Ακριβώς όταν νομίζουμε ότι καταλαβαίνουμε το Σύμπαν αρκετά καλά, έρχονται μερικοί αστρονόμοι για να αντέξουν τα πάντα. Σε αυτήν την περίπτωση, κάτι απαραίτητο για όλα όσα γνωρίζουμε και βλέπουμε έχει γυρίσει στο κεφάλι του: ο ρυθμός επέκτασης του ίδιου του Σύμπαντος, γνωστός και ως η σταθερά Hubble.
Μια ομάδα αστρονόμων που χρησιμοποιεί το τηλεσκόπιο Hubble έχει καθορίσει ότι ο ρυθμός επέκτασης είναι μεταξύ πέντε και εννέα τοις εκατό γρηγορότερος από ό, τι είχε μετρηθεί προηγουμένως. Το Hubble Constant δεν έχει κάποια περιέργεια που μπορεί να σταματήσει μέχρι τις επόμενες προόδους στη μέτρηση. Είναι αναπόσπαστο μέρος της ίδιας της φύσης όλων των υπαρχόντων.
"Αυτό το εκπληκτικό εύρημα μπορεί να είναι μια σημαντική ένδειξη για την κατανόηση εκείνων των μυστηριωδών τμημάτων του σύμπαντος που αποτελούν το 95 τοις εκατό των πάντων και δεν εκπέμπουν φως, όπως η σκοτεινή ενέργεια, η σκοτεινή ύλη και η σκοτεινή ακτινοβολία", δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης και ο Νόμπελ Ο Adam Riess του Επιστημονικού Ινστιτούτου Διαστημικού Τηλεσκοπίου και του Πανεπιστημίου Johns Hopkins, και οι δύο στη Βαλτιμόρη του Μέριλαντ.
Αλλά προτού αναφερθούμε στις συνέπειες αυτής της μελέτης, ας υποστηρίξουμε λίγο και να δούμε πώς μετράται η σταθερή του Hubble.
Η μέτρηση του ρυθμού επέκτασης του Σύμπαντος είναι μια δύσκολη επιχείρηση. Χρησιμοποιώντας την εικόνα στην κορυφή, λειτουργεί ως εξής:
- Μέσα στον Γαλαξία, το τηλεσκόπιο Hubble χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της απόστασης από τις μεταβλητές Cepheid, ενός τύπου παλλόμενου αστεριού. Το Parallax χρησιμοποιείται για αυτό, και το parallax είναι ένα βασικό εργαλείο γεωμετρίας, το οποίο χρησιμοποιείται επίσης στην έρευνα. Οι αστρονόμοι γνωρίζουν ποια είναι η πραγματική φωτεινότητα των Cepheids, οπότε η σύγκριση με την φαινομενική φωτεινότητα από τη Γη δίνει μια ακριβή μέτρηση της απόστασης μεταξύ του αστεριού και μας. Ο ρυθμός παλμών τους συντονίζει επίσης τον υπολογισμό της απόστασης. Οι μεταβλητές του Cepheid ονομάζονται μερικές φορές «κοσμικά κριτήρια» για αυτόν τον λόγο.
- Στη συνέχεια, οι αστρονόμοι στρέφουν τη θέα τους σε άλλους κοντινούς γαλαξίες που περιέχουν όχι μόνο μεταβλητές Cepheid, αλλά και supernova Type 1a, έναν άλλο καλά κατανοητό τύπο αστεριού. Αυτά τα σουπερνόβα, τα οποία φυσικά εκρήγνυνται αστέρια, είναι ένα άλλο αξιόπιστο κριτήριο για τους αστρονόμους. Η απόσταση από αυτούς τους γαλαξίες επιτυγχάνεται με τη χρήση των Cepheids για τη μέτρηση της πραγματικής φωτεινότητας των σουπερνόβων.
- Στη συνέχεια, οι αστρονόμοι δείχνουν το Χαμπλ στους γαλαξίες που βρίσκονται ακόμη πιο μακριά. Αυτά είναι τόσο μακρινά, που δεν μπορεί να δει κανείς Cepheids σε αυτούς τους γαλαξίες. Αλλά οι σουπερνόβα τύπου 1a είναι τόσο φωτεινές που μπορούν να φανούν, ακόμη και σε αυτές τις τεράστιες αποστάσεις. Στη συνέχεια, οι αστρονόμοι συγκρίνουν τις πραγματικές και προφανείς φωτεινότητες των σουπερνόβων για να μετρήσουν την απόσταση όπου μπορεί να φανεί η επέκταση του Σύμπαντος. Το φως από τις μακρινές σουπερνόβες «μετατοπίζεται κόκκινο» ή τεντώνεται από την επέκταση του χώρου. Όταν η μετρούμενη απόσταση συγκρίνεται με την κόκκινη μετατόπιση του φωτός, αποδίδει μια μέτρηση του ρυθμού επέκτασης του Σύμπαντος.
