Valami nem egészen rendben van az univerzumban. Legalábbis mindazon alapján, amelyet a fizikusok eddig tudtak. A csillagok, galaxisok, fekete lyukak és az összes többi égi tárgy idővel egyre gyorsabban elszakadnak egymástól. A világegyetem helyi szomszédságában végzett korábbi mérések azt mutatják, hogy az univerzum gyorsabban robbant fel, mint az elején volt. A tudósok legjobb világegyetem-leírója alapján erről nem lenne szó.
Ha a Hubble-állandóként ismert értékmérésük helyes, ez azt jelenti, hogy a jelenlegi modellből hiányzik olyan kritikus új fizika, mint például az alapvető részecskék be nem számolása, vagy valami furcsa, ami zajlik a sötét energiának nevezett titokzatos anyaggal.
Most, egy új tanulmányban, amelyet a Királyi Csillagászati Társaság havi értesítései január 22-én tettek közzé, a tudósok teljesen új módon mérték a Hubble-állandót, megerősítve, hogy valóban az univerzum most gyorsabban bővül, mint amennyire korábban volt. kezdetekben.
"Valami érdekes folyik"
Annak magyarázata érdekében, hogy az univerzum hogyan ment egy apró, forró, sűrű, leveses plazmadarabtól a mai látványos kiterjedésig, a tudósok javaslatot tettek a Lambda hideg sötét anyag (LCDM) modellnek. A modell korlátozza a sötét anyag tulajdonságait, egyfajta anyagot, amely gravitációs vonzást gyakorol, de nem bocsát ki fényt és sötét energiát, amely látszólag ellenzi a gravitációt. Az LCDM sikeresen reprodukálja a galaxisok szerkezetét és a kozmikus mikrohullámú hátteret - az univerzum első fényét -, valamint a hidrogén és hélium mennyiségét az univerzumban. De nem magyarázza meg, hogy az univerzum miért gyorsabban bővül, mint korán.
Ez azt jelenti, hogy vagy az LCDM modell hibás, vagy a tágulási sebesség mérése megtörtént.
Az új módszer célja az expanziós arányról szóló vita végleges rendezése. A Live Science elmondta Simon Birrer, a los Angeles-i Kaliforniai Egyetem kutatója és az új tanulmány vezető szerzője. Eddig az új, független mérések megerősítik az eltérést, utalva az új fizikára.
A tudósok korábban számos különféle módszert alkalmaztak a Hubble-állandó átvágására. Néhányan a helyi világegyetemben (az univerzum közeli részében) használt szupernóvákat, mások a cefeidekre vagy olyan csillagokra támaszkodtak, amelyek pulzálnak és rendszeresen villognak a fényerőn. Mások még a kozmikus háttér sugárzást vizsgálták.
Az új kutatás olyan technikát alkalmazott, amely bevonja a kvazárok fényét - a rendkívül fényes galaxisokat, amelyeket hatalmas fekete lyukak táplálnak - a nyakkendő megszakítása érdekében.
"Bármennyire is óvatos a kísérlet, mindig lehet valamilyen hatás, amely beépül a különféle eszközökbe, amelyeket a méréshez használnak. Tehát amikor egy csoport így jön, és egy teljesen más szerszámkészletet használ… és ugyanazt a választ kapja, akkor elég gyorsan arra a következtetésre juthat, hogy ez a válasz nem a technikák súlyos hatásainak eredménye "- mondta Adam Riess, a Nobel-díjas és az Űrtávcső Tudományos Intézet és a Johns Hopkins Egyetem kutatója. "Úgy gondolom, hogy növekszik az önbizalmunk, hogy valami igazán érdekes folyamatban van" - mondta Riess, aki nem vett részt a tanulmányban.
Látva dupla
Így működött a technika: Amikor egy kvazárból származó fény áthalad egy közbeeső galaxison, akkor a galaxisból származó gravitáció azt a fényt "gravitációs irányba hajlítja", mielőtt a Földre ütközne. A galaxis úgy viselkedett, mint egy lencse, hogy a kvazár fényét több példányba torzítsa - leggyakrabban két vagy négy, a kvazárok galaxishoz viszonyított helyzetétől függően. E példányok mindegyike kissé eltérő úton haladt a galaxis körül.
A kvazárok általában nem egyenletesen ragyognak, mint sok csillag. Mivel az anyag beleesik a középső fekete lyukba, fényerősségük óránkénti skálán változhat millió évre. Tehát, ha a kvazár képét több példányra lencsézik, egyenlőtlen fényútvonalakkal, a kvazár fényerejének bármilyen változása finoman villog a másolatok között, mivel az egyes példányok fényének érzése hosszabb ideig tart, hogy elérje a Földet.
Ebből az eltérésből a tudósok pontosan meg tudták határozni, hogy messze vagyunk a kvazártól és a közbenső galaxistól. A Hubble-állandó kiszámításához a csillagászok összehasonlították ezt a távolságot a tárgy vöröseltolódásával vagy a fény hullámhosszának eltolódásával a spektrum vörös vége felé (amely megmutatja, hogy az objektum fénye mennyire nyúlt meg az univerzum tágulásával).
A kvazár négy képét vagy másolatát létrehozó rendszerekből származó fény tanulmányozása a múltban történt. Az új cikkben Birrer és munkatársai azonban sikeresen bebizonyították, hogy a Hubble állandóját olyan rendszerekből lehet megmérni, amelyek csak a kvasz kettős képét képezik. Ez drasztikusan növeli a vizsgálható rendszerek számát, ami végül lehetővé teszi a Hubble-állandó pontosabb mérését.
"A kvazárok képei, amelyek négyszer jelennek meg, nagyon ritkák - az egész égbolton talán csak 50-100 van, és nem mindegyik elég fényes ahhoz, hogy meg lehessen mérni" - mondta Birrer a Live Science-nek. "A kettős lencsés rendszerek azonban körülbelül ötszörösükkel gyakoribbak."
A kétszeres lencsés rendszerrel kapott új eredmények, a három korábban mért négyszeres lencsés rendszerrel kombinálva, a Hubble-állandó értékét 72,5 kilométer / másodperc / megaparsec értékre állítják; ez megegyezik más helyi világegyetemi mérésekkel, de mintegy 8 százalékkal magasabb, mint a távoli világegyetem (a régebbi vagy a korai világegyetem) mérései. Mivel az új technikát több rendszerben alkalmazzák, a kutatók képesek lesznek beszámolni a távoli (vagy a korai) univerzum és a helyi (újabb) univerzum mérések közötti pontos különbségről.
"A legfontosabb az, hogy egy olyan pontról induljunk, ahol azt mondjuk, hogy igen, ezek a dolgok nem értenek egyet, hogy nagyon pontos mérjék meg azt a szintet, amelyben nem értenek egyet, mert végül ez lesz a nyom, amely lehetővé teszi elmélet, hogy elmondjam, mi folyik itt "- mondta Riess a Live Science-nek.
A Hubble-állandó pontos mérése segít a tudósoknak többet megérteni, nem csupán azt, hogy az univerzum milyen gyorsan repül egymástól. Az érték elengedhetetlen az univerzum életkorának és a távoli galaxisok fizikai méretének meghatározásához. A csillagászok szintén nyomokat adnak a sötét anyag mennyiségére és a sötét energiára vonatkozóan.
Ami annak magyarázata, hogy mi az egzotikus fizika magyarázhatja eltérésüket a tágulási sebességmérésekben, ez így van.
