Rewolucja w kosmologii? Zmyliły nas eksplodujące gwiazdy

Rzadko się zdarza, że dochodzi do tak zaskakującego odkrycia, które znacząco może wpłynąć nie tylko na naszą wiedzę o eksplodujących gwiazdach, ale nawet na naszą wiedzę o całym wszechświecie i jego przyszłym losie.

Od lat powszechnie przyjmuje się, że eksplozje supernowe typu Ia zawsze mają taką samą jasność. Do eksplozji tego typu dochodzi na powierzchni białych karłów, będących pozostałościami po gwiazdach podobnych do Słońca. Sam biały karzeł nie eksploduje, ale kiedy stanowi element układu podwójnego, często odziera on swoją gwiezdną towarzyszkę z nadmiaru materii. Taka oderwana od zwykłej gwiazdy materia opada grawitacyjnie na powierzchnię białego karła powodując wzrost jego masy. Po przekroczeniu określonej masy dochodzi do eksplozji na powierzchni białego karła. Skoro masa jest zawsze taka sama, to i jasność eksplozji jest taka sama. Idąc dalej za tym tokiem myślenia, astronomowie zakładają, że jeżeli obserwowana z Ziemi supernowa typu Ia jest jaśniejsza, to znaczy, że znajduje się bliżej nas, a jeżeli ciemniejsza - dalej od nas.

Tak przynajmniej było do teraz. Autorzy najnowszego opracowania wskazują jednak, że jasność supernowej typu Ia zależy od gwiazdy, z której powstał dany biały karzeł. Supernowe typu Ia, do których dochodzi na powierzchni białych karłów będących pozostałościami po gwiazdach młodszych populacji są ciemniejsze, od tych, które pochodzą od gwiazd starszych populacji. Jeżeli faktycznie tak jest, to pomiary odległości oraz tempa ekspansji wszechświata oparte na supernowych typu Ia są nieprawidłowe. Mało tego, ponowna analiza danych uwzględniająca ten fakt wykazała, że wszechświat już nie rozszerza się coraz szybciej, a coraz wolniej.

Badacze przeanalizowali ok. 300 galaktyk macierzystych supernowych typu Ia i wykazali z istotnością 5,5 sigma, że ich jasność zależy od wieku populacji gwiazd, z których pochodzą. Młodsze populacje dają systematycznie słabsze eksplozje, starsze — jaśniejsze. Okazuje się zatem, że "świece standardowe", za jakie dotychczas brano supernowe typu Ia, wcale nie są takie standardowe, jak się wydawało.

Kluczowym elementem standardowego modelu kosmologicznego była dotychczas ciemna energia, traktowana jak stała kosmologiczna odpowiedzialna za przyspieszanie rozszerzania się wszechświata. Nowe wyniki sugerują, że ciemna energia może zmieniać się w czasie, co w połączeniu z poprawką na wiek gwiazd będących źródłem białych karłów prowadzi do wniosku, że rozszerzanie wszechświata już nie przyspiesza.

Warto tutaj podkreślić, że uzyskane przez naukowców wyniki są spójne z innymi obserwacjami, w tym z największą dotąd mapą galaktyk, która sugerowała słabnięcie wpływu ciemnej energii. To potencjalny krok w stronę rozwiązania napięcia Hubble’a, czyli rozbieżności w pomiarach tempa ekspansji uzyskiwanych różnymi metodami, oraz ważna wskazówka dla modeli opisujących przyszłość wszechświata.

Naukowcy już teraz zapowiadają dodatkowe testy, które z czasem będą także potwierdzane za pomocą danych pochodzących z przeglądu całego nieba LSST realizowanego w otwieranym właśnie Obserwatorium Very C. Rubin. Zainstalowane w nim instrumenty w ciągu pięciu lat dostarczą nam precyzyjne dane fotometryczne dla 20 tys. nowych galaktyk, co pozwoli zweryfikować powyższe zaskakujące odkrycie.