Kaut kas visumā nav gluži pareizi. Vismaz balstoties uz visu, ko fiziķi zina līdz šim. Zvaigznes, galaktikas, melnie caurumi un visi pārējie debess objekti laika gaitā arvien vairāk attālinās viens no otra. Iepriekšējie mērījumi mūsu vietējā Visuma apkārtnē atklāj, ka Visums eksplodē uz āru ātrāk nekā tas bija sākumā. Tam nevajadzētu būt, pamatojoties uz zinātnieku labāko Visuma aprakstu.
Ja viņu vērtības, kas zināmas kā Habla konstante, mērījumi ir pareizi, tas nozīmē, ka pašreizējam modelim trūkst izšķirošas jaunas fizikas, piemēram, pamatdaļiņas, kas nav uzskaitītas, vai kaut kas dīvains notiek ar noslēpumaino vielu, kas pazīstama kā tumšā enerģija.
Tagad jaunā pētījumā, kas publicēts 22. janvārī žurnālā Mēneša paziņojumi no Karaliskās astronomijas biedrības, zinātnieki ir izmērījuši Habla konstantu pilnīgi jaunā veidā, apstiprinot, ka patiesībā Visums tagad paplašinās straujāk nekā tas bija tā laikā agras dienas.
"Notiek kaut kas interesants"
Lai izskaidrotu, kā Visums gāja no niecīga, karsta, blīva zupas plazmas plankuma līdz plašajam plašumam, ko mēs šodien redzam, zinātnieki ir ierosinājuši to, kas pazīstams kā Lambda aukstā tumšā materiāla (LCDM) modelis. Modelis uzliek ierobežojumus tumšās matērijas īpašībām - sava veida matērijai, kas rada gravitācijas spēku, bet neizstaro gaismu un tumšo enerģiju, kas, šķiet, pretojas gravitācijai. LCDM var veiksmīgi reproducēt galaktiku struktūru un kosmisko mikroviļņu fonu - Visuma pirmo gaismu -, kā arī ūdeņraža un hēlija daudzumu Visumā. Bet tas nevar izskaidrot, kāpēc Visums tagad paplašinās straujāk nekā tas notika agri.
Tas nozīmē, ka vai nu LCDM modelis ir nepareizs, vai arī izplešanās ātruma mērījumi ir.
Jaunās metodes mērķis ir beidzot nokārtot debates par paplašināšanās ātrumu, aģentūrai Live Science pastāstīja Simons Birrers, Kalifornijas Universitātes Losandželosas pētnieks un jaunā pētījuma galvenais autors. Līdz šim jaunie, neatkarīgie mērījumi apstiprina neatbilstību, liekot domāt, ka varētu būt nepieciešama jauna fizika.
Lai aprunātu Habla konstantu, zinātnieki iepriekš bija izmantojuši vairākas dažādas metodes. Daži vietējā visumā (tuvējā Visuma daļā) izmantoja supernovas, bet citi ir paļāvušies uz kefeīdiem jeb zvaigznīšu veidiem, kas pulsē un regulāri mirgo spilgtumā. Vēl citi ir pētījuši kosmisko fona starojumu.
Jaunajos pētījumos tika izmantota tehnika, kas ietver gaismu no kvazāriem - ārkārtīgi spilgtām galaktikām, kuras darbina masīvi melnie caurumi -, lai pārtrauktu kaklasaiti.
"Neatkarīgi no tā, cik rūpīgs ir eksperiments, vienmēr var būt kāds efekts, kas ir iebūvēts rīku veidos, kurus viņi izmanto šī mērījuma veikšanai. Tātad, kad grupa nāk līdzīgi kā šī un izmanto pavisam citu rīku komplektu ... un saņem tādu pašu atbildi, tad jūs diezgan ātri varat secināt, ka šī atbilde nav kaut kādas nopietnas tehnikas rezultāts, "sacīja Ādams Riess, Nobela prēmijas laureāts un Pētnieks Kosmiskā teleskopa zinātnes institūtā un Džona Hopkinsa universitātē. "Es domāju, ka pieaug mūsu pārliecība, ka notiek kaut kas patiešām interesants," Lives pastāstīja Riess, kurš nebija iesaistīts pētījumā.
