Μια μεγάλη απόκλιση μεταξύ των διαφορετικών μετρήσεων του ρυθμού διαστολής του σύμπαντός μας θα μπορούσε να εξηγηθεί από το γεγονός ότι ο γαλαξίας μας, ο Γαλαξίας μας, βρίσκεται σε μια κοιλότητα πλάτους δύο δισεκατομμυρίων ετών φωτός. Αυτό είναι το συμπέρασμα των επιστημόνων που υποστηρίζουν ότι μια τροποποιημένη θεωρία του Βαρύτητα μπορεί να αντικαταστήσει το τυπικό μοντέλο της κοσμολογίας. Ωστόσο, αυτή η υπόθεση αμφισβητείται έντονα από πολλούς αστρονόμους.
ο Τυπικό μοντέλο από κοσμολογία περιγράφει πώς ζούμε σε ένα σύμπαν που κυριαρχείται από σκοτεινή ενέργεια Και Σκοτεινή ύλη. Η σκοτεινή ενέργεια είναι μια μυστηριώδης δύναμη που φαίνεται να προκαλεί αυτό Διαστολή του σύμπαντος να επιταχύνει, ενώ η σκοτεινή ύλη ευθύνεται για το μεγαλύτερο μέρος της βαρύτητας του σύμπαντος και πιστεύεται ότι περιβάλλει τους γαλαξίες σε σχήματα που μοιάζουν με φωτοστέφανο ενώ τους εμποδίζει να καταρρεύσουν. Συνολικά, αυτά τα άπιαστα φαινόμενα περιγράφουν πώς κατανέμεται η ύλη στο σύμπαν και πώς κινούνται οι γαλαξίες ο ένας σε σχέση με τον άλλο.
Ωστόσο, μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις που πρέπει να ξεπεράσει το Καθιερωμένο Μοντέλο της Κοσμολογίας είναι η λεγόμενη «ένταση Hubble». Αυτή η έννοια δεν έχει το όνομά της Διαστημικό τηλεσκόπιο όπως μπορείτε να φανταστείτε, αλλά μάλλον ο συνονόματός του, ο αστρονόμος Έντουιν Χαμπλ. Το 1929, ο Edwin Hubble ανακάλυψε ότι όσο πιο μακριά είναι ένας γαλαξίας, τόσο πιο γρήγορα φαίνεται να απομακρύνεται από εμάς. Για να περιγράψει αυτή τη σύνδεση, μπόρεσε να δημιουργήσει μια σχέση που αργότερα έγινε γνωστή ως «αυτό». Νόμος Hubble-Lemaître (μετά τον Βέλγο θεωρητικό φυσικό και ιερέα Georges Lemaître, ο οποίος το ανακάλυψε επίσης ανεξάρτητα). Λέει ότι η ταχύτητα με την οποία ένας γαλαξίας απομακρύνεται από εμάς είναι ένα γινόμενο της απόστασής του πολλαπλασιαζόμενη με τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος, ο οποίος δίνεται από μια παράμετρο που ονομάζεται σταθερά Hubble.
Σχετίζεται με: Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb εμβαθύνει τη μεγάλη συζήτηση σχετικά με τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος
Από την εποχή του Έντουιν Χαμπλ, οι αστρονόμοι προσπάθησαν να μετρήσουν τη σταθερά του Χαμπλ με όλο και μεγαλύτερη ακρίβεια. Γνωρίζοντας τη σταθερά του Hubble και επομένως ακριβώς πόσο γρήγορα διαστέλλεται το σύμπαν, μπορούμε να υπολογίσουμε πόσο χρονών πρέπει να είναι το σύμπαν προτού φτάσει στο σημερινό του μέγεθος. Οι τρέχουσες καλύτερες μετρήσεις μας αντιπροσωπεύουν αυτό Η ηλικία του σύμπαντος στα 13,8 δισεκατομμύρια χρόνια.
Ωστόσο, υπάρχει ένα πρόβλημα.
Μετρήσεις της διαστολής του σύμπαντος που δημιουργήθηκε με τη μέτρηση του μετατοπισμένου φωτός τύπου Ia Υπερκαινοφανείς είχαν ως αποτέλεσμα μια σταθερή τιμή του Hubble 73,2 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec. Με άλλα λόγια, κάθε όγκος χώρου έχει διάμετρο megaparsec (α Parsec είναι 3,26 έτη φωτός και ένα megaparsec είναι ένα εκατομμύριο παρσέκ (3,26 εκατομμύρια έτη φωτός) που διαστέλλονται κατά 73,2 χιλιόμετρα (45,5 μίλια) κάθε δευτερόλεπτο.
