Temná energie možná slábne. 47 milionů galaxií na největší 3D mapě vesmíru naznačuje trhlinu ve standardním modelu fyziky

Největší trojrozměrná mapa vesmíru zesiluje podezření, že temná energie není neměnná konstanta, a standardní kosmologický model poprvé čelí opravdu vážnému tlaku.

Foto: Public Domain Pictures

Někdy v březnu 2025 se na obrazovkách kosmologů v kalifornském Lawrence Berkeley National Laboratory objevily křivky, které nikdo z nich nemohl ignorovat. Přístroj DESI, spektroskopický stroj namontovaný na čtyřmetrovém Mayallově teleskopu v arizonských horách, právě dokončil tříletou analýzu více než 14 milionů galaxií a kvasarů. A výsledek ukazoval stejným směrem jako předchozí, roční data. Jenže tentokrát ještě výrazněji. Temná energie, síla, která pohání zrychlující se rozpínání vesmíru a tvoří zhruba 70 % jeho energetického obsahu, se možná v čase mění. Pokud se to potvrdí, nejjednodušší kosmologický model posledních dvaceti pěti let bude muset ustoupit něčemu složitějšímu.

Co přesně DESI změřil

DESI nedokáže temnou energii „zvážit“ ani přímo zachytit. Místo toho měří červené posuvy, tedy natažení vlnových délek světla, které prozrazuje, jak rychle se od nás objekt vzdaluje a jak daleko v čase i prostoru leží. Přístroj zvládne najednou sbírat světlo z 5 000 objektů, a za pět let základní kampaně tak zmapoval přes 47 milionů galaxií a kvasarů na přibližně dvou třetinách severní oblohy. Tohle číslo je mapovací milník celé mise, oznámený v dubnu 2026.

Klíčová kosmologická analýza, která rozvířila debatu o temné energii, ale pracuje s užším výběrem: téměř 15 miliony nejlépe změřených objektů z prvních tří let pozorování, doplněných o takzvaný Lyman-alfa les, tedy absorpční čáry v kvasarových spektrech, které mapují rozložení vodíku ve vzdáleném vesmíru. Z těchto dat vědci čtou baryonové akustické oscilace (BAO), reliktní „pravítko“ o dnešní velikosti zhruba 500 milionů světelných let, otisknuté do preferované vzdálenosti mezi galaxiemi. Podle toho, jak se toto pravítko jeví v různých epochách, se odvozuje rychlost rozpínání vesmíru, a tím i chování temné energie.

Kde přesně praská standardní model

Standardní kosmologický model ΛCDM předpokládá, že temná energie je kosmologická konstanta Λ: její hustota se v čase nemění a v řeči rovnice stavu jí odpovídá jediný bod, w = −1. DESI ale testuje rozšířený model, kde se parametr w může v čase vyvíjet, konkrétně přes dvojici hodnot w₀ (dnešní stav) a wₐ (rychlost změny).

A právě tady se objevuje trhlina:

• Samotná DESI data jsou s kosmologickou konstantou ještě slučitelná. Napětí dosahuje 2,3σ, což je zajímavé, ale ne alarmující.
• DESI v kombinaci s kosmickým mikrovlnným pozadím (CMB) zvedá preferenci pro dynamickou temnou energii na 3,1σ.
• Po přidání různých supernovových katalogů signál kolísá mezi 2,8σ a 4,2σ podle toho, který soubor supernov se použije.

Pro srovnání: roční data z roku 2024 ukazovala 2,6σ pro DESI+CMB a 2,5–3,9σ se supernovami, přičemž pracovala s „pouhými“ šesti miliony objektů. Dvojnásobný objem dat a přísnější validační testy signál nerozpustily. Naopak ho mírně posílily.

Pět sigma, práh, od kterého fyzika mluví o objevu, zatím dosaženo nebylo. Ale tři až čtyři sigma v kosmologii, kde systematické chyby tradičně ničí slabší signály, berou vědci velmi vážně.

Proč nejde jen o jedno měření

Nejsilnější argument pro to, že tu nejde o statistický výkyv, neleží v samotné mapě galaxií. Spočívá v tom, co se stane, když se DESI data potkají s nezávislými sondami. CMB pochází z úplně jiné éry vesmíru, z doby 380 000 let po velkém třesku. Supernovy typu Ia měří rozpínání zcela odlišnou metodou, přes svítivost explodujících bílých trpaslíků. Když tři nezávislé techniky ukazují stejným směrem, vysvětlení prostou chybou měření slábne.

Zároveň se v debatě kolem DESI znovu otevírají alternativní interpretace. Takzvaná timescape kosmologie například tvrdí, že zdánlivou akceleraci vesmíru lze vysvětlit bez skutečné temné energie, jen důsledkem toho, jak průměrujeme rozpínání v nerovnoměrně strukturovaném vesmíru. Oficiální DESI výstupy se ale na tuto cestu nevydávají; soustředí se na parametrický popis w₀wₐ a nechávají teoretické důsledky otevřené.

Co bude dál

Plná pětiletá analýza DESI, která využije všech 47 milionů zmapovaných objektů, se očekává v roce 2027. Právě ta rozhodne, zda dnešní náznak zesílí nad hranici pěti sigma, nebo se rozplyne v šumu. Mise navíc nekončí: prodloužená kampaň běží do roku 2028, má rozšířit pokrytou plochu oblohy a cílit na 63 milionů extragalaktických červených posuvů.

K dnešnímu dni je posledním plně veřejným spektroskopickým datovým vydáním stále DR1; kosmologické výsledky a podpůrné řetězce z DR2 už jsou k dispozici, ale kompletní veřejná datová sada DR2 zatím otevřena nebyla.