U svemiru nešto nije sasvim u redu. Barem na temelju svega što fizičari do sada znaju. Zvijezde, galaksije, crne rupe i svi drugi nebeski objekti s vremenom se brže udaljavaju jedna od druge. Prošla mjerenja u našem lokalnom susjedstvu svemira otkrivaju da svemir eksplodira prema van brže nego što je bilo u početku. To ne bi trebalo biti slučaj, temeljen na najboljem opisniku svemira znanstvenika.
Ako su njihova mjerenja vrijednosti poznate kao Hubble Constant točna, to znači da sadašnjem modelu nedostaju ključne nove fizike, poput neobrađenih temeljnih čestica ili da se događa nešto čudno s tajanstvenom tvari poznatom kao tamna energija.
U novoj studiji, objavljenoj 22. siječnja u časopisu Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, znanstvenici su izmjerili Hubble Constant na potpuno novi način, potvrđujući da se svemir trenutno širi brže nego što je bio u svom Rani dani.
"Nešto se zanimljivo događa"
Da bi objasnili kako je svemir prešao iz malenog, vrućeg, guste mrlje južne plazme u golemi prostor koji danas vidimo, znanstvenici su predložili ono što je poznato kao model Lambda Cold Dark Matter (LCDM). Model postavlja ograničenja na svojstva tamne materije, vrstu materije koja stvara gravitacijsko povlačenje, ali ne emitira svjetlost i tamnu energiju, što se čini protivno gravitaciji. LCDM može uspješno reproducirati strukturu galaksija i kozmičku mikrovalnu pozadinu - prvu svjetlost u svemiru - kao i količinu vodika i helija u svemiru. Ali to ne može objasniti zašto se svemir sada širi brže nego prije.
To znači da ili je LCDM model pogrešan ili su mjerenja brzine proširenja.
Nova metoda ima za cilj konačno riješiti raspravu o brzini ekspanzije, izjavio je za Live Science Simon Birrer, istraživač sa Sveučilišta u Kaliforniji, Los Angeles i vodeći autor nove studije. Do sada su nova, neovisna mjerenja potvrdila odstupanje, sugerirajući da će možda biti potrebna nova fizika.
Kako bi srušili Hubbleov Constant, znanstvenici su prethodno koristili nekoliko različitih metoda. Neki su koristili supernove u lokalnom svemiru (obližnjem dijelu svemira), a drugi su se oslanjali na cefeide, odnosno vrste zvijezda koje pulsiraju i redovito trepere u svjetlini. I drugi su proučavali zračenje u pozadini kosmike.
Novo istraživanje koristilo je tehniku koja uključuje svjetlost iz kvazara - izuzetno svijetle galaksije koje pokreću ogromne crne rupe - u pokušaju da se prekine veza.
"Bez obzira na to koliko je eksperiment pažljiv, uvijek se može dogoditi neki efekt koji je ugrađen u vrste alata koji se koriste za to mjerenje. Dakle, kada se grupa pojavi ovako i koristi potpuno drugačiji skup alata ... i dobijete isti odgovor, onda prilično brzo možete zaključiti da taj odgovor nije rezultat nekog ozbiljnog učinka na tehnike ", rekao je Adam Riess, nobelovac i istraživač na Sveučilišnom institutu za svemirski teleskop i na Sveučilištu Johns Hopkins. "Mislim da raste naše samopouzdanje da se događa nešto stvarno zanimljivo", izjavio je Riess, koji nije bio uključen u studiju, za Live Science.
Vidjevši dvostruko
Evo kako je funkcionirala tehnika: Kad svjetlost iz kvazara prođe kroz intervenirajuću galaksiju, gravitacija iz galaksije uzrokuje da se svjetlost "gravitacijski savije" prije nego što pogodi Zemlju. Galaksija je djelovala poput leće da bi izobličila kvazarsku svjetlost u više kopija - najčešće dvije ili četiri ovisno o poravnanju kvazara u odnosu na galaksiju. Svaka od tih primjeraka prešla je malo drugačiju stazu oko galaksije.
Kvazi obično ne blistaju stalno kao mnoge zvijezde. Zbog materijala koji upada u njihove središnje crne rupe, oni se mijenjaju svjetlošću na skali od sat do milijuna godina. Stoga, kada je kvazar slika posuđena u više primjeraka s nejednakim putovima svjetlosti, svaka promjena svjetline kvazara rezultirat će suptilnim treperenjem među kopijama, jer svjetlost iz određenih kopija treba dulje da dosegne Zemlju.
Iz ove nepodudarnosti znanstvenici bi mogli precizno utvrditi koliko smo udaljeni i od kvazara i od posredničke galaksije. Da bi izračunali Hubble Constant, astronomi su tada usporedili tu udaljenost s crvenim pomakom objekta ili pomicanjem valnih duljina svjetlosti prema crvenom kraju spektra (što pokazuje koliko se svjetlost objekta rastegnula kako se svemir širi).
Proučavanje svjetla iz sustava koji stvaraju četiri slike ili kopije kvazara rađeno je u prošlosti. No, Birrer i njegovi suradnici su u novom radu uspješno pokazali da je moguće mjeriti Hubble Constant iz sustava koji stvaraju samo dvostruku sliku kvazara. To dramatično povećava broj sustava koji se mogu proučavati, što će u konačnici omogućiti da se Hubble Constant preciznije mjeri.
"Slike kvazara koje se pojavljuju četiri puta vrlo su rijetke - možda ih je svega 50 do 100 na cijelom nebu, a nisu svi dovoljno svijetli da se mogu mjeriti", izjavio je Birrer za Live Science. "Međutim, dvostruko napunjeni sustavi učestali su otprilike pet puta."
Novi rezultati dvostruko lentiranog sustava, u kombinaciji s tri prethodno izmjerena sustava četverostruke leće, postavili su vrijednost za Hubble Constant na 72,5 kilometara u sekundi po megaparseku; to je u skladu s drugim mjerenjima lokalnog svemira, ali još uvijek je oko 8 posto viša od mjerenja iz dalekog svemira (starijeg ili ranog svemira). Kako se nova tehnika primjenjuje na više sustava, istraživači će moći pronaći točnu razliku između dalekog (ili ranog) svemira i lokalnog (novijih) mjerenja u svemiru.
"Ključ je otići od točke gdje kažemo, da, ove stvari se ne slažu, da imamo vrlo precizno mjerenje razine na koju se oni ne slažu, jer u konačnici to će biti trag koji dopušta teorija da kaže što se događa ", rekao je Riess Live Science.
Precizno mjerenje Hubble Constant pomaže znanstvenicima da shvate više od brzine raspada svemira. Vrijednost je imperativ za određivanje starosti svemira i fizičke veličine udaljenih galaksija. Astronomima također daje naznake o količini tamne materije i tamnoj energiji.
Što se tiče objašnjenja onoga što bi egzotična fizika mogla objasniti njihovu neusklađenost u mjerenjima brzine širenja, to je sasvim razumljivo.