Αλλά ο ρυθμός διαστολής του σύμπαντος είναι επίσης αγκυρωμένος στη φυσική του σύμπαντος κοσμικό φόντο μικροκυμάτων ακτινοβολία (CMB). Μετρήσεις του CMB από το Ευρωπαϊκός Οργανισμός ΔιαστήματοςΗ αποστολή Planck έδωσε μια τιμή της σταθεράς Hubble 67,4 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec. Και οι δύο μετρήσεις έγιναν με υψηλή ακρίβεια, αλλά δεν μπορούν να είναι και οι δύο σωστές.
Αυτή η περίεργη διχοτόμηση, η οποία έγινε γνωστή ως ένταση Hubble, είναι αναμφισβήτητα το πιο προβληματικό πρόβλημα στην κοσμολογία σήμερα. Ενώ ορισμένοι αστρονόμοι υποπτεύονται ότι είναι το προϊόν ενός σφάλματος μέτρησης κάπου κατά μήκος της γραμμής, άλλοι πιστεύουν ότι θα μπορούσε να είναι μια ένδειξη για νέα φυσική.
Αυτό ακριβώς προτείνει μια νέα εργασία επιστημόνων από τη Γερμανία, τη Σκωτία και την Τσεχία.
«Το σύμπαν… φαίνεται να διαστέλλεται ταχύτερα στην περιοχή μας – σε απόσταση περίπου τριών δισεκατομμυρίων ετών φωτός – παρά στο σύνολό του», λέει ένας από τους συγγραφείς της εργασίας, ο Πάβελ Κρούπα από το Πανεπιστήμιο της Βόννης στη Γερμανία. σε μια δελτίο τύπου. «Και αυτό δεν πρέπει να συμβαίνει».
Η υπόθεσή τους περιστρέφεται γύρω από μια αστροφυσική παραδοξότητα που ονομάζεται supervoid Keenan-Barger-Cowie, που πήρε το όνομά της από το τρίο των αστρονόμων που το μελέτησαν. Το υπερκενό είναι μια λεγόμενη «υποπυκνότητα» της ύλης στο σύμπαν, μια περιοχή όπου, στατιστικά μιλώντας, υπάρχουν λιγότεροι γαλαξίες κατά μέσο όρο – και ο δικός μας Γαλαξίας Απλά καθίστε στη μέση, λένε οι επιστήμονες.
Έξω από αυτό το υπερκενό, οι γαλαξίες είναι, κατά μέσο όρο, ελαφρώς πιο πυκνά συσσωρευμένοι, με αποτέλεσμα ισχυρότερη βαρύτητα που μπορεί να τραβήξει τα αντικείμενα στο υπερκενό προς αυτό. Αυτό μπορεί να δώσει την εντύπωση ότι Χώρος Η ομάδα υποπτεύεται ότι ο γαλαξίας κοντά μας επεκτείνεται γρηγορότερα επειδή οι γαλαξίες ανασύρονται πέρα από το υπερδιάστημα από τη βαρύτητα της ύλης.
«Έτσι απομακρύνονται από εμάς πιο γρήγορα από ό,τι θα περίμενε κανείς», δήλωσε ο συν-συγγραφέας Indranil Banik από το Πανεπιστήμιο του St Andrews στη Σκωτία.
Το Καθιερωμένο Μοντέλο της Κοσμολογίας δηλώνει ότι η ύλη πρέπει να κατανέμεται αρκετά ομοιόμορφα σε όλο το σύμπαν και ότι τα κενά δεν πρέπει να μεγαλώνουν πέρα από ένα ορισμένο μέγεθος. Επομένως, είναι δύσκολο να εξηγηθεί ένα υπερκενό τόσο μεγάλο όσο το κενό Keenan-Barger-Cowie. Μερικοί αστρονόμοι, συμπεριλαμβανομένων των Kroupa και Banik, πιστεύουν ότι το Καθιερωμένο Μοντέλο δεν μπορεί να το εξηγήσει αυτό, ενώ άλλοι όπως ο Martin Sahlén, ο Iñigo Zubeldía και ο Joseph Silk του Πανεπιστημίου της Οξφόρδης πιστεύουν ότι μπορεί εγγραφεί πες ότι είναι δυνατό.
Στην υπόθεση των Kroupa, Banik και των συν-συγγραφέων τους (Sergij Mazurenko από το Πανεπιστήμιο της Βόννης και Moritz Haslbauer από το Πανεπιστήμιο του Charles στην Τσεχία), η τρέχουσα θεωρία της βαρύτητας και επομένως της σκοτεινής ύλης αντικαθίσταται από μια νέα θεωρία που ονομάζεται «Τροποποιημένη Νευτώνεια δυναμική» αντικαταστάθηκε. ή ΣΕΛΗΝΗ για συντομία. Αυτό προϋποθέτει ότι η βαρύτητα συμπεριφέρεται διαφορετικά σε χαμηλές επιταχύνσεις από ό,τι περιγράφεται Αϊνστάιν και του Νεύτωνα, και ότι η πρόσθετη βαρύτητα μπορεί να αντικαταστήσει την ανάγκη για σκοτεινή ύλη. Στο παράδειγμα MOND, το σύμπαν θα μπορούσε πιο εύκολα να δημιουργήσει μεγάλα κενά όπως το υπερκενό Keenan-Barger-Cowie.
