Mit nevezünk sötét energiának?
A sötét energia az a különleges erő, amely jelenleg uralja az univerzum fejlődését, és amely a tágulását gyorsulóvá tette. Bár Einstein már felvetette ezt az elképzelést, Einstein-állandó (lambda) néven, még ő sem gondolta, hogy valaha ilyen jelentős szerepe lesz. Sokáig úgy vélték, hogy a sötét energia mennyisége időben állandó. Lényeges szempont, hogy napjainkban ez az energiaforma lett a döntő tényező a világegyetem növekedésében, míg a múltban a sugárzás és az anyag – köztük a láthatatlan sötét anyag – dominált.
A modern kozmológia egyik legnagyobb kihívása éppen annak megértése, hogy a sötét energia miért épp most, kozmikus értelemben a jelenlegi korszakban vált ennyire hangsúlyossá, illetve miért közelíti meg az energiájának sűrűsége ilyen pontosan a hétköznapi anyag sűrűségét.
A DESI váratlan eredményei
Az arizonai Iolkam Du’ag hegyén működő DESI (Sötétenergia-spektroszkópiai Műszer, Dark Energy Spectroscopic Instrument) célja, hogy galaxisokat és a korai világegyetem hanghullámait vizsgálva megértse, hogyan változott a sötét energia jelentősége az időben. Az elmúlt két évben összegyűjtött adatok alapján úgy tűnik, a galaxisok közötti távolságok kisebbek, mint amilyeneknek lennie kellene, ha a sötét energia ereje mindig állandó lett volna. Ez arra utalhat, hogy a sötét energia mennyisége változik, vagy teljesen másként viselkedik, mint ahogyan eddig gondoltuk.
A DESI adatait más mérésekkel, például a távoli szupernóvák és a kozmikus mikrohullámú háttér alapján kapott eredményekkel együtt vizsgálva komoly kihívás elé állítják a sztenderd kozmológiai modellt, amelynek sarokköve az állandó sötét energia megléte.
Sötét energia a fekete lyukakból?
Egy radikális hipotézis azonban felkavarja a kozmológusokat: mi van, ha a sötét energia forrása maga a fekete lyuk? Két fizikus, Kevin Croker és Greg Tarl szerint, amikor egy csillag fekete lyukká omlik össze, annak belsejében az anyag sötét energiává alakul át. Vagyis a fekete lyukak nemcsak elnyelik a körülöttük lévő anyagot, hanem maguk is sötét energia buborékokként léteznek.
A kutatók szerint ezzel két kérdésre is választ kaphatunk: miért éppen most válik a sötét energia kozmikus szinten jelentőssé, és miért olyan közel a sűrűsége a hagyományos anyagéhoz? Szerintük ugyanis ahhoz, hogy elegendő sötét energia jöhessen létre, először ki kellett alakulniuk a csillagoknak, majd ezeknek fekete lyukká kellett válniuk, ahol végül pont a szükséges mennyiségű sötét energia keletkezett.
Neutrínók, anyag és sötét energia
A fekete lyukakhoz kötött elmélet egy rejtélyes részecske, a neutrínó tömegével kapcsolatos problémára is megoldást nyújthat. A neutrínóknak háromféle változata van, amelyek folyamatosan átalakulnak egymásba, és bár relatív tömegüket már megmérték, az egyes típusok abszolút tömegét még nem sikerült pontosan meghatározni. A DESI és más kutatások alapján azonban nagyon kevés hely marad a nehéz neutrínók számára, ami új magyarázatért kiált – ebbe illeszkedhet a fekete lyukakban keletkező sötét energia elképzelése is.
Kritikák és alternatív elképzelések
A fekete lyukak sötét energia-termelő szerepe továbbra is vitatott. Egyes tudósok úgy vélik, hogy az elmélet bár illeszkedik az adatokhoz, további bizonyítékok szükségesek a megerősítéshez. Alternatív magyarázatként felmerült a kvintesszencia elmélete is, amely szerint a sötét energia egy fluidumszerű mezőből szabadul fel, vagy csak a jelen korban válik mérhetővé. Egy másik friss kutatás pedig arra utal, hogy a kozmikus háttérsugárzás távolságadatai is értelmezhetők egy újfajta, úgynevezett “délibáb” sötét energiával (“mirage dark energy”).
Ennek következtében a DESI váratlan mérési eredményei újabb és újabb elméleteket inspirálnak. Egyes csillagászok például azt javasolják, hogy különféle folyadékfizikai modellekben is meg kell keresni a magyarázatot, vagy a sötét anyag és a sötét energia kölcsönhatását kell tovább vizsgálni. Sokan abban bíznak, hogy a laboratóriumi vagy kozmikus megfigyelések előbb-utóbb eldöntik, valóban változó-e a sötét energia.
Lehet-e a sötét energia változó, nem állandó?
Kiemelten fontos, hogy ha sikerülne bizonyítani, hogy a sötét energia mennyisége nem állandó, az alapjaiban változtatná meg a világegyetemről alkotott képünket, lehetőséget teremtve akár teljesen új fizikai elvek kidolgozására is.
Ennek ellenére egyes neves kutatók, mint Katie Freese, kifejezetten kritikusan állnak hozzá a DESI adatok értelmezéséhez, így úgy tűnik, még hosszú út vezet a rejtély végső megfejtéséhez. Egy azonban biztos: sosem volt még ilyen izgalmas időszak a sötét energia kutatásában.
