Slavný model Lambda-CDM je standardní kosmologický model, který popisuje evoluci vesmíru od jeho vzniku v extrému velkého třesku a růst kosmických struktur. Zahrnuje chladnou temnou hmotu, běžnou hmotu a záření, a také přízračné lambda, tedy kosmologickou konstantu, která vyjadřuje temnou energii.
Tenhle model vcelku úspěšně vysvětluje řadu kosmologických pozorování, včetně struktury vesmíru na největších škálách, šokující zrychlování rozpínání vesmíru, a také mikrovlnné reliktní záření, jednu z mála stop, které máme k dispozici z počátku vesmíru. Současně je ale jasné, že Lambda-CDM je kosmologická improvizace, počítá s temnou hmotou a temnou energii, aniž by věděl, co to vlastně je – a zda to vůbec existuje, především v případě temné energie.
Kosmologové skřípou zuby, že standardní model nevysvětluje kromě temné hmoty a energie i další fenomény jako je kosmologická inflace. V poslední době se také množí pozorování, v nichž se rýsují podezřelé anomálie, jako jsou data z DESI (Dark Energy Survey Instrument), naznačující, že by temná energie mohla být dynamická, problém známý jako Hubble tension, čili rozpor mezi přímým a nepřímým určováním Hubbleovy konstanty nebo třeba Sigma-8 tension, což je patálie s růstem kosmických struktur. Vládnoucí kosmologický model skřípe, stále hlasitěji.
Kosmologický tým, který vedl Shi-Fan Chen z Institute for Advanced Study v New Jersey, nedávno analyzoval model Lambda-CDM a podíval se na zoubek uvedeným problémům. Jak přiznává Chen, motivovala je snaha dát kosmologický model do pořádku, aby pasoval na všechna možná pozorování.
Chen a spol. to pojali velkolepě. Dali dohromady data BOSS (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey, dataset DR12), soubory galaxií s různým rudým posuvem LOWZ (low-redshift galaxies) a CMASS (high-mass galaxies) a mapy reliktního záření mise Planck s využitím gravitačních čoček. Tento mnohorozměrný soubor dat prohnali výpočty v rámci standardního modelu Lamba-CDM a také modelu s dynamickou temnou energií, odpovídajícímu datům DESI.
Jak to dopadlo? Stručně řečeno, kosmologie má problém. Ani standardní model Lambda-CDM, ani model s dynamickou temnou energií nedokážou plně vysvětlit zmíněný soubor kosmologických dat. Výsledky analýz Chenova týmu jsou také doposud nejsilnějším dokladem problému Sigma-8 tension. Nehnula s tím ani dynamická temná energie. Opravdu se zdá, že něco brzdí růst největších kosmických struktur. Což znamená, že buď máme ošklivé systematické chyby v měřeních či výpočtech anebo se rýsuje nová fyzika.
##seznam_reklama##
Bude nutné pořídit spoustu nových pozorování. Pokud divné signály vydrží, dojde na novou fyziku. Chen nestřílí do vlastních řad, těší se na posun fyzikálního paradigmatu a sází na nestandardní temnou hmotu. Odpověď by podle něj mohla přinést axionická temná hmota nebo třeba temná hmota, která interaguje sama se sebou anebo s baryony. Nechme se překvapit!
Video: Does the expansion rate of the Universe CHANGE over time?! | DESI 1 year results
Literatura