- Πάρτε μια βαθιά ανάσα και διαβάστε ξανά όλα αυτά.
Το μεγάλο μέρος όλων αυτών είναι ότι έχουμε μια ακόμη πιο ακριβή μέτρηση του ρυθμού επέκτασης του Σύμπαντος. Η αβεβαιότητα στη μέτρηση είναι κάτω στο 2,4%. Το προκλητικό μέρος είναι ότι αυτός ο ρυθμός επέκτασης του σύγχρονου Σύμπαντος δεν συνδυάζεται με τη μέτρηση από το πρώιμο Σύμπαν.
Ο ρυθμός επέκτασης του πρώιμου Σύμπαντος λαμβάνεται από την αριστερή ακτινοβολία από το Big Bang Όταν αυτή η κοσμική μετέπειτα μέτρηση μετράται από τον Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) της NASA και τον δορυφόρο Planck της ESA, αποδίδει μικρότερο ρυθμό επέκτασης. Έτσι, οι δύο δεν ευθυγραμμίζονται. Είναι σαν να χτίζετε μια γέφυρα, όπου η κατασκευή ξεκινά και στα δύο άκρα και πρέπει να ευθυγραμμιστεί τη στιγμή που θα φτάσετε στη μέση. (Caveat: Δεν έχω ιδέα αν οι γέφυρες κατασκευάζονται έτσι.)
«Ξεκινάτε από δύο άκρα και περιμένετε να συναντηθείτε στη μέση εάν όλα τα σχέδιά σας είναι σωστά και οι μετρήσεις σας είναι σωστές», είπε ο Riess. «Αλλά τώρα οι στόχοι δεν συναντιούνται αρκετά στη μέση και θέλουμε να μάθουμε γιατί.»
«Αν γνωρίζουμε τις αρχικές ποσότητες ουσιών στο σύμπαν, όπως η σκοτεινή ενέργεια και η σκοτεινή ύλη, και έχουμε τη φυσική σωστή, τότε μπορείτε να πάτε από μια μέτρηση εκείνη τη στιγμή λίγο μετά το big bang και να χρησιμοποιήσετε αυτήν την κατανόηση για να προβλέψετε πώς γρήγορα το σύμπαν θα πρέπει να επεκτείνεται σήμερα », είπε η Riess. "Ωστόσο, εάν αυτή η ασυμφωνία διατηρηθεί, φαίνεται ότι ενδέχεται να μην έχουμε τη σωστή κατανόηση και αλλάζει πόσο μεγάλη πρέπει να είναι η σταθερά Hubble σήμερα."
Γιατί δεν προσθέτει όλα είναι η διασκέδαση, και ίσως ενοχλητική, μέρος αυτού.
Αυτό που αποκαλούμε Dark Energy είναι η δύναμη που οδηγεί την επέκταση του Σύμπαντος. Η Σκοτεινή Ενέργεια αυξάνεται ισχυρότερα; Ή τι γίνεται με το Dark Matter, το οποίο περιλαμβάνει το μεγαλύτερο μέρος της μάζας στο Σύμπαν. Ξέρουμε ότι δεν γνωρίζουμε πολλά για αυτό. Ίσως γνωρίζουμε ακόμη λιγότερο από αυτό, και η φύση του αλλάζει με την πάροδο του χρόνου.
«Γνωρίζουμε τόσο λίγα για τα σκοτεινά μέρη του σύμπαντος, είναι σημαντικό να μετρήσουμε πώς ωθούν και τραβούν το διάστημα πάνω από την κοσμική ιστορία», δήλωσε ο Lucas Macri του Texas A&M University στο College Station, βασικός συνεργάτης της μελέτης.
Η ομάδα εξακολουθεί να εργάζεται με το Hubble για να μειώσει την αβεβαιότητα στις μετρήσεις του ρυθμού επέκτασης. Όργανα όπως το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb και το Ευρωπαϊκό Εξαιρετικά Μεγάλο Τηλεσκόπιο θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη βελτίωση της μέτρησης ακόμη περισσότερο και να βοηθήσουν στην αντιμετώπιση αυτού του συναρπαστικού ζητήματος.
