În univers se întâmplă un mister încurcat. Măsurătorile vitezei de expansiune cosmică folosind diferite metode continuă să obțină rezultate dezacordante. Situația a fost numită „criză”.
Problema se concentrează asupra a ceea ce este cunoscută sub numele de constantă Hubble. Numită pentru astronomul american Edwin Hubble, această unitate descrie cât de rapid se extinde universul la distanțe diferite de Pământ. Folosind date din satelitul Planck al Agenției Spațiale Europene (ESA) Planck, oamenii de știință estimează rata a fi de 46200 mph per milion de ani-lumină (sau, folosind unități cosmologi, 67,4 kilometri / secundă pe megaparsec). Însă, calculele care folosesc stele pulsante numite Cefeide sugerează că este de 50400 mph pe milion de ani-lumină (73,4 km / s / Mpc).
Dacă primul număr este corect, înseamnă că oamenii de știință au măsurat distanțele față de obiectele îndepărtate din univers de multe decenii. Dar, dacă a doua este corectă, cercetătorii ar trebui să accepte existența unei fizici noi și exotice. Astronomii, înțeles, sunt destul de prelucrați în legătură cu această discrepanță.
Ce trebuie să facă un laic în această situație? Și cât de importantă este această diferență, care în afara străinilor pare minoră? Pentru a ajunge în partea de jos a ciocnirii, Live Science a sunat la Barry Madore, astronom la Universitatea din Chicago și membru al uneia dintre echipele care efectuează măsurători ale constantei Hubble.
Problema începe cu Edwin Hubble însuși. În 1929, a observat că galaxiile mai îndepărtate se îndepărtau de Pământ mai repede decât omologii lor mai apropiați. El a găsit o relație liniară între distanța pe care un obiect o avea față de planeta noastră și viteza cu care se retrăgea.
"Asta înseamnă că se întâmplă ceva înfricoșător", a spus Madore pentru Live Science. "De ce am fi centrul universului? Răspunsul, care nu este intuitiv, este că nu se mișcă. Se creează tot mai mult spațiu între toate."
Hubble și-a dat seama că universul se extinde și părea să facă acest lucru într-un ritm constant - prin urmare, constanta Hubble. El a măsurat valoarea de aproximativ 342.000 de mile pe oră pe milion de ani-lumină (501 km / s / Mpc) - de aproape 10 ori mai mare decât ceea ce se măsoară în prezent. De-a lungul anilor, cercetătorii au perfecționat această rată.
Lucrurile au devenit mai ciudate la sfârșitul anilor 1990, când două echipe de astronomi au observat că supernovele îndepărtate erau mai slabe și, prin urmare, mai departe, decât era de așteptat, a spus Madore. Aceasta a indicat faptul că nu numai că universul se extinde, dar se accelera și în expansiunea sa. Astronomii au numit cauza acestui fenomen misterios de energie întunecată.
După ce au acceptat că universul făcea ceva ciudat, cosmologii au apelat la următoarea sarcină evidentă: măsurarea accelerației cât mai exact posibil. Făcând acest lucru, ei sperau să retragă istoria și evoluția cosmosului de la început până la sfârșit.
Madore i-a asemănat această sarcină să meargă într-o pistă de curse și să obțină o singură privire a cailor care alergau în jurul câmpului. Din această informație, cineva ar putea deduce de unde au pornit toți caii și care dintre ei va câștiga?
Acest tip de întrebare poate părea imposibil de răspuns, dar asta nu i-a oprit pe oamenii de știință să încerce. În ultimii 10 ani, satelitul Planck a măsurat fundalul microundelor cosmice, un ecou îndepărtat al Big Bang-ului, care oferă o imagine a universului infantil în urmă cu 13 miliarde de ani. Folosind datele observatorului, cosmologii au putut constata un număr pentru constanta Hubble cu un grad de incertitudine extraordinar de mic.
- Este frumos, spuse Madore. Dar, „contrazice ceea ce au făcut oamenii în ultimii 30 de ani”, a spus Madore.
