Ve vesmíru není něco úplně v pořádku. Alespoň na základě všeho, co fyzikové dosud vědí. Hvězdy, galaxie, černé díry a všechny ostatní nebeské objekty se časem od sebe odvíjejí rychleji. Minulá měření v našem místním sousedství vesmíru zjišťují, že vesmír exploduje směrem ven rychleji, než na začátku. To by neměl být případ, založený na nejlepším deskriptoru vesmíru vědců.
Pokud je jejich měření hodnoty známé jako Hubbleova konstanta správné, znamená to, že současnému modelu chybí zásadní nová fyzika, jako jsou nepočtené základní částice nebo něco zvláštního děje s tajemnou látkou známou jako temná energie.
Nyní, v nové studii, publikované 22. ledna v časopise Měsíční oznámení Královské astronomické společnosti, vědci změřili Hubbleův konstantu úplně novým způsobem, což potvrdilo, že vesmír se nyní rozšiřuje rychleji, než tomu bylo v jeho brzké dny.
"Děje se něco zajímavého"
Vědci navrhli, co se nazývá model Lambda Cold Dark Matter (LCDM), aby vysvětlil, jak vesmír šel z malé, horké a husté skvrny plazivé plazmy do obrovské rozlohy, kterou dnes vidíme. Model klade omezení na vlastnosti temné hmoty, což je druh hmoty, která působí gravitačním tahem, ale nevyzařuje žádné světlo a temnou energii, která se zdá být proti gravitaci. LCDM dokáže úspěšně reprodukovat strukturu galaxií a pozadí kosmického mikrovlnného záření - první světlo vesmíru - stejně jako množství vodíku a helia ve vesmíru. Ale nedokáže vysvětlit, proč se vesmír nyní rozšiřuje rychleji než dříve.
To znamená, že buď model LCDM je nesprávný, nebo měření míry expanze jsou.
Cílem nové metody je konečně vyřešit debatu o expanzi, řekl Simon Birrer, výzkumník z University of California v Los Angeles, a hlavní autor nové studie, řekl Live Science. Doposud nová nezávislá měření potvrzují nesoulad, což naznačuje, že bude možná potřeba nová fyzika.
Vědci dříve použili několik různých metod, aby zničili Hubbleův Konstantin. Někteří použili supernovy v místním vesmíru (blízká část vesmíru) a jiní se spoléhali na Cefeidy nebo na typy hvězd, které pulzují a pravidelně blikají jasem. Ještě jiní studovali kosmické záření pozadí.
Nový výzkum použil techniku, která zahrnuje světlo z kvasarů - extrémně jasné galaxie poháněné masivními černými dírami - ve snaze zlomit kravatu.
"Bez ohledu na to, jak opatrný je experiment, vždy může existovat nějaký účinek, který je zabudován do druhů nástrojů, které používají k provádění tohoto měření. Takže když skupina přijde takhle a použije úplně jinou sadu nástrojů ..." a dostane stejnou odpověď, pak můžete docela rychle dojít k závěru, že tato odpověď není výsledkem nějakého vážného účinku v technikách, “uvedl Adam Riess, nositel Nobelovy ceny a výzkumný pracovník na Space Telescope Science Institute a na Johns Hopkins University. „Myslím, že naše důvěra roste, že se děje něco opravdu zajímavého,“ řekla Riess, která se studie nezúčastnila, řekl Live Science.
Když vidím dvojnásobek
Tady je postup, jak tato technika fungovala: Když světlo z kvazaru prochází intervenující galaxií, gravitace z galaxie způsobí, že se toto světlo „gravitačně ohne“, než dopadne na Zemi. Galaxie fungovala jako čočka, aby zkreslila světlo kvasaru na několik kopií - nejčastěji dvě nebo čtyři v závislosti na zarovnání kvasarů ve vztahu k galaxii. Každá z těchto kopií putovala po galaxii trochu jinak.
Kvasary obvykle nesvítí stejně jako mnoho hvězd. V důsledku toho, že materiál spadl do jejich středních černých děr, mění se jas na stupnici hodin až milióny let. Když je tedy obraz kvasaru nasměrován na více kopií s nerovnými světelnými cestami, každá změna jasu kvasaru bude mít za následek jemné blikání mezi kopiemi, protože světlo z určitých kopií trvá déle, než dosáhne Země.
Z této nesrovnalosti mohli vědci přesně určit, jak jsme daleko od kvasaru a zprostředkující galaxie. Pro výpočet Hubbleova konstanty pak astronomové porovnali tuto vzdálenost s červeným posunem objektu nebo posunem vlnových délek světla směrem k červenému konci spektra (což ukazuje, jak moc se světlo objektu rozprostírálo, jak se vesmír rozšiřuje).
V minulosti bylo studováno světlo ze systémů, které vytvářejí čtyři obrazy nebo kopie kvasaru. V novém dokumentu však Birrer a jeho spolupracovníci úspěšně prokázali, že je možné měřit Hubbleův konstantu ze systémů, které vytvářejí pouze dvojitý obraz kvasaru. To dramaticky zvyšuje počet systémů, které lze studovat, což nakonec umožní přesnější měření Hubbleova konstanty.
„Obrazy kvasarů, které se objevují čtyřikrát, jsou velmi vzácné - na celé obloze je možná jen 50 až 100 a ne všechny jsou dostatečně jasné, aby mohly být změřeny,“ řekl Birrer Live Science. "Dvojnásobně čočkové systémy jsou však častější asi pětkrát."
Nové výsledky z dvojnásobně čočkového systému kombinovaného se třemi dalšími dříve měřenými čtyřnásobně čočkovými systémy dávají hodnotu Hubblovy konstanty 72,5 km / s na megaparsec; to je v souladu s jinými měřeními místního vesmíru, ale stále o 8 procent vyšší než měření ze vzdáleného vesmíru (staršího nebo dřívějšího vesmíru). Vzhledem k tomu, že nová technika je aplikována na více systémů, budou se vědci moci zaměřit na přesný rozdíl mezi vzdálenými (nebo časnými) vesmíry a místními (novějšími) měřeními vesmíru.
„Klíčem je jít od bodu, kde říkáme, ano, tyto věci nesouhlasí, k velmi přesnému měření úrovně, s níž nesouhlasí, protože nakonec to bude vodítko, které umožní teorie, co se děje, “řekla Riess Live Science.
Přesné měření Hubbleova konstanty pomáhá vědcům pochopit více než jen to, jak rychle se vesmír rozpadá. Tato hodnota je nezbytná při určování věku vesmíru a fyzické velikosti vzdálených galaxií. Také dává astronomům vodítka o množství temné hmoty a temné energie.
Pokud jde o vysvětlení toho, co by možná exotická fyzika mohla vysvětlit jejich nesoulad v měřeních rychlosti expanze, to je cesta dolů.