Redzot dubultā
Lūk, kā šī metode darbojās: Kad gaisma no kvazāra iet cauri iejaukšanās galaktikai, galaktikas gravitācija liek šai gaismai "gravitācijas virzienā saliekties" pirms sitiena uz Zemi. Galaktika rīkojās tāpat kā objektīvs, lai kropļotu kvazārā gaismu vairākās kopijās - visbiežāk divās vai četrās atkarībā no kvazāru izkārtojuma attiecībā pret galaktiku. Katrs no šiem eksemplāriem ceļoja nedaudz atšķirīgu ceļu ap galaktiku.
Kvazāri parasti nespīd vienmērīgi kā daudzas zvaigznes. Tā kā materiāls iekrīt centrālajos melnajos caurumos, to spilgtums stundu skalās mainās līdz miljoniem gadu. Tādējādi, kad kvazāra attēls tiek objektīvs vairākos eksemplāros ar nevienlīdzīgu gaismas ceļu, jebkuras kvazāra spilgtuma izmaiņas izraisīs smalku mirgošanu starp eksemplāriem, jo dažu eksemplāru gaisma prasa pieskārienu ilgāk, lai sasniegtu Zemi.
No šīs neatbilstības zinātnieki varēja precīzi noteikt, cik tālu mēs esam gan no kvazāra, gan starp galaktikas. Lai aprēķinātu Habla konstantu, astronomi salīdzināja šo attālumu ar objekta sarkano nobīdi vai gaismas viļņu garuma nobīdi pret spektra sarkano galu (kas parāda, cik objekta gaisma ir izstiepta, kad Visums paplašinās).
Iepriekš ir pētīta gaismas iegūšana no sistēmām, kas rada četrus kvazāra attēlus vai kopijas. Bet jaunajā rakstā Birrers un viņa līdzstrādnieki veiksmīgi parādīja, ka Habla konstantu ir iespējams izmērīt no sistēmām, kas rada tikai divkāršu kvazāra attēlu. Tas dramatiski palielina pētāmo sistēmu skaitu, kas galu galā ļaus Habla konstantu izmērīt precīzāk.
"Kvazaru attēli, kas parādās četras reizes, ir ļoti reti sastopami - visā debesīs to ir varbūt tikai no 50 līdz 100, un ne visi ir pietiekami gaiši, lai tos varētu izmērīt," Birrērs stāstīja Live Science. "Tomēr divkārši izkliedēto sistēmu biežums ir aptuveni pieci."
Jaunie rezultāti ar divkārši izkliedētu sistēmu apvienojumā ar trim citām iepriekš izmērītām četrkāršo izkliedētāju sistēmām Habla konstantes vērtību pie 72,5 kilometriem sekundē uz megaparseku; tas ir saskaņā ar citiem lokālā Visuma mērījumiem, taču tas joprojām ir par aptuveni 8 procentiem lielāks nekā tālā Visuma (vecākā vai agrīnā Visuma) mērījumi. Tā kā jauno paņēmienu piemēros vairākām sistēmām, pētnieki varēs precīzi noteikt atšķirību starp tālā (vai agrīnā) Visuma un lokālā (jaunākā) Visuma mērījumiem.
"Galvenais ir aiziet no punkta, kurā mēs sakām, jā, šīs lietas nepiekrīt, līdz ļoti precīzam mēra līmenim, kuram viņi nepiekrīt, jo galu galā tas būs pavediens, kas ļauj teorija pateikt, kas notiek, "Riess stāstīja Live Science.
Precīza Habla konstantes mērīšana palīdz zinātniekiem saprast vairāk nekā tikai to, cik ātri Visums lido atsevišķi. Vērtība ir obligāta, lai noteiktu Visuma vecumu un tālu galaktiku fizisko lielumu. Tas arī dod astronomiem norādes par tur esošās tumšās vielas un tumšās enerģijas daudzumu.
Izskaidrojot to, kas, iespējams, eksotiskā fizika, varētu izskaidrot to neatbilstību izplešanās ātruma mērījumos, tas ir pavisam nedaudz.
