Υπάρχει ένα αινιγματικό μυστήριο που συμβαίνει στο σύμπαν. Οι μετρήσεις του ρυθμού κοσμικής διαστολής με τη χρήση διαφορετικών μεθόδων συνεχίζουν να εμφανίζουν διαφωνούντα αποτελέσματα. Η κατάσταση ονομάζεται "κρίση".
Το πρόβλημα επικεντρώνεται σε αυτό που είναι γνωστό ως η σταθερά του Hubble. Ονομάστηκε για τον Αμερικανό αστρονόμο Edwin Hubble, η μονάδα αυτή περιγράφει πόσο γρήγορα διαστέλλεται το σύμπαν σε διαφορετικές αποστάσεις από τη Γη. Χρησιμοποιώντας δεδομένα από τον δορυφόρο Planck της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας (ESA), οι επιστήμονες εκτιμούν ότι ο ρυθμός είναι 46.200 mph ανά εκατομμύριο έτη φωτός (ή χρησιμοποιώντας μονάδες κοσμολόγων 67,4 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec). Αλλά οι υπολογισμοί που χρησιμοποιούν παλλόμενα αστέρια που ονομάζονται Cepheids υποδηλώνουν ότι είναι 50.400 μίλι / ώρα ανά εκατομμύριο έτη φωτός (73.4 km / s / Mpc).
Αν ο πρώτος αριθμός είναι σωστός, σημαίνει ότι οι επιστήμονες έχουν μετρήσει τις αποστάσεις σε μακρινά αντικείμενα στο σύμπαν σε λάθος για πολλές δεκαετίες. Αλλά αν το δεύτερο είναι σωστό, τότε οι ερευνητές θα πρέπει να αποδεχτούν την ύπαρξη εξωτικής, νέας φυσικής. Οι αστρονόμοι, κατανοητά, είναι αρκετά επεξεργασμένοι για αυτή την ασυμφωνία.
Τι είναι ένας λαϊκός που υποτίθεται ότι θα κάνει αυτή την κατάσταση; Και πόσο σημαντική είναι αυτή η διαφορά, η οποία για τους ξένους φαίνεται μικρή; Για να φτάσει στο τέλος της σύγκρουσης, η Live Science κάλεσε τον Barry Madore, έναν αστρονόμο στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο και μέλος μιας από τις ομάδες που πραγματοποιούσαν μετρήσεις της σταθεράς Hubble.
Το πρόβλημα ξεκινά με τον ίδιο τον Edwin Hubble. Πίσω το 1929, παρατήρησε ότι οι πιο μακρινές γαλαξίες απομακρύνονταν από τη Γη γρηγορότερα από τους πιο κοντινούς ομολόγους τους. Βρήκε μια γραμμική σχέση μεταξύ της απόστασης που ένα αντικείμενο ήταν από τον πλανήτη μας και της ταχύτητας με την οποία υποχωρούσε.
"Αυτό σημαίνει ότι κάτι τρομακτικό συμβαίνει", δήλωσε ο Madore στην Live Science. «Γιατί θα είμαστε το κέντρο του σύμπαντος;» Η απάντηση, που δεν είναι διαισθητική, είναι ότι δεν κινείται, όλο και περισσότερος χώρος δημιουργείται μεταξύ όλων ».
Το Hubble συνειδητοποίησε ότι το σύμπαν επεκτεινόταν και φάνηκε να το κάνει με ένα σταθερό ρυθμό - επομένως, τη σταθερά του Hubble. Μετράει την τιμή περίπου 342.000 μίλια ανά ώρα ανά εκατομμύριο έτη φωτός (501 km / s / Mpc) - σχεδόν 10 φορές μεγαλύτερη από αυτή που μετράται σήμερα. Με τα χρόνια, οι ερευνητές έχουν βελτιώσει αυτό το ρυθμό.
Τα πράγματα έγιναν πιο περίπλοκα στα τέλη της δεκαετίας του 1990, όταν δύο ομάδες αστρονόμων διαπίστωσαν ότι οι μακρινές σουπερνόβες ήταν πιο έντονες και επομένως μακρύτερες από τις αναμενόμενες, δήλωσε ο Madore. Αυτό έδειξε ότι όχι μόνο επεκτεινόταν το σύμπαν, αλλά επιταχύνεται και στην επέκτασή του. Οι αστρονόμοι ονόμασαν την αιτία αυτού του μυστηριώδους φαινομένου σκοτεινής ενέργειας.
