Κάτι δεν είναι σωστό στο σύμπαν. Τουλάχιστον με βάση τα πάντα που οι φυσικοί γνωρίζουν μέχρι στιγμής. Τα αστέρια, οι γαλαξίες, οι μαύρες τρύπες και όλα τα άλλα ουράνια αντικείμενα γίνονται όλο και πιο γρήγορα από την άλλη. Οι προηγούμενες μετρήσεις στην τοπική γειτονιά μας του σύμπαντος βρίσκουν ότι το σύμπαν εκρήγνυται προς τα έξω γρηγορότερα από ό, τι ήταν στην αρχή. Αυτό δεν πρέπει να συμβαίνει, με βάση τον καλύτερο περιγραφέα του κόσμου για τους επιστήμονες.
Αν οι μετρήσεις τους για μια τιμή γνωστή ως σταθερά του Hubble είναι σωστές, αυτό σημαίνει ότι το τρέχον μοντέλο λείπει κρίσιμη νέα φυσική, όπως τα μη καταγεγραμμένα θεμελιώδη σωματίδια ή κάτι παράξενο που συμβαίνει με τη μυστηριώδη ουσία που είναι γνωστή ως σκοτεινή ενέργεια.
Τώρα, σε μια νέα μελέτη, που δημοσιεύθηκε στις 22 Ιανουαρίου στο περιοδικό Monthly Notices της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας, οι επιστήμονες μέτρησαν το Hubble Constant με έναν εντελώς νέο τρόπο, επιβεβαιώνοντας ότι πράγματι το σύμπαν επεκτείνεται πιο γρήγορα από ό, τι ήταν στο πρώτες ημέρες.
"Κάτι ενδιαφέρον ενδιαφέρον συμβαίνει"
Για να εξηγήσουμε πώς ο κόσμος πήγε από ένα μικροσκοπικό, ζεστό, πυκνό στίγμα πλάσματος σούπας στη μεγάλη έκταση που βλέπουμε σήμερα, οι επιστήμονες πρότειναν αυτό που είναι γνωστό ως μοντέλο Lambda Cold Dark Matter (LCDM). Το μοντέλο θέτει περιορισμούς στις ιδιότητες της σκοτεινής ύλης, ένα είδος ύλης που ασκεί βαρυτική έλξη αλλά δεν εκπέμπει φως και σκοτεινή ενέργεια, που φαίνεται να αντιτίθεται στη βαρύτητα. Το LCDM μπορεί να αναπαράγει με επιτυχία τη δομή των γαλαξιών και το κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο - το πρώτο φως του σύμπαντος - καθώς και την ποσότητα υδρογόνου και ηλίου στο σύμπαν. Αλλά δεν μπορεί να εξηγήσει γιατί το σύμπαν επεκτείνεται πιο γρήγορα από ό, τι έκανε νωρίς.
Αυτό σημαίνει ότι είτε το μοντέλο LCDM είναι λάθος είτε οι μετρήσεις του ρυθμού επέκτασης είναι.
Η νέα μέθοδος στοχεύει στην τελική διευθέτηση της συζήτησης για το ρυθμό επέκτασης, ο Simon Birrer, ερευνητής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας του Λος Άντζελες και επικεφαλής συγγραφέας στη νέα μελέτη, δήλωσε στο Live Science. Μέχρι στιγμής, οι νέες ανεξάρτητες μετρήσεις επιβεβαιώνουν την ασυμφωνία, υποδεικνύοντας ότι μπορεί να χρειαστεί νέα φυσική.
Για να καρφώσουν το σταθερό του Hubble, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν προηγουμένως διάφορες μεθόδους. Κάποιοι χρησιμοποίησαν τους υπερκαινοφανείς στο τοπικό σύμπαν (το κοντινό μέρος του σύμπαντος) και άλλοι βασίστηκαν σε Κεφείδες ή τύποι αστέλων που παλλόνονται και τρεμοπαίζουν τακτικά στη φωτεινότητα. Ακόμα άλλοι έχουν μελετήσει την ακτινοβολία του κοσμικού υποβάθρου.
Η νέα έρευνα χρησιμοποίησε μια τεχνική που περιλαμβάνει φως από κβάζαρ - εξαιρετικά φωτεινούς γαλαξίες που τροφοδοτούνται από μαζικές μαύρες τρύπες - σε μια προσπάθεια να σπάσει η γραβάτα.
"Ανεξάρτητα από το πόσο προσεκτικό είναι ένα πείραμα, μπορεί πάντα να υπάρχει κάποια επίδραση που ενσωματώνεται στα είδη εργαλείων που χρησιμοποιούν για να κάνουν αυτή τη μέτρηση. Έτσι, όταν μια ομάδα έρχεται μαζί με αυτό και χρησιμοποιεί ένα εντελώς διαφορετικό σύνολο εργαλείων ... και παίρνει την ίδια απάντηση, τότε μπορείτε γρήγορα να καταλήξετε ότι αυτή η απάντηση δεν είναι αποτέλεσμα κάποιων σοβαρών επιπτώσεων στις τεχνικές », δήλωσε ο Adam Riess, ένας βραβευμένος με Νόμπελ και ερευνητής στο Ινστιτούτο Επιστήμης Διαστημικού Τηλεσκοπίου και στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins. "Πιστεύω ότι η εμπιστοσύνη μας αυξάνεται, ώστε να υπάρχει κάτι πραγματικά ενδιαφέρον", δήλωσε ο Riess, ο οποίος δεν συμμετείχε στη μελέτη, στο Live Science.
