W skrócie
- Opublikowane w "Nature" badanie dowodzi, że wszechświat nie jest jednorodny w dużych skalach i tworzy struktury o długości 3 miliardów lat świetlnych, co znacznie wykracza poza dotychczasowe założenia.
- Analiza rozmieszczenia 47 mln galaktyk z mapy DESI wykazała wyraźne korelacje kierunkowe na dużych dystansach, podważając kluczowe założenia standardowego modelu kosmologicznego.
- Odkrycie wywołało podziały w środowisku naukowym; niektórzy badacze rozważają modyfikację istniejących teorii, podczas gdy inni pozostają sceptyczni wobec tych wyników.
- Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie
Kosmiczne włókna rozciągają się na miliardy lat świetlnych
Współczesna kosmologia opiera się na założeniu, że w odpowiednio wielkiej skali wszechświat jest jednorodny i we wszystkich kierunkach wygląda tak samo. Choć grawitacja tworzy lokalne skupiska gwiazd i galaktyk, to na dystansach miliardów lat świetlnych te nieregularności powinny gwałtownie zanikać, ustępując miejsca gładkiej i jednolitej strukturze. Teorię tę wspierają m.in. pomiary kosmicznego promieniowania tła, jednak coraz więcej niezależnych obserwacji wielkich pustek i gigantycznych struktur zaczyna przeczyć temu tradycyjnemu obrazowi.
Najnowsze badanie opublikowane 24 czerwca w czasopiśmie "Nature" rzuca wyzwanie tej jednej z najważniejszych zasad współczesnej kosmologii. Naukowcy sugerują, że wszechświat w gigantycznych skalach wcale nie jest gładki i jednolity, jak dotychczas zakładano, lecz raczej przypomina ogromną strukturę splecionych ze sobą włókien. Jeśli te wnioski się potwierdzą, fizycy będą musieli na nowo napisać podręczniki o ewolucji kosmosu.
Podstawą obecnego modelu kosmologicznego (tzw. modelu lambda-CDM) jest zasada kosmologiczna. Zakłada ona, że wszechświat w odpowiednio dużej skali jest jednorodny (zasadniczo taki sam w każdym miejscu) i izotropowy (taki sam w każdym kierunku). Choć z bliska widzimy skupiska gwiazd i galaktyk, z ogromnej odległości kosmos powinien wyglądać na rozmyty i jednolity - podobnie jak piksele tworzą gładki obraz, gdy oddalimy się od ekranu.
Dotychczas uważano, że ta granica jednolitości występuje na dystansie około 100 megaparseków (o. 300 mln lat świetlnych). Jednak badacze z Włoch i Nowej Zelandii - Francesco Sylos Labini i Marco Galoppo - wykazali, że zorganizowane, "sznurkowe" i "włókniste" struktury galaktyk rozciągają się nawet na odległość 1 gigaparseka - czyli aż 3 mld lat świetlnych. To znacznie więcej, niż przewidują symulacje standardowego modelu.
Wszechświat nie jest tak jednolity, jak wcześniej zakładano
Najnowsze analizy map rozmieszczenia galaktyk dostarczają bezpośrednich dowodów na to, że domniemana jednolitość kosmosu może być iluzją. Odkryte anomalie kierunkowe znacząco wykraczają poza standardowe modele symulacyjne, podważając fundamentalne założenia o wielkoskalowej izotropowości kosmosu i zmusza badaczy do ponownego przemyślenia, jak naprawdę wygląda struktura naszego wszechświata.
Badacze doszli do tych wniosków dzięki zastosowaniu nowatorskiego narzędzia statystycznego o nazwie Angular Distribution of Pairwise Distances (ADPD). Analizuje ono nie tylko odległości między galaktykami, ale również kąty ich wzajemnego ułożenia. Dane pochodziły z trójwymiarowej mapy stworzonej przez Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), obejmującej 47 mln galaktyk.
W jednorodnym wszechświecie kierunki te powinny być całkowicie losowe. Tymczasem analiza wykazała wyraźne korelacje kierunkowe z konserwatywnym poziomem istotności statystycznej większym niż 3σ (odchylenia standardowe). Oznacza to, że szansa na to, iż wynik jest dziełem przypadku, wynosi zaledwie około 0,3 proc. Stanowi to bezpośredni dowód, że kierunkowa spójność struktur utrzymuje się na znacznie większych dystansach, niż zakładała aktualnie dominująca teoria.
Zobacz również:
Rozszerzanie się wszechświata bez udziału ciemnej energii?
