Ново мерење на брзината на ширење на Универзумот не се согласува со претпоставките базирани на раниот Универзум, што потенцијално покажува рушење на стандардниот модел на физиката.
Нашиот Ууниверзум се шири, така што галаксиите се раздалечуваат една од друга секој момент повеќе од претходниот. Научниците знаат за ова забрзување од доцните 1990-ти, но што и да е тоа што го предизвикува, популарно именувано како темна енергија, останува мистерија. Сега, последни мерења на тоа колку брзо Вселената се шири, ја прават приказната покомплицирана: Универзумот се чини дека се шири побрзо отколку што треба, дури и ако се земе во предвид забрзувањето предизвикано од темната енергија.
Научниците дошле до овој заклучок преку споредба на нови мерења на брзината на ширење на Вселената, наречена Хаблова константа, со предвидувањата за вредноста на Хабловата константа врз основа на докази од раниот Универзум. Она што е збунувачко е дека или едно, или пак и двете мерења се погрешни, или можеби темната енергија или некој друг аспект на природата се однесуваат поинаку од тоа што мислиме. Во главно, се чини дека Универзумот се шири 8% побрзо од тоа што очекуваме врз основа на тоа како изгледал во минатото и како очекуваме да се развива.
Една од можностите е дека темната енергија е дури почудна од тоа што го предложува водечката теорија. Повеќето набљудувања ја поддржуваат идејата дека темната енергија се однесува како „космолошка константа,“ израз кој Алберт Ајнштајн го вовел во своите равенки за општа теорија на релативност и потоа го избришал. Ваков вид на темна енергија би произлегол од празен простор, што според квантната механика, не е воопшто празен, но е исполнет со парови на виртуелни честички и античестички што постојано се појавуваат и губат. Овие виртуелни честички би носеле енергија, која за возврат ви можела да врши еден вид на негативна гравитација која турка сè во Универзумот нанадвор.
Несогласувањето на Хабловата константа предложува дека темната енергија може всушност да се менува низ времето и просторот, и потенцијално да предизвика зголемување на забрзувањето на вселената, наместо константна сила која дејствува нанадвор. Една теорија која предложува ваков тип на темна енергија е наречена квинтесенција, која претпоставува дека темната енергија не е резултат на вакуумот во Вселената, туку на поле кое преовладува во време-просторот и може да земе различна вредност во различни точки.
Алтернативно објаснување на несогласувањето е дека Универзумот содржи дополнителни фундаментални честички покрај оние кои ги знаеме. Конкретно, нов тип на неутрино, приближно безмасена честичка која постои во три познати варијанти до сега, може да е причина за отстапувањето во мерењата на Хабловата константа. Доколку постои нов тип на неутрино, тогаш поголем дел од целосната енергија на Универзумот би била во форма на зрачење, а не на материја. Додека материјата се насобира под дејство на гравитација, поголема вредност на радијација би му овозможил побрзо ширење на Универзумот.
Овие идеи се само две од можните последици од мерењата. Друга опција, на пример, би била дека Универзумот не е рамен, како што се смета, туку дека е малку искривен. Теоретичарите возбудено ги спроведуваат сите овие идеи, но научниците кои работат на експериментите велат дека мора прво да се обидат да пронајдат грешки во мерењата што може да се причина за отстапувањата.
Скала на растојанија
Тимот пресметал колку брзо се шири Универзумот преку споредба на растојанијата до различни галаксии со нивните црвени поместувања (мерење на тоа колку е развлечена брановата должина на светлината од галаксиите предизвикано од ширењето на Универзумот). Пресметувањето на растојанијата е тежок подвик и се прави со техника, која што истражувачите ја нарекуваат „градење скала на растојанија.“ Прво тие користат испробани методи да ја измерат оддалеченоста до блиски галаксии, а потоа со користење на тие растојанија ги калибрираат мерењата на променливи ѕвезди во рамките на галаксиите. Овие ѕвезди, наречени Цефеиди, периодично ја менуваат осветленоста, што овозможува да служат како космички мерила.
