מאז סוף שנות ה-90, פיזיקאים היו בטוחים למדי שהיקום לא רק הולך וגדל, הוא גם מתרחב בקצב הולך וגובר.
כוח מסתורי התקשרנחשב כיום כאחראי לצמיחה המואצת הזו, אך מחקר חדש מעלה את האפשרות שמה שנראה כסוג של אנרגיה יכול להיות אשליה הנגרמת על ידי המבנה המשתנה של היקום.
פיזיקאים מאוניברסיטת לורנד בהונגריה והמכון לאסטרונומיה באוניברסיטת הוואי שואלים כעת אם הוצגו קירובים במשוואות של איינשטיין "תופעות לוואי חמורות"שנתן אשליה של כוח עצום ולא ידוע שדוחף את החלל.
אם זה קיים,אנרגיה אפלהיהווה כ-68 אחוז מהאנרגיה ביקום הנצפה, אך ב-10 בלבד-27קילוגרם למ"ר, יהיה קשה מאוד לזהות אותו במעבדה.
בנוסף לשאלת התאוצה, אנרגיה אפלה עוזרת גם להסביר דברים כמו הצורה הכללית של היקום ודפוסי החומר שאנו רואים מתפזרים בחלל.
העניין הוא שכרגע זה מעט יותר מקופסה ריקה ללא מאפיינים אחרים לתאר את אופי קיומה.
ככזה, מניחים כיום שזה חלק מהותי מהחלל הריק המכונהקבוע קוסמולוגי, המיוצגת על ידי האות היוונית למבדה (Λ).
עוד בתחילת שנות ה-20ה'המאה, איינשטיין הציע את הקבוע הקוסמולוגי כסוג של פאדג'-פקטור כדי להסביר מדוע כל המסה המפוזרת ביקום אינה מתקרבת תחת המשיכה של כוח המשיכה שלה.
כַּאֲשֵׁראדווין האבלהבהיר שהיקום לא רק מתנגד להתמוטטות, אלא למעשה מתרחב, הקבוע הקוסמולוגי נזרק לפח.
עכשיו ידוע שהיקוםנראה שהוא גדל בקצב איטי יותרשיעור בצעירותו מאשר היום, מה שהופך את הקבוע הקוסמולוגי לשימושי שוב כדרך להסביר עלייה זו במהירות.
יחד עם גורם היפותטי נוסף של 'קופסה שחורה' -חומר אפל, שיהווה 27 אחוז נוספים מהיקום הידוע - אנחנו מקבלים את ה-Lambda Coldמודל (ΛCDM) כדי להסביר כיצד היקום התפתח.
בעוד של איינשטייןתורת היחסות הכלליתהיה אחראי להנחת חלק ניכר מהיסודות למודל הזה, המתמטיקה לא תמיד כל כך קלה ליישום, מה שגרם לפיזיקאים לחתוך חלקים ממנה תוך שימוש בהנחות מושכלות.
אבל במחקר האחרון הזה, החוקרים טוענים שהקירובים הללו התעלמו מהשפעות משמעותיות פוטנציאליות של מבנים בקנה מידה גדול בתוך היקום.
"המשוואות של איינשטיין שלהמתארים את התפשטות היקום הם כה מורכבים מבחינה מתמטית, שבמשך מאה שנים לא נמצאו פתרונות המסבירים את ההשפעה של מבנים קוסמיים."אמר לסלו דובוסמאוניברסיטת Eötvös Loránd.
אם אפשר היה לצאת לרגע מחוץ ליקום ולהסתכל עליו מלמעלה, היו חוטים של גלקסיות שנקראואשכולות עלציפוי מה שנראה כמו חללים ריקים יחסית.
מודל ΛCDM מניח התרחבות אחידה שהולכת ונעשית מהירה יותר הודות לדחיפה ההולכת וגוברת של אנרגיה אפלה המתגברת על משיכת החומר האפל והנורמלי המופץ באופן שווה בכל החלל.
אולם לפי הפיזיקאים המעורבים במחקר החדש הזה, המבנים בקנה מידה גדול - 'בועות' של חלל ריק לכאורה והגלקסיות המקיפות אותם - היו יוצרים אזורים שבהם התפשטות מתרחשת בקצבים שונים, כמעט כמו מיני-יקומים.
על ידי מודל מתמטי של השפעת כוח הכבידה על מיליוני חלקיקים המייצגים חומר אפל, הצוות הצליח ליצור מחדש את הצטברות החומר ביקום המוקדם בצורה כזו שהוא נראה כמו מבני הגלקסיות בקנה מידה גדול.
בעוד שהיקום במודל שלהם עדיין מתרחב, ההבדלים האינדיבידואליים באופן שבו הבועות הללו מתרחבים מגיעים לממוצע לתאוצה כוללת.
"הממצאים שלנו מסתמכים על השערה מתמטית המאפשרת התרחבות דיפרנציאלית של המרחב, בהתאם לתורת היחסות הכללית, והם מראים כיצד היווצרות של מבנים מורכבים של חומר משפיעה על ההתפשטות."אמר דובוס.
"הנושאים הללו נסחפו בעבר מתחת לשטיח, אך התחשבות בהם יכולה להסביר את ההאצה ללא צורך באנרגיה אפלה".
המודל מניח את ההנחות ההכרחיות שלו, אבל אם הוא עומד בבדיקה הוא יכול להסביר מדוע נראה כי ההתפשטות של היקום מואצת, כל זאת ללא צורך בלחץ שלילי.
בעוד שהרעיון עצמו חדש, החיפוש אחר דרכים לעקוף את הצורך בסוג מסתורי של אנרגיה הוליד מספר פתרונות יצירתיים בשנים האחרונות.
מוקדם יותר השנה, מחקרפורסם במַדָעהציע שהאנרגיה האפלה יכולה להיות מוסברת כסוג של גירעון, כאילו היקום 'דולף אנרגיה' בשלב מסוים של התפתחותו.
למרות שהוא שובר את אחד הכללים הגדולים של הפיזיקה (אי אפשר לאבד או ליצור אנרגיה), הוא גם יטפל בסימן השאלה המציק שממנו מורכב 68 אחוז מהיקום.
אין ספק שאנרגיה אפלה היא אגוז שקשה לפיצוח, אז אולי צריך לחשוב מחוץ לקופסה - אם לא מחוץ ליקום כולו - כדי למצוא פתרון.
מחקר זה פורסם בהודעות חודשיות של החברה המלכותית לאסטרונומיה.
