Astronomi su suočeni s novim dokazima koji sugeriraju da se svemir širio različitim brzinama tijekom svoje povijesti. Ovo otkriće dodatno naglašava nesklad u mjerenjima brzine širenja svemira, što znanstvenici sada smatraju krizom u kozmologiji.
U posljednjem desetljeću kozmologija se suočila s ozbiljnim izazovima. Promatranja, najprije pomoću Svemirskog teleskopa Hubble, a kasnije i Webba otkrila su da brzina širenja svemira varira ovisno o tome gdje astronomi gledaju. Nova istraživanja koja uključuju obližnji skup galaksija dodatno potvrđuju taj nesklad i otvaraju vrata mogućem preispitivanju kozmoloških modela. Rezultati su objavljeni 15. siječnja u časopisu The Astrophysical Journal Letters.
“Napetost sada prelazi u krizu,” izjavio je glavni autor studije Dan Scolnic, profesor fizike na Sveučilištu Duke. “Ovo ukazuje na to da naš model kozmologije možda nije točan.”
Dva pristupa mjerenju Hubbleove konstante
Hubbleova konstanta, koja opisuje brzinu širenja svemira, izračunava se dvjema “zlatnim” metodama:
- Mjerenjem kozmičke mikrovalne pozadine (CMB): Ovaj drevni “otisak” prvog svjetla svemira, star samo 380.000 godina, analizira se pomoću satelita Planck. Na temelju tih podataka Hubbleova konstanta iznosi otprilike 67 kilometara u sekundi po megaparseku (km/s/Mpc), što je u skladu s predviđanjima standardnog modela kozmologije.
- Promatranjem promjenjivih zvijezda cefeida: Cefeide su pulsirajuće zvijezde čiji se vanjski slojevi šire i skupljaju, emitirajući svjetlost u predvidivim ritmovima. Zbog toga ih astronomi koriste kao svojevrsne svjetionike u svemiru. Uspoređujući njihovu stvarnu svjetlinu s opaženom svjetlinom sa Zemlje, te kombinirajući ta mjerenja sa supernovama tipa Ia kao referentnim točkama, astronomi mogu izgraditi ‘kozmičku ljestvu udaljenosti’. Ova metoda omogućuje precizno praćenje brzine širenja svemira u kasnijim fazama njegove povijesti.
No, ovdje nastaje problem. CMB podaci ukazuju na sporiju stopu širenja (67 km/s/Mpc), dok mjerenja ljestava udaljenosti ukazuju na znatno veću brzinu od 73 km/s/Mpc, što je izvan granica pogreške. Ovaj nesklad sugerira da nešto bitno nedostaje u našem razumijevanju.
Nova DESI mjerenja produbljuju nesklad
Kako bi dodatno istražili ovaj nesklad, tim istraživača koristio je podatke s Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), koji precizno prati mjesečne položaje milijuna galaksija. Prvotni DESI podaci ukazali su na stopu širenja od čak 76,05 km/s/Mpc, što je još dalje od mjerenja temeljenih na CMB. Međutim, nesigurnosti oko udaljenosti obližnjeg skupa galaksija Coma otežale su tumačenje tih rezultata.
Scolnic i njegov tim riješili su problem preciznim mjerenjem udaljenosti skupa Coma na oko 320 milijuna svjetlosnih godina. Ovo je omogućilo preciznije izračune i rezultiralo vrijednošću Hubbleove konstante od 76,5 km/s/Mpc, čime se dodatno potvrđuje napetost između različitih metoda mjerenja.
“DESI tim napravio je ogroman posao, ali njihovoj ljestvi nedostajala je prva prečka,” rekao je Scolnic. “Znao sam kako to riješiti i dobiti jedno od najpreciznijih mjerenja Hubbleove konstante.”
Ovo otkriće moglo bi značiti da je standardni model kozmologije, star više od 40 godina, pred velikim preispitivanjem. Neki znanstvenici predlažu da bi nepoznate čestice, egzotične sile ili promjene u svojstvima tamne energije mogle biti odgovorne za nesklad. Drugi se nadaju da će poboljšana mjerenja otkriti sustavne pogreške koje će pomiriti obje metode.
“Na točki smo gdje naši modeli više ne odgovaraju stvarnosti, a to je uzbudljivo,” rekao je Scolnic. “Još uvijek postoje iznenađenja u kozmologiji, i tko zna kakva otkrića nas čekaju.”
