Το σύμπαν διαστέλλεται ταχύτερα από ό,τι προβλέπει η τρέχουσα φυσική
Οι φυσικοί έχουν κυκλοφορήσει την πιο ακριβή μέχρι τώρα μέτρηση της διαστολής του σύμπαντος. Τα απροσδόκητα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι ο ρυθμός διαστολής είναι ταχύτερος από την πρόβλεψη που βασίζεται στη φυσική του πρώιμου σύμπαντος. Τελικά, αυτή η ασυμφωνία σημαίνει ότι μπορεί να μας λείπει ένα σημαντικό κομμάτι του μεγάλου παζλ για το πώς λειτουργεί το σύμπαν.
Ταχύτερη επιτάχυνση ή απλώς δεν αρκεί η φυσική;
Οι κοσμολόγοι χαρακτηρίζουν τη διαστολή του σύμπαντος με έναν απλό νόμο γνωστό ως Νόμο του Χαμπλ, που πήρε το όνομά του από τον Έντουιν Χαμπλ, ο οποίος παρατήρησε για πρώτη φορά ότι το σύμπαν βρίσκεται σε συνεχή διαστολή αφού μελέτησε τη μετατόπιση Doppler των νεφελωμάτων που υποχωρούν. Ο νόμος του Hubble είναι η παρατήρηση ότι οι πιο μακρινοί γαλαξίες απομακρύνονται με ταχύτερο ρυθμό, που σημαίνει ότι οι γαλαξίες που βρίσκονται κοντά απομακρύνονται σχετικά αργά σε σύγκριση. Η σχέση μεταξύ της ταχύτητας και της απόστασης ενός γαλαξία ορίζεται από τη "Σταθερά του Hubble", η οποία ουσιαστικά υποδεικνύει το ρυθμό διαστολής του σύμπαντος.
Η ιστορία της μέτρησης της σταθεράς του Hubble ήταν πάντα γεμάτη προκλήσεις και απροσδόκητες αποκαλύψεις. Το 1929, ο Hubble σκέφτηκε ότι η τιμή πρέπει να είναι περίπου 550.395 χιλιόμετρα (342.000 μίλια) την ώρα ανά εκατομμύριο έτη φωτός - περίπου δέκα φορές μεγαλύτερη από αυτή που μετράμε τώρα. Αλλά με κάθε σημαντική απόκλιση, η φυσική γινόταν πλουσιότερη. Χάρη στις ακριβέστερες μετρήσεις της σταθεράς του Hubble κατά τη διάρκεια των ετών που στην πραγματικότητα οδήγησαν στην ακούσια ανακάλυψη της σκοτεινής ενέργειας, ενός μυστηριώδους τύπου ενέργειας που δεν μπορούμε να εντοπίσουμε άμεσα αλλά οι φυσικοί είναι βέβαιοι ότι αποτελεί τουλάχιστον το 70% της ενέργειας του σύμπαντος .
Σήμερα, οι υπολογισμοί των αστρονόμων για τη σταθερά του Hubble βασίζονται σε κάτι που ονομάζεται «τυποποιημένα κεριά» - αστρικά αντικείμενα που δίνουν μια ορισμένη, γνωστή ποσότητα φωτός - που ονομάζονται επίσης μεταβλητά αστέρια των Κηφείδων. Μια μελέτη που κυκλοφόρησε πέρυσι με βάση τα δεδομένα μεταβλητών αστεριών Κηφειδών έδειξε ότι ο ρυθμός επέκτασης είναι 73,5 χιλιόμετρα (45,6 μίλια) ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec. Εν τω μεταξύ, έχουμε τις πολύ ακριβείς μετρήσεις του Κοσμικού Υποβάθρου Μικροκυμάτων – την υστέρηση της Μεγάλης Έκρηξης – από την αποστολή Planck, η οποία έχει μετρήσει τη σταθερά Hubble σε περίπου 74.350 χιλιόμετρα (46.200 μίλια) ανά ώρα ανά εκατομμύριο έτη φωτός ή 67,4 km/s/Mpc.
Πιο πρόσφατα, μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Adam Riess, καθηγητή φυσικής και αστρονομίας στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins στη Βαλτιμόρη και βραβευμένο με το Νόμπελ Φυσικής 2011, βρήκε ένα ακόμη υψηλότερο ποσοστό για το Hubble Constant. Χρησιμοποιώντας μια νέα μέθοδο, η ερευνητική ομάδα μελέτησε 70 μεταβλητές Κηφειδών στο Μεγάλο Νέφος του Μαγγελάνου, φτάνοντας σε σταθερά Hubble 74,03 ks/s/Mpc. Αυτό είναι περίπου 9% ταχύτερο από την «αναμενόμενη» τιμή που προκύπτει από τα δεδομένα Planck. Σύμφωνα με τους αστρονόμους, η πιθανότητα αυτά τα αποτελέσματα να είναι κάπως εσφαλμένα είναι περίπου μία στις 100.000.
Αυτά τα νέα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η τρέχουσα κατανόησή μας για τη φυσική είναι ανεπαρκής και ότι κάτι σημαντικό λείπει. Μια πιθανή εξήγηση μπορεί να είναι ότι η επιτάχυνση μπορεί να οφείλεται σε αύξηση της πυκνότητας της σκοτεινής ενέργειας. Μια εναλλακτική εξήγηση μπορεί να είναι ότι η σκοτεινή ύλη αλληλεπιδρά πιο έντονα με τη συνηθισμένη ύλη από ό,τι πιστεύαμε προηγουμένως. Μια λιγότερο συναρπαστική εξήγηση θα μπορούσε να είναι ότι υπάρχουν «άγνωστα άγνωστα» στα δεδομένα που προκαλούνται από συστηματικές επιδράσεις και ότι μια πιο προσεκτική ανάλυση μπορεί μια μέρα να αποκαλύψει ένα λεπτό αποτέλεσμα που έχει παραβλεφθεί.
Τα ευρήματα εμφανίστηκαν στο The Astrophysical Journal.