De-a lungul acelor trei decenii, astronomii au folosit de asemenea telescoape pentru a privi cefeidele îndepărtate și pentru a calcula constanta Hubble. Aceste stele pâlpâesc într-un ritm constant în funcție de luminozitatea lor, astfel încât cercetătorii pot spune exact cât de strălucitor ar trebui să se bazeze un cefalid pe pulsările sale. Analizând cât de întunecate sunt astrele, astronomii pot calcula distanța față de ele. Dar estimările constantei Hubble folosind cefeide nu se potrivesc cu cea de la Planck.
Discrepanța ar putea părea destul de mică, dar fiecare punct de date este destul de precis și nu există nicio suprapunere între incertitudinile lor. Partile diferite s-au îndreptat cu degetele unul asupra celuilalt, spunând că adversarii lor au inclus erori de aruncare a rezultatelor lor, a spus Madore.
Dar, a adăugat el, fiecare rezultat depinde și de un număr mare de presupuneri. Revenind la analogia cursei de cai, Madore a asemănat-o cu încercarea de a descoperi câștigătorul, în timp ce a trebuit să deducă ce cal va obosi mai întâi, ceea ce va obține o explozie bruscă de energie la sfârșit, care va aluneca puțin pe umed. petic de iarbă din ploaia de ieri și multe alte variabile dificil de determinat.
Dacă echipele Cepheids greșesc, asta înseamnă că astronomii au măsurat distanțele în univers în mod incorect în tot acest timp, a spus Madore. Dar dacă Planck greșește, este posibil ca fizica nouă și exotică să fie introdusă în modelele cosmologilor ale universului, a adăugat el. Aceste modele includ diferite cadranele, cum ar fi numărul de tipuri de particule subatomice cunoscute sub numele de neutrini, și sunt utilizate pentru a interpreta datele satelitului de fundal cosmic cu microunde. Pentru a reconcilia valoarea Planck pentru constanta Hubble cu modelele existente, unele dintre apeluri ar trebui să fie modificate, a spus Madore, dar majoritatea fizicienilor nu sunt încă dispuși să o facă.
În speranța de a oferi un alt punct de date care ar putea să medieze între cele două părți, Madore și colegii săi au privit recent lumina stelelor uriașe roșii. Aceste obiecte ating aceeași luminozitate maximă la sfârșitul vieții lor, ceea ce înseamnă că, la fel ca în cazul Cefeidilor, astronomii pot privi cât de slab apar din Pământ pentru a obține o estimare bună a distanței lor și, prin urmare, să calculeze constanta Hubble.
Rezultatele, lansate în iulie, au furnizat un număr pătrat între cele două măsurători anterioare: 47.300 mph per milion de ani-lumină (69,8 km / s / Mpc). Iar incertitudinea conținea suficientă suprapunere pentru a putea fi de acord cu rezultatele Planck.
Dar cercetătorii nu își fac încă pluta de șampanie, a spus Madore. "Am vrut să facem un tie breaker", a spus el. "Dar nu a spus că această parte sau partea este corectă. S-a spus că era mult mai înclinat decât toată lumea credea înainte."
Alte echipe au cântărit. Un grup numit lentile H0 din Wellspring-ul lui COSMOGRAIL (H0LICOW) privește obiecte luminoase îndepărtate din universul timpuriu numite quasari a căror lumină a fost luminată gravitațional de obiecte masive dintre noi și ei. Studiind aceste cvasi, grupul a venit recent cu o estimare mai aproape de partea astronomilor. Informațiile de la Laser Interferometru Gravitational-Wave Observatory (LIGO), care privește undele gravitaționale din stelele de neutroni care se prăbușesc, ar putea oferi un alt punct de date independent. Dar astfel de calcule sunt încă în fazele lor incipiente, a spus Madore, și încă nu au ajuns la maturitate deplină.
La rândul său, Madore a spus că, în final, va predomina numărul mediu dintre Planck și valoarea astronomilor, deși în acest moment nu ar paria prea mult pe această posibilitate. Dar până la găsirea unor concluzii, el ar dori să vadă atitudinile cercetătorilor tonifiate puțin.
"O mulțime de spumă a fost pusă pe deasupra de către oamenii care insistă că au dreptate", a spus el. „Este suficient de important încât trebuie rezolvat, dar va dura timp”.
