V-ați imaginat vreodată Universul ca pe un vid imens și perfect gol? Ei bine, s-ar putea să fim nevoiți să ne regândim viziunea. Un nou model fizic încearcă să rezolve misterul vitezei enigmatice cu care galaxiile se îndepărtează de noi, venind cu o ipoteză fascinantă: spațiul gol nu este chiar atât de „gol”, ci se comportă mai degrabă ca un fluid care posedă o rezistență încorporată.

Din această perspectivă revoluționară, forța care propulsează expansiunea Universului nu ar fi o constantă neschimbată în timp. În schimb, aceasta s-ar putea intensifica, ar putea slăbi sau ar putea fi chiar depășită pentru intervale scurte, schimbând fundamental modul în care înțelegem misterioasa energie întunecată.

Indicii de la DESI și „tensiunea” cosmică

Totul a pornit de la datele recente furnizate de Instrumentul Spectroscopic pentru Energia Întunecată (DESI). Noile măsurători ale distanțelor cosmice au scos la iveală o mică discrepanță în rezultatele care, în rest, par să urmărească fidel istoria universului.

Vizând exact această „tensiune” a datelor, Muhammad Ghulam Khuwajah Khan, de la Institutul Indian de Tehnologie din Jodhpur (IIT Jodhpur), a construit un model teoretic care introduce conceptul de rezistență. Într-o nouă preimprimare (preprint), Khan a tratat spațiul în expansiune ca pe o entitate care „rezistă” la întindere, pentru ca ulterior să se relaxeze. Dacă această ipoteză se confirmă, marea provocare va fi explicarea naturii fizice a acestei rezistențe în ceea ce noi numim în mod convențional „spațiu gol”.

Ce înseamnă, de fapt, un „Univers vâscos”?

Ideea centrală este că rezistența din spațiul gol s-ar opune expansiunii, transformând Universul în ceva puțin mai „vâscos” decât un vid perfect. În limbaj de specialitate, fizicienii numesc acest fenomen „vâscozitate în vrac”. Aceasta reprezintă rezistența la schimbarea volumului în timpul procesului de expansiune și se manifestă sub forma unei presiuni suplimentare.

Un aspect esențial al acestui model este că vâscozitatea în vrac „împinge înapoi” doar atunci când spațiul își modifică dimensiunea. Astfel, o expansiune mai rapidă generează o presiune mai mare decât una lentă. Această caracteristică face ca vâscozitatea să fie o soluție extrem de tentantă pentru explicarea datelor cosmice actuale, deși definirea spațiului drept un „fluid lipicios” necesită încă identificarea unei cauze fizice reale.

Universul nu este un vid? Regândirea Energiei Întunecate

Majoritatea modelelor cosmologice de până acum explică accelerarea Universului prin adăugarea unui ingredient uniform, care are același comportament peste tot. Cosmologii numesc acest ingredient „energie întunecată” — o sursă necunoscută de presiune care accelerează expansiunea cosmică, luptând împotriva forței gravitaționale a materiei care trage spre interior.

Timp de decenii, analizele au presupus că această forță rămâne constantă de-a lungul timpului, fiind descrisă printr-un singur număr: constanta cosmologică. Aceasta reprezintă o energie fixă în spațiul gol, însă noile date pun presiune pe această viziune tradițională.

Poate spațiul să vibreze?

Pentru a genera acea presiune de activare necesară modelului său, Khan a propus ca spațiul să aibă o modalitate internă de a se „clătina” pe măsură ce se extinde. Conceptul este împrumutat din știința materialelor, unde fononii — vibrații colective care se deplasează printr-un solid — transportă energie fără a transporta materie.

Khan a extins această idee la nivelul vidului, descriind undele longitudinale care traversează spațiul și creează rezistență. Pe măsură ce aceste unde reacționează la expansiune, modelul reușește să lege mișcările la scară microscopică din interiorul spațiului de viteza uriașă la care se deplasează galaxiile.

