Tocmai când credem că înțelegem destul de bine Universul, vin și niște astronomi să răstoarne totul. În acest caz, ceva esențial pentru tot ceea ce știm și vedem a fost răsturnat: rata de expansiune a Universului însuși, alias Constanta Hubble.
O echipă de astronomi care utilizează telescopul Hubble a stabilit că rata de expansiune este între cinci și nouă procente mai rapidă decât cea măsurată anterior. Constanta Hubble nu este o oarecare curiozitate care poate fi eliminată până la următoarele progrese în măsurare. Face parte integrantă din însăși natura a tot ceea ce există.
„Această descoperire surprinzătoare poate fi un indiciu important pentru înțelegerea acelor părți misterioase ale universului care reprezintă 95% din tot și nu emit lumină, cum ar fi energie întunecată , materie întunecată , și radiații întunecate ”, a declarat liderul studiului și laureatul Nobel Adam Riess de la Institutul de Știință al Telescopului Spațial și de la Universitatea Johns Hopkins, ambele din Baltimore, Maryland.
Dar înainte de a intra în consecințele acestui studiu, să ne întoarcem puțin și să vedem cum este măsurată constanta Hubble.
Măsurarea ratei de expansiune a Universului este o afacere dificilă. Folosind imaginea din partea de sus, funcționează astfel:
- În cadrul Căii Lactee, telescopul Hubble este folosit pentru a măsura distanța până la Variabile cefeide , un tip de stea pulsatorie. Paralaxa este folosită pentru a face acest lucru, iar paralaxa este un instrument de bază al geometriei, care este folosit și în topografie. Astronomii știu care este adevărata strălucire a Cefeidelor, așa că o comparare cu luminozitatea lor aparentă de pe Pământ oferă o măsurare precisă a distanței dintre stea și noi. Rata lor de pulsație ajustează, de asemenea, calculul distanței. Din acest motiv, variabilele cefeide sunt uneori numite „evaluări cosmice”.
- Apoi, astronomii își îndreaptă privirea spre alte galaxii din apropiere care conțin nu numai variabile cefeide, ci și Supernova de tip 1a , un alt tip de vedetă bine înțeles. Aceste supernove, care sunt desigur stele care explodează, sunt un alt criteriu de încredere pentru astronomi. Distanța până la aceste galaxii este obținută prin utilizarea Cefeidelor pentru a măsura adevărata luminozitate a supernovelor.
- În continuare, astronomii îndreaptă Hubble către galaxii care sunt și mai îndepărtate. Acestea sunt atât de îndepărtate, încât orice Cefeide din acele galaxii nu pot fi văzute. Dar supernovele de tip 1a sunt atât de strălucitoare încât pot fi văzute, chiar și la aceste distanțe enorme. Apoi, astronomii compară luminozitatea adevărată și aparentă a supernovelor pentru a măsura distanța la care poate fi văzută expansiunea Universului. Lumina din supernovele îndepărtate este „deplasată spre roșu”, sau întinsă, prin expansiunea spațiului. Când distanța măsurată este comparată cu deplasarea spre roșu a luminii, se obține o măsurare a ratei de expansiune a Universului.
- Respiră adânc și citește totul din nou.
Cea mai mare parte a tuturor acestor lucruri este că avem o măsurare și mai precisă a ratei de expansiune a Universului. Incertitudinea în măsurare scade la 2,4%. Partea provocatoare este că această rată de expansiune a Universului modern nu corespunde cu măsurarea Universului timpuriu.
Rata de expansiune a Universului timpuriu este obținută din radiația rămasă de la Big Bang. Când această strălucire cosmică este măsurată de NASA Sondă de anizotropie Wilkinson pentru microunde (WMAP) și ESA Satelitul Planck , produce o rată mai mică de expansiune. Deci cei doi nu se aliniază. Este ca și cum ai construi un pod, unde construcția începe la ambele capete și ar trebui să se alinieze până ajungi la mijloc. (Avertisment: nu am idee dacă podurile sunt construite așa.)
Această imagine a telescopului Hubble arată una dintre galaxiile utilizate în studiu. Conține două tipuri de stele folosite pentru măsurarea distanțelor dintre galaxii. Cercurile roșii sunt stele variabile cefeide care pulsa, iar X albastru este o supernovă de tip 1a. Imagine: NASA, ESA și A. Riess (STScI/JHU)
„Începi de la două capete și te aștepți să te întâlnești la mijloc dacă toate desenele tale sunt corecte și măsurătorile tale sunt corecte”, a spus Riess. „Dar acum capetele nu se întâlnesc chiar la mijloc și vrem să știm de ce.”
„Dacă cunoaștem cantitățile inițiale de lucruri din univers, cum ar fi energia întunecată și materia întunecată, și avem fizica corectă, atunci puteți trece de la o măsurătoare la momentul la scurt timp după Big Bang și puteți folosi această înțelegere pentru a prezice cum rapid, universul ar trebui să se extindă astăzi”, a spus Riess. „Cu toate acestea, dacă această discrepanță persistă, se pare că nu avem înțelegerea corectă și schimbă cât de mare ar trebui să fie constanta Hubble astăzi.”
De ce nu se adună totul este distracția, și poate înnebunitoare, o parte din asta.
Ceea ce numim Energia Întunecată este forța care conduce expansiunea Universului. Energia întunecată devine mai puternică? Sau ce zici de Materia Întunecată, care cuprinde cea mai mare parte a masei din Univers. Știm că nu știm prea multe despre asta. Poate că știm și mai puțin de atât, iar natura sa se schimbă în timp.
„Știm atât de puțin despre părțile întunecate ale universului, este important să măsuram modul în care acestea împing și trag de spațiu de-a lungul istoriei cosmice”, a spus Lucas Macri de la Universitatea Texas A&M din College Station, un colaborator cheie al studiului.
Echipa lucrează în continuare cu Hubble pentru a reduce incertitudinea în măsurarea ratei de expansiune. Instrumente precum Telescopul spațial James Webb si Telescopul european extrem de mare ar putea ajuta la rafinarea măsurării și mai mult și poate ajuta la rezolvarea acestei probleme convingătoare.