În urmă cu 50 de ani a fost emisă ipoteza existenței unor obiecte cosmice exotice, supranumite GEODE (Generic Objects of Dark Energy), formate din energie întunecată și care sugera o regândire a expansiunii Universului.

Dacă un astfel de model cosmologic este corect, atunci unele găuri negre ar putea ascunde nuclee de energie întunecată care provoacă expansiunea accelerată a Universului.

Astrofizicianul Kevin Croker și matematicianul Joel Weiner din cadrul University of Hawaiʻi contestă ipoteza larg acceptată în rândul cosmologilor conform căreia conţinutul Universului este irelevant în ceea ce priveşte expansiunea acestuia.

„Timp de 80 de ani am acceptat, în general, presupunerea că expansiunea Universului în ansamblu nu depinde de aspectele particulare ale unei regiuni de mici dimensiuni.

Acum este clar că relativitatea generală stabileşte o legătură între comportamentul unor stele care suferă un colaps gravitaţional şi devin găuri negre şi evoluţia Universului în ansamblu”, a declarat Croker.

Această interpretare alternativă a fizicii fundamentale ar putea schimba modul cum înțelegem expansiunea Universului, dar şi cum ar putea afecta această expansiune obiectele compacte, precum nucleul stelelor care suferă un colaps gravitaţional.

Conform modelului cosmologic Big Bang, expansiunea Universului este în prezent o caracteristică larg acceptată a Universului.

Ecuațiile pe care le folosim pentru a descrie această expansiune a Universului au fost deduse, pentru prima dată, în urmă cu doar un secol de către fizicianul rus Alexander Friedmann. Acestea au oferit o soluție la teoria relativității generale a lui Einstein care stă la baza modelului cosmologic Big Bang.

Ecuaţiile se bazează pe presupunerea că materia din Universul aflat în expansiune este răspândită uniform, iar Universul este izotrop, adică arată la fel în orice direcţie din spaţiu.

Aceasta înseamnă că în studiul Universului putem ignora galaxiile și roiurile de galaxii, la fel cum putem neglija prezenţa unor rațe atunci când studiem hidrodinamica unui lac.

Croker și Weiner s-au întrebat ce s-ar putea întâmpla cu spațiul și obiectele pe care le conține în condiţiile unor modificări rezonabile ale ipotezelor pe care se bazează ecuațiile expansiunii Universului.

Consecințele nu sunt neglijabile.

În conformitate cu modelul lor cosmologic modificat, contribuțiile medii ale rațelor noastre metaforice ar putea afecta hidrodinamica lacului. Mai mult, extinderea lacului ar afecta și modul cum înoată rațele, determinându-le să piardă sau să câștige energie în funcție de specia lor.

Teoretic, această interpretare ar însemna că trebuie să ţinem cont de expansiunea Universului atunci când descriem anumite fenomene, cum ar fi moartea unei stele.

În anul 1966, fizician rus Erast Gliner a studiat, în termenii relativităţii generale, posibilitatea existenţei unor regiuni ale spaţiului, formate în apropierea momentului Big Bang, care s-ar comporta ca un vid ce contracarează efectele gravitației.

Obiectele cosmice deduse teoretic de Gliner arată din exterior ca o gaură neagră, dar în interior sunt ca o bulă de energie care exercită un efect de respingere asupra spaţiului înconjurător.

Gaură neagră

Gaură neagră. Credit: Just_Super/iStock

O jumătate de secol mai târziu astrofizicienii erau în căutarea unui astfel de efect de respingere care ar putea fi responsabil pentru expansiunea accelerată a Universului.

Astăzi ne referim la această forță misterioasă prin termenul de energie întunecată, dar ar putea fi obiectele teoretice descoperite de Erast Gliner cauza expansiunii accelerate a Universului?

Pe baza lucrărilor lui Croker și Weiner, dacă o parte dintre cele mai bătrâne stele s-au transformat în urma colapsului gravitaţional în obiecte GEODE şi nu în singularitățile unor găuri negre, atunci efectul lor mediu asupra expansiunii spațiului ar fi similar cu cel al energiei întunecate.

Croker și Weiner au studiat modelul lor cosmologic utilizând prima observație a undelor gravitaționale rezultate din coliziunea a două găuri negre, aşa cum a fost măsurată de observatorul LIGO.

Pentru ca matematica să se potrivească cu observaţiile astronomice, stelele din care au provenit găurile negre care au fuzionat s-au format într-un mediu cu o metalicitate scăzută, ceea ce înseamnă că erau nişte obiecte cosmice relativ rare.

Energia unui obiect GEODE ar trebui să evolueze pe măsură ce Universul se măreşte, un efect echivalent cosmologic cu cel al unei deplasări spre roşu („blueshift”).

„Dacă obiectele GEODE există, atunci ele pot fi sursa unor fenomene care au fost observate şi pentru care în prezent nu există explicații convingătoare”, au declarat cercetătorii.

Testarea unor ipoteze ca aceasta este o parte vitală a fizicii. Deocamdată nu putem include obiectele GEODE în rândul obiectelor exotice ale Universului, dar este posibil ca acestea să fie “inimile întunecate” ale Universului pe care le-am căutat.

Această cercetare a fost publicată în The Astrophysical Journal.

Sursă: Science Alert