Rejtélyes rejtély folyik az univerzumban. A kozmikus expanzió sebességének mérése különböző módszerekkel folyamatosan eltérő eredményeket eredményez. A helyzetet "válságnak" hívják.
A probléma középpontjában az úgynevezett Hubble-állandó. Az amerikai csillagásznak, Edwin Hubble-nek nevezték el, ez az egység leírja, hogy az univerzum milyen gyorsan terjeszkedik különböző távolságra a Földtől. Az Európai Űrügynökség (ESA) Planck műholdas adatainak felhasználásával a tudósok becslése szerint a sebesség 46200 mph / millió fényév (vagy kozmológusok felhasználásával 67,4 kilométer / másodperc / megaparsec). A Cepheids nevű pulzáló csillagokat használva azonban a számítások azt mutatják, hogy ez 50 400 mph / millió fényév (73,4 km / s / Mpc).
Ha az első szám helyes, ez azt jelenti, hogy a tudósok évtizedek óta rosszul mérik a távolságot az univerzumban lévő távoli objektumoktól. De ha a második helyes, akkor a kutatóknak el kell fogadniuk az egzotikus, új fizika létezését. A csillagászok - érthető módon - meglehetősen dolgoztak ezen eltérés miatt.
Mit kell tennie egy laikus embernek a helyzetből? És mennyire fontos ez a különbség, amely a kívülállók számára kismértékűnek tűnik? Annak érdekében, hogy az összecsapás végére kerüljön, a Live Science felhívta Barry Madore-t, a Chicagói Egyetem csillagászát és a Hubble-állandó mérésével foglalkozó egyik csapat tagját.
A baj önmagában Edwin Hubble-nal kezdődik. Már 1929-ben észrevette, hogy a távoli galaxisok gyorsabban távolodnak el a Földtől, mint a közelebbi társaik. Lineáris kapcsolatot talált az objektum távolsága a bolygónktól és az elhaladási sebesség között.
"Ez azt jelenti, hogy valami kísérteties folyik" - mondta Madore a Live Science-nek. "Miért lennénk az univerzum középpontjában? A válasz, amely nem intuitív, az az, hogy nem mozog. Egyre több hely teremt minden között."
Hubble rájött, hogy az univerzum bővül, és úgy tűnt, hogy állandó sebességgel - tehát a Hubble-állandóval - ezt teszi. Az érték körülbelül 342 000 mérföld / óra / millió fényév (501 km / s / Mpc) volt - ez csaknem tízszerese a jelenleg mért értéknek. Az évek során a kutatók finomították ezt az arányt.
A dolgok egyre furcsabbá váltak az 1990-es évek végén, amikor két csillagászcsoport észrevette, hogy a távoli szupernóvák tompultak, és ezért a vártnál messzebb vannak, mondta Madore. Ez azt jelezte, hogy nemcsak a világegyetem tágult, hanem egyre bővült. A csillagászok nevezték ennek a titokzatos jelenségnek a sötét energiát.
Miután elfogadta, hogy az univerzum valami furcsa dolgot csinál, a kozmológusok a következő nyilvánvaló feladathoz fordultak: a gyorsulás minél pontosabb mérése. Ezzel remélte, hogy a kozmosz történetét és fejlődését az elejétől a végéig megismerheti.
Madore ezt a feladatot azzal hasonlította össze, hogy egy versenypályára sétált, és egyetlen pillantást vetett a lovakkal, amelyek a pályán futottak. Ebből a kis mennyiségű információból lehet valaki levezetni, honnan indultak az összes ló, és melyik nyer?
Az ilyen kérdésre valószínűleg nem lehet válaszolni, de ez nem akadályozta meg a tudósokat a próbálkozástól. Az elmúlt 10 évben a Planck műhold mérte a kozmikus mikrohullámú hátteret, a Big Bang távoli visszhangját, amely pillanatfelvételt mutat a csecsemő univerzumban 13 milliárd évvel ezelőtt. Az obszervatórium adatainak felhasználásával a kozmológusok rendkívül kis bizonytalansággal meg tudták határozni a Hubble-állandó számát.
- Gyönyörű - mondta Madore. De "ellentmond annak, amit az emberek csináltak az elmúlt 30 évben" - mondta Madore.
