Μια νέα μέτρηση επιβεβαιώνει αυτό που είχαν υποδείξει κάποια προηγούμενα και ιδιαίτερα αμφισβητούμενα αποτελέσματα: Το Σύμπαν διαστέλλεται γρηγορότερα από ό,τι προβλέπουν τα θεωρητικά μοντέλα και γρηγορότερα από ό,τι μπορεί να εξηγηθεί με την τρέχουσα κατανόηση της Φυσικής.
Αυτή η ασυμφωνία μεταξύ μοντέλου και δεδομένων είναι γνωστή ως η «ένταση του Hubble». Τώρα, τα αποτελέσματα που δημοσιεύονται στο επιστημονικό περιοδικό Astrophysical Journal Letters παρέχουν ακόμη ισχυρότερη υποστήριξη στον ταχύτερο ρυθμό διαστολής.
"Η ένταση μετατρέπεται τώρα σε κρίση", δήλωσε ο Dan Scolnic, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας.
Ο προσδιορισμός του ρυθμού διαστολής του Σύμπαντος - γνωστού ως σταθερά Hubble - αποτελεί σημαντική επιστημονική επιδίωξη από το 1929, όταν ο Edwin Hubble ανακάλυψε για πρώτη φορά ότι το Σύμπαν διαστέλλεται.
Ο Scolnic, αναπληρωτής καθηγητής φυσικής στο Πανεπιστήμιο Duke, το εξηγεί ως μια προσπάθεια κατασκευής του διαγράμματος ανάπτυξης του Σύμπαντος: γνωρίζουμε τι μέγεθος είχε κατά τη Μεγάλη Έκρηξη, αλλά πώς έφτασε στο μέγεθος που έχει τώρα; Στην αναλογία του, η εικόνα του βρεφικού Σύμπαντος αντιπροσωπεύει το μακρινό Σύμπαν, τους αρχέγονους σπόρους των γαλαξιών. Η σημερινή φωτογραφία του Σύμπαντος αντιπροσωπεύει το τοπικό Σύμπαν, το οποίο περιλαμβάνει τον Γαλαξία μας και τους γείτονές του. Το καθιερωμένο μοντέλο της Κοσμολογίας είναι η καμπύλη ανάπτυξης που συνδέει τα δύο. Το πρόβλημα είναι ότι τα πράγματα δεν συνδέονται.
"Αυτό λέει, σε κάποιο βαθμό, ότι το μοντέλο της κοσμολογίας μας μπορεί να είναι σπασμένο", δήλωσε ο Scolnic.
Η μέτρηση του Σύμπαντος απαιτεί μια κοσμική κλίμακα, η οποία είναι μια διαδοχή μεθόδων που χρησιμοποιούνται για τη μέτρηση των αποστάσεων των ουράνιων αντικειμένων, με κάθε μέθοδο, ή "σκαλί", να βασίζεται στην προηγούμενη για βαθμονόμηση.
Η κλίμακα που χρησιμοποίησε ο Scolnic δημιουργήθηκε από μια ξεχωριστή ομάδα χρησιμοποιώντας δεδομένα από το Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), το οποίο παρατηρεί περισσότερους από 100.000 γαλαξίες κάθε βράδυ από το πλεονεκτικό του σημείο στο Εθνικό Αστεροσκοπείο Kitt Peak.
Ο Scolnic αναγνώρισε ότι αυτή η κλιμακα θα μπορούσε να αγκυροβολήσει πιο κοντά στη Γη με μια πιο ακριβή απόσταση από το σμήνος Coma, ένα από τα σμήνη γαλαξιών που βρίσκονται πιο κοντά σε εμάς.
"Η συνεργασία DESI έκανε το πραγματικά δύσκολο μέρος, από την κλίμακα τους έλειπε το πρώτο σκαλί", δήλωσε ο Scolnic. "Ήξερα πώς να το βρω και ήξερα ότι αυτό θα μας έδινε μια από τις πιο ακριβείς μετρήσεις της σταθεράς Hubble που θα μπορούσαμε να πάρουμε, οπότε όταν βγήκε η εργασία τους, παράτησα απολύτως τα πάντα και δούλεψα ασταμάτητα πάνω σε αυτό".