Βλέποντας διπλό
Εδώ λειτουργεί η τεχνική: Όταν το φως από ένα κβάζαρ περνάει από έναν παρεμβαλλόμενο γαλαξία, η βαρύτητα από τον γαλαξία προκαλεί το φως να "λυγίσει βαρυτικά" πριν χτυπήσει τη Γη. Ο γαλαξίας ενήργησε σαν φακός για να διαστρεβλώσει το φως του κβάζαρ σε πολλαπλά αντίγραφα - συνήθως δύο ή τέσσερα ανάλογα με την ευθυγράμμιση των κβάζαρ σε σχέση με τον γαλαξία. Κάθε ένα από αυτά τα αντίγραφα ταξίδεψε σε ένα ελαφρώς διαφορετικό μονοπάτι γύρω από τον γαλαξία.
Τα κβάζαρ συνήθως δεν λάμπουν σταθερά όπως πολλά αστέρια. Λόγω του υλικού που πέφτει στις κεντρικές μαύρες τρύπες τους, αλλάζουν σε φωτεινότητα σε κλίμακες ωρών έως εκατομμύρια χρόνια. Έτσι, όταν η εικόνα του κβάζαρ είναι φακοειδής σε πολλαπλά αντίγραφα με άνισες διαδρομές φωτός, οποιαδήποτε αλλαγή στη φωτεινότητα του κβάζαρ θα έχει ως αποτέλεσμα ένα λεπτό τρεμόπαιγμα μεταξύ των αντιγράφων, καθώς το φως από ορισμένα αντίγραφα παίρνει μια μακρύτερη αφή για να φτάσει στη Γη.
Από αυτή τη διαφορά, οι επιστήμονες μπορούσαν να προσδιορίσουν με ακρίβεια πόσο μακριά είμαστε από τον κβάζαρ και τον ενδιάμεσο γαλαξία. Για τον υπολογισμό του Hubble Constant, οι αστρονόμοι συνέκριναν την απόσταση αυτή με την κόκκινη μετατόπιση του αντικειμένου ή τη μετατόπιση των μηκών κύματος του φωτός προς το κόκκινο άκρο του φάσματος (που δείχνει πόσο το φως του αντικειμένου επεκτάθηκε καθώς το σύμπαν επεκτείνεται).
Η μελέτη του φωτός από συστήματα που δημιουργούν τέσσερις εικόνες ή αντίγραφα ενός κβάζαρ έχει γίνει στο παρελθόν. Αλλά, στη νέα εργασία, ο Birrer και οι συνεργάτες του απέδειξαν με επιτυχία ότι είναι εφικτή η μέτρηση του Hubble Constant από συστήματα που δημιουργούν μόνο διπλή εικόνα του κβάζαρ. Αυτό αυξάνει δραματικά τον αριθμό των συστημάτων που μπορούν να μελετηθούν, τα οποία τελικά θα επιτρέψουν τη μέτρηση της ακτίνας Hubble Constant.
"Οι εικόνες quasars που εμφανίζονται τέσσερις φορές είναι πολύ σπάνιες - υπάρχουν ίσως μόνο 50 έως 100 σε ολόκληρο τον ουρανό και δεν είναι όλες φωτεινές ώστε να μετρηθούν", δήλωσε ο Birrer στη Live Science. Ωστόσο, τα διπλά συστήματα είναι συχνότερα περίπου πέντε φορές.
Τα νέα αποτελέσματα από ένα σύστημα με διπλό στρώμα, σε συνδυασμό με άλλα τρία συστήματα που είχαν μετρηθεί με τετραπλά επίπεδα, έδωσαν την τιμή για το σταθερό Hubble στα 72,5 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec. αυτό συμφωνεί με άλλες τοπικές μετρήσεις του σύμπαντος, αλλά ακόμα περίπου 8% υψηλότερες από τις μετρήσεις από το μακρινό σύμπαν (το παλαιότερο ή πρώιμο σύμπαν). Καθώς η νέα τεχνική εφαρμόζεται σε περισσότερα συστήματα, οι ερευνητές θα μπορούν να επιστρέψουν στην ακριβή διαφορά μεταξύ μακρινών (ή πρόωρων) συστημικών και τοπικών (πιο πρόσφατων) μετρήσεων του σύμπαντος.
"Το κλειδί είναι να πάμε από ένα σημείο όπου λέμε, ναι, αυτά τα πράγματα δεν συμφωνούν, να έχουν μια πολύ ακριβή μέτρηση του επιπέδου στο οποίο δεν συμφωνούν, γιατί τελικά αυτό θα είναι η ένδειξη που επιτρέπει θεωρία για να πει τι συμβαίνει ", είπε ο Riess Live Science.
Η μέτρηση με ακρίβεια του σταθερού Hubble βοηθά τους επιστήμονες να κατανοούν κάτι περισσότερο από το πόσο γρήγορα ο κόσμος πετάει. Η τιμή είναι επιτακτική για τον προσδιορισμό της ηλικίας του σύμπαντος και του φυσικού μεγέθους των μακρινών γαλαξιών. Δίνει επίσης στους αστρονόμους ενδείξεις σχετικά με την ποσότητα της σκοτεινής ύλης, και τη σκοτεινή ενέργεια, εκεί έξω.
Όσο για την εξήγηση της ενδεχομένως εξωτικής φυσικής μπορεί να εξηγήσει την αναντιστοιχία τους στις μετρήσεις του ρυθμού επέκτασης, αυτό είναι πολύ κάτω από τη γραμμή.