E három évtized alatt a csillagászok távcsöveket is használtak távoli cefeidek megnézésére és a Hubble állandó kiszámítására. Ezek a csillagok a fényességüktől függően állandó sebességgel villognak, így a kutatók pontosan meg tudják mondani, milyen fényesnek kell lennie a cefeid pulzációjának. Ha megnézzük, mennyire homályosak a csillagok, a csillagászok kiszámíthatják a távolságot. De a Habble állandó becslése a cefeidek használatával nem egyezik meg a Planck-féle konstans értékével.
Lehet, hogy az eltérés meglehetősen kicsi, de az egyes pontok meglehetősen pontosak, és bizonytalanságuk között nincs átfedés. A különféle felek egymásra mutattak, és azt állították, hogy ellenfeleik hibákat tartalmaztak az eredmények elvetésekor - mondta Madore.
De tette hozzá, hogy minden eredmény nagyszámú feltételezéstől is függ. Visszatérve a lóverseny analógiájához, Madore azzal hasonlította, hogy megpróbálja kitalálni a győztest, miközben arra kell következtetnie, hogy melyik ló fárad el előbb, ami a végén hirtelen energiát robbant fel, amely kissé megcsúszik a nedvesen. fűfolt a tegnapi esőktől és még sok más, nehezen meghatározható tényező.
Ha a Cepheids csapat tévedett, ez azt jelenti, hogy a csillagászok egész idő alatt hibásan mérik a távolságot az univerzumban - mondta Madore. De ha Planck téved, akkor valószínű, hogy új és egzotikus fizikát kell bevezetni az univerzum kozmológusai modelljébe - tette hozzá. Ezek a modellek különféle tárcsákat tartalmaznak, mint például a létező, a neutronos néven ismert szubatomi részecskék típusa, és ezeket használják a kozmikus mikrohullámú háttér műholdas adatainak értelmezésére. Madore szerint a Hubble-állandó Planck-értékének a meglévő modellekkel való egyeztetése érdekében néhány tárcsát meg kell csinálni - mondta Madore, de a legtöbb fizikus még nem hajlandó erre.
Abban a reményben, hogy újabb adatpontot szolgáltat, amely közvetítheti a két oldalt, Madore és kollégái nemrégiben a vörös óriáscsillagok fényére nézett. Ezek a tárgyak élettartama végén elérik ugyanazt a csúcsfényességet, ami azt jelenti, hogy hasonlóan a cefeidekhez, a csillagászok megnézhetik, milyen homályosnak tűnnek a Földről, hogy jó becslést kapjanak a távolságról, és ezért kiszámíthatják a Hubble-állandót.
A júliusban közzétett eredmények egyenesen megadták a két előző mérés között: 47 300 mph / millió fényév (69,8 km / s / Mpc). És a bizonytalanság elegendő átfedést mutatott ahhoz, hogy egyetértenek a Planck eredményeivel.
De a kutatók még nem popsák pezsgő dugóikat - mondta Madore. "Kötélmegszakítót akartunk készíteni" - mondta. "De nem azt mondta, hogy ez az oldal vagy az oldal megfelelő. Azt mondta, hogy sokkal nagyobb lejtő van, mint mindenki korábban gondolta."
Más csapatok mérlegeltek. A H0 Lenses nevű csoport a COSMOGRAIL Wellspringjében (H0LICOW) a korai világegyetem távoli fényes tárgyait nézi, nevezetesen kvazárokat, amelyek fényét gravitációs úton hatalmas objektumok repültek bennünk és köztük. Ezeket a kvazárokat tanulmányozva a csoport nemrégiben becslést készített a csillagászok oldaláról. A lézerinterferométer gravitációs hullámok megfigyelőközpontjától (LIGO) származó információk, amelyek a neutroncsillagok lezuhanó gravitációs hullámokat vizsgálják, további független adatpontot szolgáltathatnak. De az ilyen számítások még mindig a korai szakaszában vannak - mondta Madore -, és még nem érik el a teljes érettséget.
A maga részéről Madore azt mondta, hogy azt hiszi, hogy a középső szám Planck és a csillagászok közötti érték végül érvényesül, bár ebben a pillanatban nem sokat fogadna ezzel a lehetőséggel. De amíg nem találnak valamilyen következtetést, szeretné, ha a kutatók hozzáállása enyhén tompul.
"Sok hajtást tettek az emberek, akik azt állítják, hogy igaza van" - mondta. "Elég fontos, hogy meg kell oldani, de ez időbe telik."