Konsekwencje tego odkrycia podzieliły środowisko naukowe. Część badaczy podchodzi do wyników z entuzjazmem, dostrzegając w nich szansę na rozwiązanie innych zagadek kosmosu. "To jest poważne. Jeśli zachodzi prawdziwa sprzeczność między tym, czego się spodziewasz, a tym, co odkrywasz, to byłby to postęp, nieprawdaż?" - skomentował Subir Sarkar z Uniwersytetu w Oksfordzie.
Zasada kosmologiczna zakłada, że w odpowiednio wielkiej skali wszechświat jest jednorodny i izotropowy. Choć gołym okiem widzimy nieregularne skupiska gwiazd i galaktyk, fizycy zakładali do tej pory, że uśredniony obraz kosmosu staje się gładki. Ta koncepcja stanowi fundament standardowego modelu lambda-CDM, według którego wszechświat składa się w 5 proc. ze zwykłej materii, w 27 proc. z niewidzialnej ciemnej materii i w 68 proc. z ciemnej energii.
Standardowy model opisuje, jak grawitacja ukształtowała dzisiejszą kosmiczną sieć z pierwotnych fluktuacji gęstości, które w ułamku sekundy po Wielkim Wybuchu zostały gwałtownie rozciągnięte i wygładzone przez proces inflacji.
Aby ten scenariusz był spójny z ogólną teorią względności Alberta Einsteina, naukowcy muszą polegać właśnie na zasadzie kosmologicznej. Glenn Starkman, fizyk teoretyk z Case Western Reserve University, wyjaśnia w komentarzu dla "Science", że matematyczny opis ewolucji wszechświata wymaga normalnie rozwiązania 10 splecionych ze sobą równań Einsteina.
Przyjęcie założenia o jednorodności kosmosu pozwala uprościć tę skomplikowaną układankę do zaledwie 2 równań, dzięki czemu model lambda-CDM staje się możliwy do obliczenia. Ceną za to uproszczenie jest jednak sztywne założenie, że czasoprzestrzeń pozostaje gładka i płaska, a wszechświat od pewnego momentu musi wyglądać jednolicie. A według najnowszego odkrycia - nie wygląda.
Wyniki te nie zaskoczyły Thomasa Bucherta, kosmologa z École normale supérieure de Lyon (ENS). Jego zdaniem standardowy model lambda-CDM jest wewnętrznie sprzeczny, bowiem całkowicie ignoruje fakt, iż wielka kosmiczna sieć materii i galaktyk samodzielnie odkształca strukturę czasoprzestrzeni. Badacz sugeruje, że to zwrotne oddziaływanie grawitacyjne mogłoby wyjaśnić przyspieszone rozszerzanie się wszechświata bez konieczności wprowadzania pojęcia tajemniczej ciemnej energii. "Nie jestem zaskoczony" - dodaje.
Zasada kosmologiczna może zostać obalona. Nowa teoria też
Zupełnie inne zdanie ma David Spergel z Flatiron Institute, który do rewolucyjnych wniosków podchodzi z dużym sceptycyzmem. Kosmolog przekonuje, że gdyby struktury o rozmiarach miliardów lat świetlnych faktycznie istniały, ich ogromna grawitacja musiałaby wyraźnie zniekształcić kosmiczne promieniowanie tła (CMB), czyli poświatę pozostałą po Wielkim Wybuchu. Tymczasem dotychczasowe obserwacje satelitarne niczego takiego nie wykazały.
Subir Sarkar nie daje jednak za wygraną i rzuca wyzwanie krytykom, twierdząc, że jeśli przeciwnicy nowej teorii chcą użyć promieniowania tła do jej obalenia, "to powinni to zrobić."
Wszystko wskazuje na to, że debata sprowadzi się do pytania, czy zasada kosmologiczna jest fundamentalną prawdą o naturze, czy jedynie wygodnym uproszczeniem. Trzeba pamiętać, że podobnie jak inne teorie, również ta jest falsyfikowalna, co oznacza, że może zostać obalona nowymi dowodami - na tym wszak polega rozwój nauki. "Zasada kosmologiczna nie może być rażąco naruszana. Ale nie oznacza to, że jest prawdziwa" - kwituje Glenn Starkman.
Źródła:
- Sylos Labini, F., Galoppo, M. Detection of anisotropic cosmic structures on a gigaparsec scale. Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-10702-5
- Cho, A. The universe is unexpectedly stringy, which could unravel the theory of the cosmos. Science (2026). DOI: 10.1126/science.z66gg2m
