanud miljoneid galaktikaid ja kvasareid enneolematu täpsusega, mõõtes korraga kuni 5000 objekti valgust. Viieaastase missiooni lõpuks on eesmärk kaardistada ligi 40 miljonit galaktikat ja kvasarit. Projekti teadlase Arjun Dey sõnul «jätkab universum meie hämmastamist ja DESI muudab meie arusaama universumi tulevikust».
Universumi paisumise «mõõdulint» viitab muutustele
DESI mõõdab universumi paisumise ajalugu, kasutades nn barüon-akustilisi ostsillatsioone (BAO) ehk Suure Paugu järgseid helilaineid, mis on universumi paisudes veninud ja toimivad justkui kosmilise mõõdulindina. Võrreldes BAO suurust erinevatel kaugustel ja erinevatel aegadel minevikus, saab rekonstrueerida paisumise kiiruse muutumist ajas.
Kui ΛCDM mudel eeldab konstantset paisumise kiirenemist, siis DESI esialgsed andmed, eriti kombineerituna teiste mõõtmistega nagu kosmilise taustkiirguse ja supernoovade vaatlused, viitavad, et tumeenergia «tõuge» võis minevikus olla tugevam ja on nüüd nõrgenemas. Täpsemalt näitavad mõõtmised, et tumeenergia võis saavutada tipu, kui universum oli umbes 70% oma praegusest vanusest, ning on nüüdseks umbes 10% nõrgem. Paisumine küll endiselt kiireneb, kuid kiirenemise tempo võib olla aeglustumas. Seda kinnitab ka tähelepanek, et kauged supernoovad paistavad isegi tuhmimad kui konstantse kiireneva paisumise mudeli järgi oodata võiks.
/nginx/o/2025/03/31/16747665t1ha52d.jpg)
Kas universumi ootab ees Suur Külmumine või Suur Kollaps?
See tulemus, kui see edasise analüüsiga kinnitust leiab, seab kahtluse alla kosmoloogilise konstandi idee. Kui tumeenergia pole konstantne, vaid muutuv, avab see uued ja drastiliselt erinevad stsenaariumid universumi saatusele.
- Konstantse tumeenergia korral ootaks universumit ees «Suur Külmumine» – igavene paisumine, kus galaktikad eemalduvad lõpuks nähtamatusse kaugusesse ja universum jahtub lõpuks absoluutse nullini.
- Kui aga tumeenergia jätkab nõrgenemist, kuid jääb positiivseks, võib paisumine küll aeglustuda, kuid mitte tingimata peatuda.
- Kõige dramaatilisem võimalus oleks aga see, kui tumeenergia muutuks negatiivseks – sel juhul hakkaks universum hoopis kokku tõmbuma, liikudes vastassuunas Suurele Paugule ja lõpetades «Suure Kollapsiga», kus kogu mateeria surutakse taas ühte punkti.
Teadlased ootavad lisaandmeid
Ka Tartu Ülikooli Tartu observatooriumi Galaktikate füüsika ja kosmoloogia osakonna juhataja, astronoomia professor Elmo Tempel leiab, et DESI vaatlused on kahtlemata põnevad ja näitavad, et praegu valitsev standardne kosmoloogiline mudel ei pruugi kehtida. DESI vaatlused koos teiste kosmoloogiliste vaatlustega viitavad, et müstiline tume energia on ajas muutuv, mitte konstantne nagu ennustab standardne kosmoloogiline mudel. Kui see DESI tulemus leiab sõltumatu kinnituse, siis on see kahtlemata suur läbimurre teoreetilises füüsikas ning suunab füüsikuid looma uusi teooriaid, mis vaatlustulemusi seletaks. Mis puudutab võimalikke tuleviku stsenaariume, siis hetkel on selle kohta veel liiga vara midagi öelda. DESI vaatlused ei ole veel piisavalt täpsed ja usaldusväärsed, et ennustada meie universumi tulevikku.
/nginx/o/2025/03/31/16747692t1hd746.jpg)
Keemilise ja bioloogilise füüsika instituudi vanemteadur Kristjan Kannike on vägagi teadlik, et mõne päeva eest tuli DESI eksperiment välja kolme aastaga kogutud vaatlusandmete analüüsiga. Uued andmed kinnitavad tema hinnangul eelmisel aastal avaldatud esialgseid tulemusi: «Tundub, et asi on tõsine ja tumeenergia võib tõepoolest muutuda,» ütleb Kannike. Ta lisab kõneka asjaolu, et DESI tuli uute andmetega välja samal ajal, kui avaldati Euclidi satelliidi esimesed näidisandmed. DESI on Ameerika instrument, Euclid Euroopa oma. Euclid mõõdab universumi paisumise üle märksa täpsemalt kui DESI, kuid neil läheb sellega kauem aega. "Igal juhul läheb asi ka osakestefüüsiku jaoks põnevaks, kui tumeenergia ei ole muutumatu: tuleb otsida alusfüüsikat, mis seda seletaks. Tegeleme nende tulemuste seletamisega ka KBFI-s,» lisab Kannike.
Seega, kuigi teadlased rõhutavad, et praegu on veel vara teha lõplikke järeldusi ja ΛCDM mudelit hüljata, on DESI tulemused tekitanud kosmoloogias suurt elevust. Need viitavad, et tumeenergia olemus võib olla dünaamilisem ja keerulisem, kui seni arvatud. DESI jätkab andmete kogumist ja analüüsi ning teadlased loodavad lähiaastatel heita rohkem valgust universumi suurimale mõistatusele ja selle lõplikule saatusele.
Teadlased on ettevaatlikud lõplike järelduste tegemisel. DESI missioon jätkub, ja ees ootab veel miljonite galaktikate valguse kogumine. Kuid juba nüüd on ilmne, et meie arusaam tumeenergiast ja universumi tulevikust on muutumas.
Allikas: space.com