Δεν ξέρουμε πόσο γρήγορα επεκτείνεται το Σύμπαν και αυτό είναι πρόβλημα
Το Σύμπαν επεκτείνεται συνεχώς και μάλιστα αυτή η διαστολή επιταχύνεται, αλλά δεν είμαστε σίγουροι πόσο γρήγορα γίνεται. Δύο σύνολα μετρήσεων για την εκτίμηση του ρυθμού διαστολής έρχονται σε σύγκρουση μεταξύ τους, κάτι που μπορεί να αποτελεί ένδειξη ότι η βασική κατανόηση του Κόσμου είναι λάθος. Επιπλέον, δύο νέες προσπάθειες αστρονόμων για επίλυση αυτού του προβλήματος περιπλέκουν κι άλλο τα πράγματα.
Ο ρυθμός με τον οποίο επιταχύνεται η διαστολή του σύμπαντος περιγράφεται από έναν αριθμό που ονομάζεται σταθερά Hubble . Υπάρχουν δύο βασικά σύνολα δεδομένων που χρησιμοποιούμε για να εκτιμήσουμε αυτόν τον βασικό αριθμό: μετρήσεις του Κοσμικού Υπόβαθρου Μικροκυμάτων (CMB), το οποίο είναι ένα “λείψανο” του πρώτου φωτός που έλαμψε στο σύμπαν (380.000 έτη μετά το Big Bang) και οι τοπικές μετρήσεις, οι οποίες χρησιμοποιούν παρατηρήσεις των σουπερνόβα και άλλα σχετικά κοντινά αντικείμενα για να προσδιορίσουμε πόσο γρήγορα αυτή η κοσμική διαστολή τα μεταφέρει μακριά από εμάς.
Οι αναλύσεις αυτών των δύο συνόλων παρατηρήσεων παρείχαν συνεχώς συγκρουόμενα αποτελέσματα, με τα δεδομένα της Μικροκυματικής Ακτινοβολίας CMB, τα οποία προέρχονται από τον δορυφόρο Planck , να υποδεικνύουν ότι η επέκταση του Σύμπαντος επιταχύνεται περίπου 9% πιο αργά από τον ρυθμό που προτείνουν τα δεδομένα των σουπερνόβα.
Αστρονόμοι χρησιμοποίησαν το Τηλεσκόπιο Κοσμολογίας Atacama στη Χιλή για να λάβουν νέες, πιο ακριβείς παρατηρήσεις της CMB. Και τις χρησιμοποίησαν για να υπολογίσουν με μεγάλη ακρίβεια τη σταθερά του Hubble και βρήκαν μια τιμή που συμφωνεί με τα δορυφορικά δεδομένα του Planck.
«Αυτή η τιμή φαίνεται να είναι πραγματική, επειδή η Μικροκυματική Ακτινοβολία Υποβάθρου CMB έχει τώρα δύο σειρές μετρήσεων που έρχονται σε αντίθεση με τις τοπικές μετρήσεις», λέει ο κοσμολόγος Simone Aiola. “Εάν αυτή η τιμή ήταν μεταξύ των μετρήσεων του δορυφόρου Planck και των τοπικών μετρήσεων, θα είχε αυξηθεί πραγματικά το χάος.”
Με τη νέα τιμή ενισχύεται το επιχείρημα ότι η τιμή CMB της σταθεράς Hubble είναι σωστή, υποδηλώνοντας ότι είτε οι τοπικές μετρήσεις ήταν κάπως λανθασμένες είτε ότι οι δύο τιμές είναι στην πραγματικότητα διαφορετικές λόγω της φυσικής που δεν καταλαβαίνουμε ακόμη.
«Θα ήταν πολύ συναρπαστικό αν η τιμή είναι πραγματική», λέει η Antonella Palmese στο Εργαστήριο Fermi στο Ιλινόις. «Η ελπίδα που έχουμε είναι ότι κάποια νέα φυσική θα χρειαστεί για να περιγράψει το σύμπαν και αρχίζουμε να το βλέπουμε τώρα καθώς οι μετρήσεις μας γίνονται πιο ακριβείς».
Η Palmese και οι συνεργάτες της έχουν χρησιμοποιήσει μετρήσεις βαρυτικών κυμάτων – κυματισμοί που τεντώνουν και συμπιέζουν το χωροχρόνο λόγω των κινήσεων τεράστιων αντικειμένων πχ μαύρες τρύπες – για να υπολογίσουν μια ανεξάρτητη τιμή της σταθεράς Hubble. Χρησιμοποίησαν δεδομένα για τρεις συγχωνεύσεις τεράστιων αντικειμένων από το LIGO στις ΗΠΑ και τον ανιχνευτή VIRGO στην Ιταλία.
Η τιμή της σταθεράς Hubble στις δύο μετρήσεις τους είναι μεταξύ των δύο άλλων, αλλά οι μετρήσεις δεν είναι ακριβείς, οπότε είναι συμβατή και με τις δύο. Αυτή η πρώτη προσπάθεια καταδεικνύει ότι τα κύματα βαρύτητας θα μπορούσαν να παρέχουν μια σημαντική βοήθεια για την επίλυση αυτού του μυστηρίου και η Palmese λέει ότι μετά την επόμενη παρατήρηση του LIGO και του Virgo – που επί του παρόντος καθυστερεί από την πανδημία του κοροναϊού – θα πρέπει να έχουμε αρκετά δεδομένα για να κάνουμε μια πιο οριστική μέτρηση της σταθεράς Hubble.
Αυτό θα μπορούσε επίσης να βοηθήσει στον εντοπισμό τυχόν προβλημάτων με τις άλλες τοπικές μετρήσεις. «Θα πρέπει να είναι πολύ κοντά στις τοπικές μετρήσεις, αλλά δεν βασίζεται στον ίδιο τύπο παρατήρησης, οπότε αν υπάρχει κάποιο πρόβλημα με τις τοπικές μετρήσεις, θα πρέπει να μπορούμε να τις βρούμε με τα βαρυτικά κύματα», λέει η Palmese.
Εάν οι τιμές της σταθεράς με τις παρατηρήσεις παραμένουν διαφορετικές, αυτό σημαίνει ότι πρέπει να υπάρχει κάποιο είδος φυσικού μηχανισμού που άλλαξε τη σταθερά Hubble μεταξύ της εποχής εκείνης, όταν εκπέμφθηκε η ακτινοβολία CMB, και της σημερινής εποχής. Υπάρχουν πολλές εικασίες για το τι μπορεί να είναι αυτή η νέα φυσική, από απροσδόκητες ιδιότητες της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας έως την πιθανότητα να ζούμε μόνο σε μια παράξενη γωνιά του σύμπαντος, αλλά χρειαζόμαστε περισσότερες μετρήσεις για να μπορέσουμε να πούμε με βεβαιότητα ότι είναι καιρός για μια ολοκαίνουργια θεωρία.
ΠΗΓΗ: physics4u
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου