Vo vesmíre nie je niečo celkom v poriadku. Aspoň na základe všetkého, čo fyzici doteraz vedia. Hviezdy, galaxie, čierne diery a všetky ostatné nebeské objekty sa časom od seba odvíjajú rýchlejšie. Minulé merania v našom miestnom susedstve vesmíru zistili, že vesmír exploduje smerom von rýchlejšie ako to bolo na začiatku. To by nemal byť prípad založený na najlepšom deskriptore vesmíru vedcov.
Ak sú ich merania hodnoty známej ako Hubbleov konštanta správne, znamená to, že súčasnému modelu chýba zásadná nová fyzika, ako napríklad nezohľadnené základné častice alebo niečo divné, ktoré sa deje s tajomnou látkou známou ako temná energia.
V novej štúdii uverejnenej 22. januára v časopise Monthly Notices of Royal Astronomical Society, vedci merali Hubbleov konštant úplne novým spôsobom, čo potvrdzuje, že vesmír sa teraz rozširuje rýchlejšie, ako to bolo v jeho skoré dni.
„Deje sa niečo zaujímavé“
Aby vedci vysvetlili, ako vesmír prešiel z malej, horúcej, hustej škvrnitosti plazivej plazmy do rozsiahlej oblasti, ktorú dnes vidíme, vedci navrhli tzv. Model Lambda Cold Dark Matter (LCDM). Model kladie obmedzenia na vlastnosti temnej hmoty, látky, ktorá pôsobí gravitačným ťahom, ale nevydáva žiadne svetlo a temnú energiu, ktorá sa zdá byť proti gravitácii. LCDM dokáže úspešne reprodukovať štruktúru galaxií a kozmické mikrovlnné pozadie - prvé svetlo vesmíru - ako aj množstvo vodíka a hélia vo vesmíre. Nedokáže však vysvetliť, prečo sa vesmír rozširuje rýchlejšie ako predtým.
To znamená, že buď model LCDM je nesprávny alebo sú merania miery expanzie.
Nová metóda má za cieľ konečne vyriešiť diskusiu o expanzii, povedal Simon Birrer, výskumný pracovník na Kalifornskej univerzite v Los Angeles, a hlavný autor novej štúdie. Doteraz nové nezávislé merania potvrdili tento nesúlad, čo naznačuje, že môže byť potrebná nová fyzika.
Na potlačenie Hubbleovho konštanta vedci predtým používali niekoľko rôznych metód. Niektorí používali supernovy v miestnom vesmíre (blízka časť vesmíru) a iní sa spoliehali na Cefeidy alebo typy hviezd, ktoré žiaria a pravidelne blikajú jasom. Iní študovali kozmické žiarenie pozadia.
Nový výskum použil techniku, ktorá zahŕňa svetlo z kvázarov - mimoriadne jasné galaxie poháňané obrovskými čiernymi dierami - v snahe zlomiť kravatu.
„Bez ohľadu na to, ako je experiment opatrný, vždy môže existovať nejaký efekt, ktorý je zabudovaný do druhov nástrojov, ktoré používajú na vykonanie tohto merania. Takže keď skupina príde takhle a používa úplne inú sadu nástrojov ... a dostanete rovnakú odpoveď, potom môžete celkom rýchlo dospieť k záveru, že táto odpoveď nie je výsledkom nejakého vážneho účinku v technikách, “uviedol Adam Riess, laureát Nobelovej ceny a vedecký pracovník v Space Telescope Science Institute a Johns Hopkins University. „Myslím si, že naša dôvera rastie v to, že sa deje niečo skutočne zaujímavé,“ uviedla spoločnosť Live Science Riess, ktorá sa štúdie nezúčastnila.
Vidieť dvojnásobok
Technika fungovala takto: Keď svetlo z kvázaru prechádza zasahujúcou galaxiou, gravitácia z galaxie spôsobí, že sa toto svetlo „gravitačne ohne“ skôr, ako dopadne na Zem. Galaxia fungovala ako šošovka, aby skreslila svetlo kvasaru na viac kópií - najčastejšie dve alebo štyri v závislosti od zarovnania kvasarov vo vzťahu k galaxii. Každá z týchto kópií cestovala po galaxii trochu inak.
Kvazári zvyčajne žiaria rovnako ako mnoho hviezd. Z dôvodu padania materiálu do stredných čiernych dier sa mení stupnica jasu na škále hodín až miliónov rokov. Keď je teda obraz kvasaru šošovkovitý na viac kópií s nerovnakými svetelnými dráhami, akákoľvek zmena jasu kvasaru bude mať za následok jemné blikanie medzi kópiami, pretože svetlo z určitých kópií trvá dlhšie na dosiahnutie Zeme.
Z tohto rozporu vedci dokázali presne určiť, ako ďaleko sme od kvasaru a sprostredkujúcej galaxie. Na výpočet Hubbleovho konštanta potom astronómovia porovnali túto vzdialenosť k červenému posunu objektu alebo posunu vlnových dĺžok svetla smerom k červenému koncu spektra (čo ukazuje, ako veľmi sa svetlo objektu roztiahlo s rozširovaním vesmíru).
V minulosti sa študovalo svetlo zo systémov, ktoré vytvárajú štyri obrazy alebo kópie kvasaru. V novom dokumente však Birrer a jeho spolupracovníci úspešne preukázali, že Hubbleov konštant je možné merať zo systémov, ktoré vytvárajú iba dvojitý obraz kvasaru. To dramaticky zvyšuje počet systémov, ktoré je možné študovať, čo nakoniec umožní presnejšie meranie Hubbleova konštanta.
„Obrazy kvázarov, ktoré sa objavujú štyrikrát, sú veľmi zriedkavé - na celej oblohe je asi len 50 až 100 a nie všetky sú dostatočne jasné na to, aby sa dali zmerať,“ povedal Birrer pre Live Science. „Zdvojnásobené systémy sú však častejšie asi päťkrát.“
Nové výsledky z dvojnásobne šošovkového systému kombinovaného s tromi ďalšími predtým nameranými systémami so štyrmi šošovkami dávajú hodnotu Hubbleov konštantu 72,5 km / s na megaparsec; to je v zhode s inými meraniami miestneho vesmíru, ale stále je približne o 8 percent vyššia ako miera merania zo vzdialeného vesmíru (staršieho alebo skorého vesmíru). Keďže sa nová technika uplatňuje vo viacerých systémoch, vedci sa budú môcť presný rozdiel medzi vzdialenými (alebo skorými) vesmírmi a miestnymi (novšími) meraniami vesmíru presadiť.
„Kľúčom je ísť z bodu, v ktorom hovoríme, áno, tieto veci nesúhlasia, s veľmi presnou mierou úrovne, s ktorou nesúhlasia, pretože nakoniec to bude vodítko, ktoré umožní teória hovoriť, čo sa deje, “povedala Riess spoločnosti Live Science.
Presné meranie Hubbleovho konštanta pomáha vedcom pochopiť viac ako len to, ako rýchlo sa vesmír rozpadá. Táto hodnota je nevyhnutná pri určovaní veku vesmíru a fyzickej veľkosti vzdialených galaxií. Taktiež dáva astronómom stopy, pokiaľ ide o množstvo temnej hmoty a temnej energie vonku.
Čo sa týka vysvetlenia toho, čo by mohla exotická fyzika vysvetliť ich nesúlad v meraniach expanznej rýchlosti, je to tak po línii.