Ωστόσο, η ιδέα ότι η παρουσία της κοιλότητας μπορεί να επηρεάσει τη μέτρηση του ρυθμού διαστολής του σύμπαντος έχει συζητηθεί έντονα στο παρελθόν. Ο βραβευμένος με Νόμπελ Adam Riess του Πανεπιστημίου Johns Hopkins στη Βαλτιμόρη, ο οποίος, μαζί με τον W. D’Arcy Kenworthy του Johns Hopkin και τον Dan Scolnic του Πανεπιστημίου Duke στις Ηνωμένες Πολιτείες, ηγείται της προσπάθειας μέτρησης της σταθεράς Hubble χρησιμοποιώντας υπερκαινοφανή τύπου Ia, έδειξε Αυτοί οι σουπερνόβα τύπου Ia έχουν παρατηρηθεί πέρα από το όριο του υπερκενού είχε τον ίδιο ρυθμό επέκτασης σαν αυτά μέσα στο κενό. Σε απάντηση, οι Kroupa, Banik, Mazurenko και Haslbauer υποστηρίζουν ότι η επίδραση του υπερκενού θα ήταν αισθητή πολύ πέρα από την ίδια την κοιλότητα και επομένως θα περίμενε κανείς να μετρήσει έναν υψηλότερο ρυθμό διαστολής σε σουπερνόβα έξω από τα όρια της κοιλότητας.
Παρόμοιες αναρτήσεις:
– Τα «προβλήματα Hubble» θα μπορούσαν να επιδεινωθούν με νέες μετρήσεις της διαστολής του σύμπαντος
– Το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb θα μπορούσε να προσδιορίσει εάν ένας κοντινός εξωπλανήτης είναι κατοικήσιμος
— Οι αστρονόμοι μπορεί να έχουν ανακαλύψει τις πλησιέστερες μαύρες τρύπες στη Γη
Άλλες μέθοδοι μέτρησης της σταθεράς Hubble, ανεξάρτητα από το υπερκενό και το Καθιερωμένο Μοντέλο της Κοσμολογίας, υποστηρίζουν επίσης ότι η τάση Hubble δεν μπορεί να εξηγηθεί. Παρακολουθώντας τη γωνιακή απόσταση στον ουρανό που σχηματίζονται οι υδάτινες μάζες σε τροχιά μοριακών νεφών υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες σε μακρινούς γαλαξίες και εξάγουν τη φυσική τους απόσταση από τη γεωμετρία έδωσε μια τιμή της σταθεράς Hubble 73,9 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec, η οποία είναι κοντά στις μετρήσεις του σουπερνόβα τύπου Ia δεδομένης της αβεβαιότητας στις μετρήσεις του μέιζερ. Υπάρχουν και αυτά H0LiCOW (Το H0 αναφέρεται στη σταθερά Hubble) Έργο που μελετά πώς βγαίνει το φως Κβάζαρ Στο πρώιμο σύμπαν, διαφορετικά μονοπάτια διαφορετικού μήκους μπορούν να περάσουν από το προσκήνιο Βαρυτικοί φακοί. Τα κβάζαρ συχνά παρουσιάζουν διακυμάνσεις στη φωτεινότητά τους. Καθώς το σύμπαν διασχίζει τα διάφορα μονοπάτια μέσω του βαρυτικού φακού, εξακολουθεί να διαστέλλεται και ο ρυθμός αυτής της διαστολής αποτυπώνεται στις διάφορες εικόνες των φακών των διακυμάνσεων της φωτεινότητας του κβάζαρ. Αυτό το έργο βρίσκει ρυθμό επέκτασης 73,3 χιλιομέτρων ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec, που είναι σχεδόν πανομοιότυπο με την τιμή του σουπερνόβα Τύπου Ia.
Αυτές οι μετρήσεις έρχονται σε αντίθεση με τη μέτρηση CMB και είναι ανεξάρτητες από την υπόθεση ότι το υπερκενό μπορεί να δημιουργήσει την τάση Hubble. Αν τελικά αυτή η υπόθεση ισχύει, οι Kroupa, Banik, Mazurenko και Haslbauer θα πρέπει προφανώς να πείσουν πολύ περισσότερους ανθρώπους.
Η υπόθεση δημοσιεύτηκε στο περιοδικό τον Νοέμβριο Μηνιαίες Ανακοινώσεις της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας.
Για όλους τους αναγνώστες που ενδιαφέρονται να διαβάσουν περαιτέρω, υπάρχει μια λίστα άρθρων σχετικά με το θέμα της τάσης Hubble και τις μετρήσεις της για τη σταθερά Hubble Εδώ.