Ceva nu este chiar corect în univers. Cel puțin bazat pe tot ceea ce fizicienii știu până acum. Stele, galaxii, găuri negre și toate celelalte obiecte cerești se îndepărtează unul de celălalt din ce în ce mai repede în timp. Măsurătorile anterioare din cartierul nostru local al universului descoperă că universul explodează spre exterior mai repede decât a fost la început. Nu ar trebui să fie cazul, bazat pe cel mai bun descriptor al universității.
Dacă măsurătorile lor pentru o valoare cunoscută sub numele de Constanța Hubble sunt corecte, înseamnă că modelului actual lipsește o fizică crucială nouă, cum ar fi cele necunoscute pentru particule fundamentale sau ceva ciudat care se întâmplă cu substanța misterioasă cunoscută sub numele de energie întunecată.
Acum, într-un nou studiu, publicat pe 22 ianuarie în revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, oamenii de știință au măsurat Constanța Hubble într-un mod cu totul nou, confirmând că, într-adevăr, universul se extinde mai repede acum decât era în zile de început.
"Ceva interesant se întâmplă"
Pentru a explica modul în care universul a plecat de la o picătură minusculă, fierbinte, densă de plasmă suflă la marea întindere pe care o vedem astăzi, oamenii de știință au propus ceea ce este cunoscut sub numele de modelul Lambda Cold Dark Matter (LCDM). Modelul pune constrângeri asupra proprietăților materiei întunecate, un fel de materie care nu exercită o atracție gravitațională, dar care nu emite lumină și energie întunecată, care pare să se opună gravitației. LCDM poate reproduce cu succes structura galaxiilor și fundalul microundelor cosmice - prima lumină a universului - precum și cantitatea de hidrogen și heliu din univers. Dar nu se poate explica de ce universul se extinde mai repede acum decât o făcuse mai devreme.
Asta înseamnă că fie modelul LCDM este greșit, fie măsurătorile ratei de expansiune sunt.
Noua metodă își propune să aplaneze în sfârșit dezbaterea despre rata de expansiune, a declarat Simon Birrer, un cercetător la Universitatea din California, Los Angeles și autor principal pentru noul studiu, la Science Science. Până în prezent, noile măsurători independente confirmă discrepanța, ceea ce sugerează că ar putea fi nevoie de o fizică nouă.
Pentru a pune în cuie constantul lui Hubble, oamenii de știință au folosit anterior mai multe metode diferite. Unii au folosit supernovele în universul local (partea din apropiere a universului), iar alții s-au bazat pe cefeide sau tipuri de stele care pulsează și pâlpâie regulat în luminozitate. Alții au studiat și radiațiile cosmice de fond.
Noua cercetare a folosit o tehnică care implică lumină din cvasari - galaxii extrem de luminoase, alimentate de găuri negre masive - în efortul de a rupe legătura.
„Oricât de atent este un experiment, poate exista întotdeauna un efect care se încorporează în tipurile de instrumente pe care le folosesc pentru a face această măsurare. Așadar, atunci când un grup vine ca acesta și folosește un set complet diferit de instrumente ... și obține același răspuns, atunci poți concluziona destul de repede că acel răspuns nu este rezultatul unui efect serios al tehnicilor ", a declarat Adam Riess, laureat și cercetător Nobel la Space Telescope Science Institute și la Johns Hopkins University. "Cred că încrederea noastră crește că se întâmplă ceva cu adevărat interesant", a spus Riess, care nu a fost implicat în studiu, la Live Science.
Văzând dublu
Iată cum a funcționat tehnica: Când lumina dintr-un quasar trece de o galaxie care intervine, gravitația din galaxie face ca acea lumină să se „îndoaie gravitațional” înainte de a lovi Pământul. Galaxia a acționat ca o lentilă pentru a distorsiona lumina quasarului în mai multe copii - cel mai adesea două sau patru, în funcție de alinierea cvasarelor în raport cu galaxia. Fiecare dintre aceste copii a parcurs un traseu ușor diferit în jurul galaxiei.
Quasarii nu strălucesc de obicei constant ca multe stele. Din cauza materialului care se încadrează în găurile lor negre centrale, acestea se schimbă în luminozitate pe scări de ore până la milioane de ani. Astfel, atunci când imaginea unui quasar este luminată în mai multe exemplare cu căi de lumină inegale, orice schimbare în luminozitatea cvasarului va avea ca rezultat o clipire subtilă între copii, întrucât lumina de la anumite exemplare durează mai mult să ajungă pe Pământ.
Din această discrepanță, oamenii de știință ar putea determina cu precizie cât de departe suntem atât de cvasar, cât și de galaxia intermediară. Pentru a calcula Constanta Hubble, astronomii au comparat apoi distanța cu redshift-ul obiectului sau deplasarea lungimilor de undă a luminii spre capătul roșu al spectrului (care arată cât de mult s-a întins lumina obiectului pe măsură ce universul se extinde).
Studiul luminii din sisteme care creează patru imagini sau copii ale unui quasar a fost făcut în trecut. Dar, în noua lucrare, Birrer și colaboratorii săi au demonstrat cu succes că este posibilă măsurarea constantei Hubble din sisteme care creează doar o imagine dublă a cvasarului. Acest lucru crește dramatic numărul de sisteme care pot fi studiate, ceea ce va permite măsurarea mai precisă a constantei Hubble.
"Imaginile cu cvasarele care apar de patru ori sunt foarte rare - pot exista doar 50 până la 100 pe întregul cer, și nu toate sunt suficient de luminoase pentru a fi măsurate", a spus Birrer la Live Science. "Sistemele cu lentilă dublă, cu toate acestea, sunt mai frecvente cu aproximativ un factor de cinci."
Noile rezultate dintr-un sistem cu două lentile, combinate cu alte trei sisteme măsurate anterior cu patru patch-uri, pun valoarea pentru constantă Hubble la 72,5 kilometri pe secundă pe megaparsec; asta este de acord cu alte măsurători ale universului local, dar cu aproximativ 8% mai mari decât măsurătorile din universul îndepărtat (universul mai vechi sau mai timpuriu). Pe măsură ce noua tehnică se aplică mai multor sisteme, cercetătorii vor putea găzdui diferența exactă între universul îndepărtat (sau timpuriu) și măsurătorile universului local (mai recent).
"Cheia este să plecăm dintr-un punct în care spunem, da, aceste lucruri nu sunt de acord, să avem o măsură foarte precisă a nivelului la care nu sunt de acord, pentru că, în final, acesta va fi indiciul care permite teorie pentru a spune ce se întâmplă ", a spus Riess pentru Live Science.
Măsurarea precisă a constantei Hubble îi ajută pe oamenii de știință să înțeleagă mai mult decât cât de rapid zboară universul. Valoarea este imperativă pentru a determina vârsta universului și dimensiunea fizică a galaxiilor îndepărtate. De asemenea, oferă astronomilor indicii cu privire la cantitatea de materie întunecată și la energia întunecată, acolo.
În ceea ce privește explicarea a ceea ce fizica posibil exotică ar putea explica nepotrivirea lor în măsurători de rata de expansiune, aceasta este linia de jos.
