Tim sa sveučilišta Yonsei pod vodstvom Young-Wook Leeja objavio je u Monthly Notices of the Royal Astronomical Society novu analizu koja pobija lipanjsku studiju sa Sveučilišta Southampton. Ta je studija, koju su potpisala i dva nobelovca, branila uvriježeni stav da se svemir ubrzano širi pod utjecajem tamne energije. Korejski znanstvenici tvrde da su oba središnja argumenta iz te obrane zahvaćena ozbiljnim analitičkim problemima.
Spor oko nagiba krivulje
Prvi se problem odnosi na mjerenje takozvanog nagiba pristranosti prema starosti — odnosa između standardiziranog sjaja supernova tipa Ia i njihove starosti. Da bi se taj odnos pouzdano izmjerio, supernove se moraju uspoređivati unutar dovoljno uskog intervala crvenog pomaka. Inače se evolucija populacije supernova kroz raspon crvenog pomaka isprepliće s korelacijom koju se mjeri.
Studija iz Southamptona kombinirala je supernove kroz neuobičajeno širok interval crvenog pomaka. Nova analiza pokazuje da taj postupak umjetno izravnava izmjereni nagib. Što se više supernova s višim crvenim pomakom doda u uzorak, nagib postaje sustavno plići. Isti se trend pojavljuje i u simuliranim podacima konstruiranima tako da reproduciraju relevantne uvjete promatranja.
„Plići nagib pristranosti prema starosti iz studije iz Southamptona rezultat je jasnog metodološkog problema”, kaže vodeći autor Chul Chung. „Kada se usporedba ograniči na odgovarajući interval crvenog pomaka, snažna ovisnost o starosti ponovno se pojavljuje.”
Korejski tim također je utvrdio da model potamnjenja prašinom koji stoji iza analize iz Southamptona zahtijeva ovisnost o masi galaksije domaćina koja je točno suprotna trendu opaženom u velikim uzorcima galaksija. Drugim riječima, taj dio modela nema opažajnu potporu.
Zašto korekcija i dalje vrijedi
Drugi problem tiče se načina na koji se korekcija pristranosti izračunava. Korekcija ovisi o umnošku dviju veličina: promjeni starosti prethodnika supernove s crvenim pomakom i nagibu odnosa starost-sjaj. Studija iz Southamptona usredotočila se na mogućnost da se starost prethodnika supernova mijenja s crvenim pomakom slabije nego starost galaksija domaćina.
No nova studija ističe da smanjenje procijenjene razlike u starosti nužno čini odgovarajući nagib strmijim, jer se razlika u starosti pojavljuje u nazivniku nagiba. Smanjenje jedne veličine stoga se uvelike poništava povećanjem druge. Studija iz Southamptona naglasila je samo smanjenu evoluciju starosti, zanemarivši pritom popratno povećanje nagiba. Kada se oba učinka tretiraju dosljedno, rezultirajuća korekcija — a time i kozmološki zaključak — ostaje uglavnom nepromijenjena u odnosu na prethodnu studiju tima Yonsei.
„Kozmologija supernova počiva na ključnoj pretpostavci da se odnos kalibracije sjaja — Phillipsov odnos — ne mijenja sa starošću supernove. Naši rezultati dosljedno pokazuju da ta pretpostavka ne vrijedi”, kaže Lee. „Da bi se obranila izvanredna tvrdnja poput ubrzanog širenja svemira, ta temeljna pretpostavka mora se najprije dokazati točnom. Umjesto toga, opažajni dokazi protiv nje postaju sve jači.”
Usporedba s neovisnim mjerenjima
Istraživači naglašavaju da se njihovi rezultati korigirani za pristranost prema starosti izvanredno slažu s neovisnim mjerenjima baryon akustičnih oscilacija (BAO) iz instrumenta Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Obje metode upućuju na svemir u kojem se tamna energija mijenja s vremenom i u kojem se sadašnje širenje više ne ubrzava.
Kako bi riješili spor, tim Yonsei predlaže „evolucijski neutralan” test za buduću preciznu kozmologiju supernova. Umjesto kombiniranja heterogenih populacija supernova čija se prosječna starost mijenja s crvenim pomakom, taj bi pristup koristio samo supernove u mladim galaksijama domaćinima slične starosti kroz cijeli raspon crvenog pomaka. Preliminarni rezultati takvog testa u skladu su s ranijim nalazima tima.
Pitanje koje se nameće jest koliko dugo kozmološka zajednica može izbjegavati suočavanje s temeljnim problemom. Ako je standardni model pogrešan, posljedice sežu daleko od akademske rasprave — mijenjaju razumijevanje sudbine svemira i prirode najvećeg dijela njegova sadržaja. Veći uzorci supernova koje se očekuju od opservatorija Vera C. Rubin omogućit će izravan test s većom preciznošću. Do tada, spor ostaje otvoren — a kriza u kozmologiji, kako tvrde istraživači, nastavlja se.