Momentul în care rezistența se transformă

Interesant este că rezistența în universul propus de Khan nu a funcționat la intensitate maximă în permanență. Ecuațiile sale indică faptul că acest fenomen este unul temporar. Presiunea a rămas în urma expansiunii din cauza unei „întârzieri încorporate”, ceea ce a făcut ca rezistența să atingă cote maxime doar în anumite epoci cosmice.

La începuturile Universului, dar și în viitorul îndepărtat, modelul se stabilizează și revine la un comportament aproape constant, lăsând loc unei creșteri a rezistenței doar la „mijlocul drumului”. Un astfel de efect limitat în timp poate mima o accelerație variabilă, dar are și avantajul de a face ideea ușor de verificat (sau de infirmat) prin observații.

Potrivirea cu realitatea observațională

Cele mai solide indicii de până acum vin de la DESI și de la un model repetitiv de separare a galaxiilor, care servește drept riglă de măsurare pentru hărțile cosmice. Cosmologii numesc acest semnal „oscilații acustice barionice” (BAO) — un ecou al undelor sonore din universul timpuriu.

Echipa de la IIT Jodhpur a ajustat ecuațiile fluidului până când scara acestor oscilații a coincis cu observațiile DESI de-a lungul mai multor epoci. Totuși, deoarece modelul se bazează momentan pe urmărirea observațiilor și nu pe o fizică a particulelor deja stabilită, validitatea sa depinde în totalitate de studiile viitoare.

Predicții și verificări riguroase

Orice model de „Univers vâscos” trebuie să fie compatibil și cu alte măsurători ale cerului. Rata de expansiune influențează direct atât marcajele de distanță ale supernovelor, cât și modul în care cresc clusterele de galaxii. De asemenea, modul în care lumina este deviată prin lentile gravitaționale — deformarea imaginilor sub influența masei — depinde de modul în care structura universului se dezvoltă sub influența acestei rezistențe.

Dacă oricare dintre aceste verificări încrucișate eșuează, atunci vâscozitatea va rămâne doar o „potrivire inteligentă a curbelor” matematice, nu o proprietate fundamentală a spațiului.

Limitele ideii: un drum lung până la confirmare

Prudența este cuvântul de ordine. Khan și-a publicat lucrarea pe arXiv înainte de a trece prin procesul de evaluare colegială (peer-review), iar ideea ar putea pica la testele de bază. În fluidele obișnuite, vâscozitatea apare din schimbul de impuls între particule; prin urmare, un vid gol are nevoie de o sursă fizică extrem de credibilă pentru a justifica o astfel de proprietate.

Mai mult, un articol recent a subliniat că modelele de vâscozitate în vrac pot genera contradicții interne dacă sunt „forțate” prea mult pentru a se potrivi datelor. Până când un mecanism fizic clar va explica rezistența și până când alte seturi de date vor fi în deplin acord, modelul rămâne doar un „substituent” interesant.

Verdictul deceniului următor

Mai mult timp de observare va decide dacă această tensiune va supraviețui, iar următorul deceniu ne va oferi cel mai clar verdict. Studiile galactice aflate în desfășurare vor continua să măsoare viteza expansiunii spațiului în diferite perioade ale istoriei cosmice. Hărțile viitoare, care vor cuprinde miliarde de galaxii, vor arăta dacă expansiunea se schimbă cu adevărat așa cum prezice modelul vâscos.

Dacă aceste măsurători independente se vor alinia, argumentul în favoarea rezistenței cosmice va deveni unul extrem de puternic. În caz contrar, ideea se va estompa probabil în istoria fizicii. Modelul lui Khan transformă o nepotrivire abstractă într-o afirmație clară: spațiul gol „împinge înapoi” atunci când se extinde. Dacă viitoarele studii vor confirma acest tipar, am putea fi martorii înlocuirii imaginii statice a energiei întunecate cu una dinamică, schimbătoare — dar numai după o verificare extrem de riguroasă.

Studiul este disponibil pentru consultare pe arXiv.