Για να προσδιορίσουν την ακριβή απόσταση από το σμήνος Coma, ο Scolnic και οι συνεργάτες του, με χρηματοδότηση από το ίδρυμα Templeton, χρησιμοποίησαν τις καμπύλες φωτός από 12 υπερκαινοφανείς τύπου Ia εντός του σμήνους. Ακριβώς όπως τα κεριά που φωτίζουν ένα σκοτεινό μονοπάτι, οι υπερκαινοφανείς τύπου Ia έχουν μια προβλέψιμη φωτεινότητα που συσχετίζεται με την απόστασή τους, καθιστώντας τους αξιόπιστα αντικείμενα για τον υπολογισμό της απόστασης.
Η ομάδα κατέληξε σε μια απόσταση περίπου 320 εκατομμυρίων ετών φωτός, σχεδόν στο κέντρο του εύρους των αποστάσεων που αναφέρθηκαν σε 40 χρόνια προηγούμενων μελετών - ένα καθησυχαστικό σημάδι της ακρίβειας.
"Αυτή η μέτρηση δεν είναι προκατειλημμένη από το πώς πιστεύουμε ότι θα τελειώσει η ιστορία της έντασης του Hubble", δήλωσε ο Scolnic. "Αυτό το σμήνος βρίσκεται στην πίσω αυλή μας, έχει μετρηθεί πολύ πριν κανείς μάθει πόσο σημαντικό θα ήταν".
Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέτρηση υψηλής ακρίβειας ως πρώτο σκαλοπάτι, η ομάδα βαθμονόμησε την υπόλοιπη κλίμακα της κοσμικής απόστασης. Κατέληξαν σε μια τιμή για τη σταθερά Hubble της τάξης των 76,5 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec, που ουσιαστικά σημαίνει ότι το τοπικό Σύμπαν διαστέλλεται 76,5 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ταχύτερα κάθε 3,26 εκατομμύρια έτη φωτός.
Η τιμή αυτή ταιριάζει με τις υπάρχουσες μετρήσεις του ρυθμού διαστολής του τοπικού Σύμπαντος. Ωστόσο, όπως όλες αυτές οι μετρήσεις, έρχεται σε σύγκρουση με τις μετρήσεις της σταθεράς Hubble που χρησιμοποιούν προβλέψεις από το μακρινό Σύμπαν. Με άλλα λόγια: ταιριάζει με τον ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος όπως τον έχουν μετρήσει πρόσφατα άλλες ομάδες, αλλά όχι όπως τον προβλέπει η τρέχουσα κατανόηση της Φυσικής μας. Το μακροχρόνιο ερώτημα είναι: το ελάττωμα βρίσκεται στις μετρήσεις ή στα μοντέλα;
Τα νέα αποτελέσματα της ομάδας του Scolnic προσθέτουν τεράστια υποστήριξη στην αναδυόμενη εικόνα ότι η ρίζα της έντασης του Hubble βρίσκεται στα μοντέλα.
«Κατά την τελευταία δεκαετία περίπου, έχει γίνει πολύς επανέλεγχος από την κοινότητα για να διαπιστωθεί αν τα αρχικά αποτελέσματα της ομάδας μου ήταν σωστά», δήλωσε ο Scolnic, η έρευνα του οποίου έχει αμφισβητήσει έντονα τη σταθερά Hubble που προβλέπεται με τη χρήση του καθιερωμένου μοντέλου της Φυσικής. «Τελικά, παρόλο που ανταλλάσσουμε τόσα πολλά από τα κομμάτια, εξακολουθούμε όλοι να λαμβάνουμε έναν πολύ παρόμοιο αριθμό. Έτσι, για μένα, αυτή είναι η καλύτερη δυνατή επιβεβαίωση που έχει υπάρξει ποτέ».
«Βρισκόμαστε σε ένα σημείο όπου πιέζουμε πολύ σκληρά τα μοντέλα που χρησιμοποιούμε εδώ και δυόμισι δεκαετίες και βλέπουμε ότι τα πράγματα δεν ταιριάζουν», δήλωσε ο Scolnic. «Αυτό μπορεί να αλλάξει τον τρόπο με τον οποίο σκεφτόμαστε για το Σύμπαν, και είναι συναρπαστικό! Υπάρχουν ακόμα εκπλήξεις στην κοσμολογία, και ποιος ξέρει τι ανακαλύψεις θα έρθουν στη συνέχεια;»
[via]