Έχοντας δεχτεί ότι το σύμπαν έκανε κάτι παράξενο, οι κοσμολόγοι στράφηκαν στο επόμενο προφανές έργο: να μετρήσουν την επιτάχυνση όσο το δυνατόν ακριβέστερα. Κάνοντας αυτό, ήλπιζαν να ανατρέψουν την ιστορία και την εξέλιξη του κόσμου από την αρχή μέχρι το τέλος.
Το Madore παρομοίασε αυτό το καθήκον με το να περπατήσει σε ένα πίστα και να πάρει μια ενιαία αναλαμπή των αλόγων που τρέχουν γύρω από το πεδίο. Από ακριβώς αυτό το κομμάτι πληροφοριών, θα μπορούσε κάποιος να συμπεράνει πού ξεκίνησαν όλα τα άλογα και ποιος από αυτούς θα κερδίσει;
Αυτό το είδος ερώτησης ίσως ακούγεται αδύνατο να απαντηθεί, αλλά αυτό δεν έχει σταματήσει από τους επιστήμονες να προσπαθούν. Τα τελευταία 10 χρόνια, ο δορυφόρος Planck μετράει το κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο, μια μακρινή ηχώ του Big Bang, η οποία παρέχει ένα στιγμιότυπο του νηπιακού σύμπαντος πριν από 13 δισεκατομμύρια χρόνια. Χρησιμοποιώντας τα δεδομένα του παρατηρητηρίου, οι κοσμολόγοι θα μπορούσαν να διαπιστώσουν έναν αριθμό για τη σταθερά του Hubble με έναν εξαιρετικά μικρό βαθμό αβεβαιότητας.
"Είναι όμορφο," είπε ο Madore. Αλλά, "αυτό έρχεται σε αντίθεση με αυτό που κάνουν οι άνθρωποι τα τελευταία 30 χρόνια", δήλωσε ο Madore.
Κατά τη διάρκεια αυτών των τριών δεκαετιών, οι αστρονόμοι έχουν επίσης χρησιμοποιήσει τα τηλεσκόπια για να κοιτάξουν μακρινά Cepheids και να υπολογίσουν τη σταθερά Hubble. Αυτά τα αστέρια τρεμοπαίζουν με σταθερό ρυθμό, ανάλογα με τη φωτεινότητα τους, έτσι ώστε οι ερευνητές να μπορούν να δουν με ακρίβεια πόσο λαμπερό είναι το Cepheid βάσει των παλμών του. Μελετώντας πόσο αχνά είναι τα αστέρια, οι αστρονόμοι μπορούν να υπολογίσουν μια απόσταση από αυτά. Αλλά οι εκτιμήσεις της σταθεράς Hubble με τη χρήση των Cepheids δεν ταιριάζουν με αυτές του Planck.
Η διαφορά μπορεί να φαίνεται αρκετά μικρή, αλλά κάθε σημείο δεδομένων είναι αρκετά ακριβές και δεν υπάρχει αλληλεπικάλυψη μεταξύ των αβεβαιοτήτων τους. Οι διαφορετικές πλευρές έχουν δείξει τα δάχτυλα το ένα στο άλλο, λέγοντας ότι οι αντίπαλοί τους έχουν συμπεριλάβει σφάλματα που απορρίπτουν τα αποτελέσματά τους, δήλωσε ο Madore.
Αλλά, πρόσθεσε, κάθε αποτέλεσμα εξαρτάται επίσης από μεγάλο αριθμό υποθέσεων. Επιστρέφοντας στην αναλογία των αγώνων των ιπποδρομιών, ο Madore παρομοίωσε την προσπάθειά του να καταλάβει τον νικητή ενώ έπρεπε να συμπεράνει ποιο άλογο θα κουραστεί πρώτα, το οποίο θα αποκτήσει ξαφνική έκρηξη ενέργειας στο τέλος, το οποίο θα γλιστρήσει λίγο πάνω στο υγρό έμπλαστρο χόρτου από τη χθεσινή βροχή και πολλές άλλες δύσκολες προς προσδιορισμό μεταβλητές.
