Svemir se širi, ali naša dva glavna načina za mjerenje tog širenja rezultirala su različitim odgovorima na pitanje ‘koliko brzo?’
Tijekom posljednjeg desetljeća astrofizičari su se dijelili u dva tabora; jedan koji vjeruje da je razlika značajna i drugi koji smatra da bi to moglo biti zbog pogrešaka u mjerenju.
Hubbleova napetost
Ako se pokaže da greške uzrokuju neusklađenost, to bi potvrdilo naš osnovni model funkcioniranja svemira. Druga mogućnost sugerira potrebu za nekom temeljnom, ali nedostajućom novom fizikom. Već nekoliko godina svako novo opažanje teleskopa vodilo bi raspravu naprijed-natrag zbog čega je fenomenom dobio ime “Hubbleova napetost”.
Wendy Freedman, poznata astronomkinja, profesorica astronomije na Sveučilištu John and Marion Sullivan te profesorica astrofizike na Sveučilištu u Chicagu, provela je neka od izvornih mjerenja brzine širenja svemira koja su rezultirala većom vrijednošću Hubbleove konstante. Unatoč tome, u novom preglednom radu objavljenom u Astrophysical Journal-u, Freedman daje pregled novih zapažanja koja smanjuju Hubbleov jaz.
Mjerenje širenja svemira
Možda na kraju ipak nema neusklađenosti, a naš standardni model svemira nije potrebno značajno mijenjati. Brzina kojom se svemir širi naziva se Hubblova konstanta. Nazvana je po Edwinu Hubbleu koji je zaslužan za otkrivanje širenja svemira još 1929. Znanstvenici žele precizno utvrditi stopu širenja jer je Hubbleova konstanta vezana za starost svemira i njegov razvoj.
Značajni problemi javili su se u proteklom desetljeću kada su rezultati dviju glavnih metoda mjerenja počeli divergirati. Znanstvenici i dalje raspravljaju o značaju te neusklađenosti.
Jedan od načina mjerenja Hubbleove konstante jest promatranje vrlo slabe svjetlosti zaostale još od Velikog praska (kozmičko mikrovalno pozadinsko zračenje). To je učinjeno i u svemiru, i na Zemlji pomoću postrojenja kao što je South Pole pod vodstvom Sveučilišta u Chicagu. Znanstvenici mogu ta zapažanja uvrstiti u svoju simulaciju “standardnog modela” ranog svemira i pokrenuti ju kako bi predvidjeli vrijednost Hubbleove konstante danas. Rezultat koji dobivaju je 67,4 kilometara u sekundi po megaparseku.
Druga metoda je promatranje zvijezda i galaksija u obližnjem svemiru i mjerenje njihove udaljenosti i brzine kojom se odmiču od nas. Freedman je već desetljećima vodeća stručnjakinja za ovu metodu; 2001. njezin je tim izvršio jedno od značajnih mjerenja koristeći svemirski teleskop Hubble za snimanje zvijezda zvanih cefeide. Vrijednost koju su dobili bila je 72. Freedman je i tijekom godina nastavila mjeriti cefeide, svaki put pregledavajući sve više podataka teleskopa; međutim, 2019. godine, ona i njezini kolege objavili su odgovor temeljen na posve drugoj metodi koja koristi zvijezde zvane crveni divovi. Ideja je bila unakrsno provjeriti rezultate cefeida neovisnom metodom.
Crveni divovi
Crveni divovi su vrlo velike i svjetleće zvijezde koje uvijek postignu vrhunac svjetlosti prije nego što naglo nestanu. Ako znanstvenici mogu točno izmjeriti stvarnu ili unutarnju vršnu svjetlinu crvenih divova, tada mogu izmjeriti i udaljenosti do njihovih galaksija domaćina, što je bitan, ali težak dio jednadžbe. Ključno je pitanje koliko su točna mjerenja.
Prva verzija ovog izračuna u 2019. godini koristila je jednu, vrlo blisku galaksiju za kalibraciju sjaja crvenih divovskih zvijezda. Tijekom posljednje dvije godine Freedman i njezini suradnici došli su do brojeva za nekoliko različitih galaksija i populacija zvijezda. “Postoje četiri neovisna načina kalibriranja svjetline crvenih divova, i ona odudaraju za manje od 1%”, rekla je Freedman. “To nam ukazuje da je ovo stvarno dobar način mjerenja udaljenosti.”
“Doista sam željela pažljivo pogledati i cefeide, i crvene divove. Dobro znam njihove snage i slabosti”, rekla je Freedman. “Došla sam do zaključka da nam nije potrebna nova fizika koja bi objasnila razlike u lokalnoj i udaljenoj stopi širenja. Novi podaci crvenih divova pokazuju konzistentnost.”
Nova fizika ipak nije potrebna
Diplomirani student Sveučilišta u Chicagu, Taylor Hoyt, koji je mjerio crvene zvjezdane divove, dodao je: “Stalno mjerimo i testiramo crvene divovske zvijezde na različite načine, ali one i dalje premašuju naša očekivanja.”
Vrijednost Hubbleove konstante koju Freedmanov tim dobiva kod crvenih divova iznosi 69,8 km / s / Mpc – gotovo jednaka vrijednosti dobivenoj iz eksperimenta s kozmičkim mikrovalnim pozadinskim zračenjem. “Nije potrebna nova fizika”, tvrdi Freedman.
Izračuni pomoću cefeida i dalje daju veće brojeve, ali prema Freedmaninoj analizi, razlika možda i nije toliko zabrinjavajuća. “Cefeide su uvijek bile malo bučnije i malo složenije za naše razumijevanje; one su mlade zvijezde u aktivnim područjima galaksija koje stvaraju nove zvijezde, a to znači da postoji mogućnost da mjerenja ometaju prašine ili onečišćenja drugim zvijezdama”, objasnila je.
Prema njezinom mišljenju, sukob se može riješiti boljim podacima. Sljedeće godine, kada se očekuje lansiranje svemirskog teleskopa James Webb, znanstvenici će početi raditi na novim zapažanjima. Freedmanovoj i suradnicima već je dodijeljeno vrijeme na teleskopu za veliki program mjerenja cefeida i zvijezda crvenih divova. “Webb će nam pružiti veću razlučivost, a podaci će biti mnogo kvalitetniji”, rekla je.
Podaci se ipak poklapaju
No, u međuvremenu je željela pažljivo pogledati postojeće podatke, a ono što je otkrila jest da se velik dio toga zapravo poklapa. “Tako se to radi u znanosti”, tvrdi Freedman. “Šutnete gume da vidite hoće li se nešto ispuhati – zasad nema probušenih guma.”
Neki znanstvenici koji navijaju za temeljnu neusklađenost mogli bi biti razočarani. Ali za Freedmanovu je rezultat bio uzbudljiv.
https://kozmos.hr/evo-novih-tvrdnji-da-je-svemir-pravilnog-oblika/
“Još uvijek ima prostora za novu fiziku, ali čak i da ga nema, to bi pokazalo da je standardni model koji imamo u osnovi točan što je također dubok zaključak sam po sebi”, rekla je. “To je zanimljiva stvar u znanosti: ne znamo odgovore unaprijed. Učimo u hodu. Stvarno je uzbudljivo biti na terenu.”
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram
Izvori:
Ja sam Matija Klarić.
Student sam Ekonomskog fakulteta, a u slobodno se vrijeme bavim volonterstvom te istraživanjem, čitanjem i pisanjem o mojim omiljenim temama; svemiru, astronomiji, astrofizici i tehnologiji.
