У свемиру нешто није сасвим у реду. Барем на основу свега што физичари до сада знају. Звезде, галаксије, црне рупе и сви други небески објекти временом се брже удаљавају једна од друге. Досадашња мерења у нашем локалном окружењу универзума откривају да свемир експлодира споља брже него што је то било у почетку. То не би требало да буде случај, засновано на најбољем описнику свемира научника.
Ако су њихова мерења вредности познате као Хуббле Цонстант тачна, то значи да тренутном моделу недостају кључне нове физике, попут необрађених основних честица, или да се нешто чудно догађа с мистериозном супстанцом познатом као тамна енергија.
Сада су, у новој студији, објављеној 22. јануара у часопису Монтхли Нотицес оф тхе Роиал Астрономицал Социети, научници измерили Хуббле Цонстант на потпуно нови начин, потврђујући да се свемир тренутно шири брже него што је био у свом рано.
"Нешто се занимљиво дешава"
Да би објаснили како је свемир кренуо од сићушне, топле, густе мрље јужне плазме до огромног пространства које данас видимо, научници су предложили оно што је познато као модел Ламбда Цолд Дарк Маттер (ЛЦДМ). Модел поставља ограничења на својства тамне материје, врсту материје која врши гравитационо повлачење, али не емитује светлост и тамну енергију, што се чини супротно гравитацији. ЛЦДМ може успешно репродуковати структуру галаксија и космичку микроталасну позадину - прву светлост у свемиру - као и количину водоника и хелијума у универзуму. Али то не може објаснити зашто се свемир шири брже него раније.
То значи да или је ЛЦДМ модел погрешан или су мерења брзине проширења.
Нови метод има за циљ да коначно реши расправу о стопи експанзије, изјавио је за Ливе Сциенце Симон Биррер, истраживач са Калифорнијског универзитета у Лос Анђелесу и водећи аутор нове студије. До сада су нова, независна мерења потврдила одступање, што сугерира да ће бити потребна нова физика.
Да би срушили Хуббле-а Цонстант, научници су раније користили неколико различитих метода. Неки су користили супернове у локалном универзуму (оближњем делу универзума), а други су се ослањали на цефеиде, или врсте звезда које пулсирају и редовно трепере у светлини. Други су проучавали космичко зрачење у позадини.
Ново истраживање користи технику која укључује светлост из квазара - изузетно светле галаксије које покрећу огромне црне рупе - у настојању да прекину везу.
"Без обзира на то колико је експеримент пажљив, увек се може наћи неки ефекат који је уграђен у врсте алата који се користе за вршење тог мерења. Дакле, када се група појави овако и користи потпуно другачији сет алата ... и добијете исти одговор, онда прилично брзо можете закључити да тај одговор није резултат неког озбиљног ефекта у техникама ", рекао је Адам Риесс, нобеловац и истраживач на Институту за свемирски телескоп и на Универзитету Јохнс Хопкинс. "Мислим да расте наше самопоуздање да се догађа нешто заиста занимљиво", изјавио је Риесс, који није био укључен у студију, за Ливе Сциенце.
Видјевши дупло
Ево како је функционирала техника: Када свјетлост из квазара прође кроз интервенирајућу галаксију, гравитација из галаксије узрокује да се свјетлост "гравитационо савије" прије него што погоди Земљу. Галаксија је деловала попут сочива да би изобличила квазарску светлост у више копија - најчешће две или четири у зависности од поравнања квазара у односу на галаксију. Свака од тих копија прешла је нешто другачију стазу око галаксије.
Квази обично не блистају стално као многе звезде. Због материјала који упада у њихове централне црне рупе, они се мењају у светлости на скали од сат до милиона година. Стога, када је квазар слика посуђена у више копија с неједнаким путевима светлости, свака промена у осветљености квазара резултираће суптилним треперењем између копија, јер светлост из одређених копија треба дуже да досегне Земљу.
Из ове разлике, научници би могли прецизно утврдити колико смо удаљени и од квазара и од посредничке галаксије. Да би израчунали Хуббле Цонстант, астрономи су тада упоредили ту раздаљину са црвеним померањем објекта или померањем таласних дужина светлости према црвеном крају спектра (који показује колико се светлост објекта растегнула како се свемир шири).
Проучавање светлости из система који стварају четири слике или копије квазара рађено је у прошлости. Али, у новом раду Биррер и његови сарадници успешно су показали да је могуће мерити Хуббле Цонстант из система који стварају само двоструку слику квазара. То драматично повећава број система који се могу проучавати, што ће на крају омогућити прецизније мерење Хуббле Цонстант-а.
"Слике квазара које се појављују четири пута врло су ретке - можда их је свега 50 до 100 по целом небу, а нису сви довољно светли да их је могуће мерити", изјавио је Биррер за Ливе Сциенце. "Међутим, двоструко напуњени системи чешћи су за отприлике фактор пет."
Нови резултати система са двоструким ленсирањем, у комбинацији са три друга претходно измерена четворострука лентирана система, стављају вредност за Хуббле Цонстант на 72,5 километара у секунди по мегапарсеку; то је у сагласности са другим мерењима локалног свемира, али и даље за око 8 процената више у односу на мерења из далеког свемира (старијег или раног, универзума). Како се нова техника примењује на више система, истраживачи ће моћи да пронађу тачну разлику између удаљеног (или раног) свемира и локалног (новијих) мерења у свемиру.
"Кључно је прећи из тачке у којој кажемо, да, ове ствари се не слажу, да имамо врло прецизну меру нивоа на који се они не слажу, јер ће у коначници то бити траг који омогућава теорија да се каже шта се догађа ", рекао је Риесс за Ливе Сциенце.
Прецизно мерење Хуббле Цонстант помаже научницима да схвате више од брзине распада свемира. Вредност је неопходна у одређивању старости свемира и физичке величине удаљених галаксија. То такође даје астрономима трагове о количини тамне материје и тамној енергији.
Што се тиче објашњења онога што би егзотична физика могла објаснити њихову неусклађеност у мерењима брзине ширења, то је сасвим низ линију.