Εάν οι ομάδες Cepheids είναι λάθος, αυτό σημαίνει ότι οι αστρονόμοι έχουν μετρήσει τις αποστάσεις στο σύμπαν λανθασμένα όλο αυτό το διάστημα, είπε ο Madore. Αλλά αν ο Πλανκ είναι λάθος, τότε είναι πιθανό ότι η νέα και εξωτική φυσική θα έπρεπε να εισαχθεί στα κοσμολογικά μοντέλα του σύμπαντος, πρόσθεσε. Αυτά τα μοντέλα περιλαμβάνουν διαφορετικές κλήσεις, όπως τον αριθμό των τύπων υποατομικών σωματιδίων που είναι γνωστά ως νετρίνα και χρησιμοποιούνται για την ερμηνεία των δεδομένων του δορυφόρου του κοσμικού μικροκυματικού υποβάθρου. Για να συμβιβάσουμε την τιμή του Planck για τη σταθερά Hubble με τα υπάρχοντα μοντέλα, μερικοί από τους αριθμούς θα πρέπει να τροποποιηθούν, δήλωσε ο Madore, αλλά οι περισσότεροι φυσικοί δεν είναι αρκετά πρόθυμοι να το κάνουν ακόμα.
Ελπίζοντας να παράσχει ένα άλλο σημείο δεδομένων που θα μπορούσε να διαμεσολαβήσει μεταξύ των δύο πλευρών, ο Madore και οι συνάδελφοί του εξέτασαν πρόσφατα το φως των κόκκινων γιγαντιαίων αστέγων. Αυτά τα αντικείμενα φτάνουν στην ίδια κορυφαία φωτεινότητα στο τέλος της ζωής τους, πράγμα που σημαίνει ότι, όπως και με τους Κεφείδες, οι αστρονόμοι μπορούν να δουν πόσο αμυδρά εμφανίζονται από τη Γη για να πάρουν μια καλή εκτίμηση της απόστασης τους και συνεπώς να υπολογίσουν τη σταθερά του Hubble.
Τα αποτελέσματα, που κυκλοφόρησαν τον Ιούλιο, έδωσαν έναν αριθμό μεταξύ των δύο προηγούμενων μετρήσεων: 47.300 μίλι / ώρα σε εκατομμύρια έτη φωτός (69.8 km / s / Mpc). Και η αβεβαιότητα περιελάμβανε αρκετή επικάλυψη για να συμφωνήσει με τα αποτελέσματα του Planck.
Αλλά οι ερευνητές δεν βάζουν ακόμα τους φελλός της σαμπάνιας, είπε ο Madore. "Θέλαμε να κάνουμε ένα tie breaker", είπε. "Αλλά δεν είπε ότι αυτή η πλευρά ή εκείνη η πλευρά είναι σωστή. Είπε ότι υπήρχε πολύ περισσότερη εκροή από ό, τι πριν από όλους σκέφτηκαν."
Άλλες ομάδες έχουν ζυγίσει μέσα. Μια ομάδα που ονομάζεται Φακοί H0 στο Wellspring της COSMOGRAIL (H0LICOW) κοιτάζει μακρινά φωτεινά αντικείμενα στο πρώιμο σύμπαν που ονομάζονται quasars, του οποίου το φως έχει βυθιστεί βαρυτικά από μαζικά αντικείμενα μεταξύ μας και αυτών. Μελετώντας αυτά τα κβάζαρ, η ομάδα πρόσφατα έδωσε μια εκτίμηση πιο κοντά στην πλευρά των αστρονόμων. Πληροφορίες από το Παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων (LIGO), το οποίο εξετάζει τα κύματα βαρύτητας από τα συντριπτικά αστέρια νετρονίων, θα μπορούσε να παράσχει ένα άλλο ανεξάρτητο σημείο δεδομένων. Ωστόσο, αυτοί οι υπολογισμοί βρίσκονται ακόμα στα αρχικά στάδια τους, δήλωσε ο Madore, και δεν έχουν φτάσει ακόμα στην πλήρη ωριμότητα.
Από την πλευρά του, ο Madore δήλωσε ότι πιστεύει ότι ο μέσος όρος μεταξύ του Planck και της αξίας των αστρονόμων θα επικρατήσει τελικά, αν και δεν θα στοιχηματίσει υπερβολικά αυτή τη δυνατότητα αυτή τη στιγμή. Αλλά έως ότου βρεθεί κάποιο συμπέρασμα, θα ήθελε να δει τις στάσεις των ερευνητών να εξασθενήσουν λίγο.
"Πολύς αφρός έχει τεθεί πάνω από αυτό από ανθρώπους που επιμένουν ότι έχουν δίκιο", είπε. "Είναι αρκετά σημαντικό ότι πρέπει να επιλυθεί, αλλά θα χρειαστεί χρόνος."