Конечно, истражувачите ги користат Цефеидите, кои што се видливи само релативно блиску, за да ги калибрираат мерењата на специјална класа на супернови, тип Iа, кои што еруптираат со позната осветленост што им овозможува на астрономите да ја откријат нивната оддалеченост. Штом тие имаат доверливи мерења од блиски супернови, може да ги споредат подалечните супернови од ист тип и да добијат доста прецизни отчитувања на нивната оддалеченост.
Оваа техника била користена во 1990-тите кога за првпат се добиле докази дека брзината на ширење на Универзумот се зголемува. Во 2011, тимот направи ажурирано мерење на Хабловата константа базирано на осум галаксии кои содржат и Цефеиди и супернови од тип Iа, а новиот труд додаде уште 10 галаксии. Најновото мерење покажува брзина на ширење на Универзумот од 73.02±1.79 километри во секунда на мегапарсек, што значи дека за секој мегапарсек (околу 3 милиони светлински години), Вселената се оддалечува 73 километри во секунда побрзо.
Гледање назад во времето
Мерењата на Хабловата константа од раниот Универзум, од друга страна пак, доаѓа од набљудувања на космичкиот микробранов фон, светлина која е остаток од Големиот Прскот и го опфаќа целото небо. Истражувачите проучувале шеми во космичкиот микробранов фон и ги екстраполирале во модерно време, врз основа на најдобро познатите космички закони, за да стигнат до Хабловата константа. Најдобрите набљудувања до сега, направени од Планк сателитот на ЕСА (Европската вселенска станица), ја проценува брзината на ширење на универзумот на 67.3±0.7 километри во секунда на мегапарсек.
„Претходно, постоеја траги од тензија помеѓу двете мерења, “ вели Де Сколник, од Универзитетот во Чикаго.“ Сега нашиот тим, како и тимот од Планк, направија одново анализирање и сега овие траги станаа значително поголеми. Имаме показатели кои укажуваат дека тука навистина има нешто повеќе. Во моментов, ова можеби претставува најголемата интрига во космологијата.“ Последните резултати се во согласност и со останатите мерења на Хабловата константа базирани на слични скали на растојанија, како што е студијата на Венди Фридман од Универзитетот во Чикаго, 2012тата година. „Мислам дека е доста интересен фактот што тие ја променија големината на примерокот за истражување а сепак резултатите останаа непроменети,“ кажува Фридман. “Ова претставува спектакуларен прогрес, но сепак, правењето на крајно и дефинитивно мерење на ова ниво бара независни методи. Премногу е рано да се каже како ова ќе се развива и останува како предизвик за во иднината.“ Фридман води обид за извршување на истата пресметка користејќи друг тим на космичко мерило — РР Вега променливи ѕвезди – како замена за Цефеидите.
За КМФ (космички микробранов фон) пак, научниците продолжуваат со анализирање на податоците и бараат објаснувања за што би можело да биде погрешно. Бенет, кој беше на кормилото за мапирање на КМФ, вели дека постојат разлики кај податоците од КМФ, како на пример што сателитите мерат кого го набљудуваат небото на мали површини, а што кога го прават тоа на големи површини. “Пред да избрзувам со заклучоци за космологија, најпрво би сакал ги разберам убаво овие новитети. “ вели тој. Во главно, тој е воодушевен од напредокот.
„Поминаа години и години каде не ја знаевме вредноста на Хабловата константа до фактор од два, а сега зборуваме за доведување на истата до скоро 2 проценти,“ додава тој. „Овие работи кои ги споредуваме имаат голема точност, а тоа е благодарение на трудот од голем број на луѓе во оваа област. Пораката тука е дека ништо не е готово и дека мора да продолжиме понатаму.“
Превод: Биљана Велинова
Извор: Scientific American
