Godine 1916. Ajnštajn je završio svoju teoriju opšte relativnosti, koja opisuje kako gravitacione sile menjaju zakrivljenost prostor-vremena. Između ostalog, ova teorija je predviđala da se univerzum širi, što su potvrdila zapažanja Edvina Habla 1929. Od tada, astronomi su gledali dalje u svemir (a samim tim i unazad u vremenu) kako bi izmerili kojom brzinom se svemir širi. — takođe poznat kao Hablova konstanta. Ova merenja su postala sve tačnija zahvaljujući otkriću kosmičke mikrotalasne pozadine (CMB) i opservatorijama kao što je Hubble svemirski teleskop.
Astronomi su to tradicionalno radili na dva načina: direktno merenjem lokalno (koristeći promenljive zvezde i supernove) i indirektno na osnovu merenja crvenog pomaka CMB i kosmoloških modela. Nažalost, ove dve metode su proizvele različite vrednosti tokom protekle decenije. Kao rezultat toga, astronomi su tražili moguće rešenje ovog problema, poznatog kao „Hubble tenzija“. Prema novom radu tima astrofizičara, postojanje „rane tamne energije“ moglo bi biti rešenje koje su kosmolozi tražili.
Studiju su sproveli Mark Kamionkovski, Vilijam R. Kenan, mlađi profesor fizike i astronomije na Univerzitetu Džons Hopkins (JHU), i Adam G. Ris — astrofizičar i Blumberg uvaženi profesor na JHU i Naučnom institutu za svemirski teleskop ( STScI). Njihov rad, pod naslovom „Habl tenzija i rana mračna energija“, pregledava se za objavljivanje u Annual Reviev of Nuclear and Particle Science (i trenutno dostupan na arKsiv serveru za preprint). Kako objašnjavaju u svom radu, postoje dve metode za merenje kosmičke ekspanzije.
Direktna metoda uključuje korišćenje supernova kao „standardnih sveća“ (markera udaljenosti) za sprovođenje merenja na lokalnoj skali. Indirektna metoda uključuje poređenje merenja CMB sa kosmološkim modelima—kao što je model Lambda hladne tamne materije (LCMD), koji uključuje prisustvo tamne materije i tamne energije. Nažalost, ove dve metode daju različite rezultate, prva daje vrednost od ~73 km/s po megaparseku (Mpc), a druga ~67 km/s Mpc.
Kako je dr Rajs to razložio na Universe Todai putem e-pošte, „Hablova konstanta je sadašnja brzina kojom se univerzum širi. Hablova napetost je neslaganje u vrednosti koju nalazite za Hablovu konstantu kada merite brzinu širenja kao najbolje što možete u ovom trenutku ili predvidite vrednost koju bi trebalo da ima na osnovu načina na koji je univerzum brinuo o Velikom prasku zajedno sa modelom kako bi univerzum trebalo da se razvija. To je problem jer ako se ova dva načina ne slažu, to nas čini mislim da nešto pogrešno razumemo o univerzumu.“
Ali, kako Reiss dodaje, misterija Hablove napetosti nije toliki problem koliko je prilika za nova otkrića. Do sada je mnogim kandidatima ponuđeno da objasne neslaganje, počevši od postojanja dodatnog zračenja, modifikovane opšte relativnosti (GR), modifikovane Njutnove dinamike (MOND), primordijalnih magnetnih polja ili postojanja tamne materije i tamne energije tokom rani univerzum koji se ponašao na različite načine. Oni se generalno mogu podeliti u dve kategorije: rano vreme (ubrzo nakon Velikog praska) i kasnija rešenja (skorašnja u kosmičkoj istoriji).
Rešenja iz kasnog vremena postuliraju da je gustina energije u postrekombinacionom univerzumu — kada je jonizovana plazma ranog univerzuma stvorila neutralne atome (oko 300.000 godina nakon Velikog praska) — manja nego u standardnom LCMB modelu. Rana vremenska rešenja, u međuvremenu, postuliraju da je gustina energije na neki način povećana pre nego što je došlo do rekombinacije, tako da je „zvučni horizont“ (dolazeća udaljenost koju zvučni talas može da pređe) smanjen. Zarad svoje studije, Kamionkovski i Kenan su smatrali Earli Dark Energi (EDE) kao potencijalnog kandidata.
Kako je Rajs objasnio, prisustvo EDE bi doprinelo oko 10% ukupne gustine energije univerzuma pre nego što je došlo do rekombinacije. Nakon rekombinacije, gustina energije bi se raspala brže od drugih oblika zračenja, ostavljajući tako kasnu evoluciju univerzuma nepromenjenom. „To bi proizvelo eksploziju dodatne, neočekivane ekspanzije u mladom univerzumu koja bi, da ne znamo za to, prouzrokovala da predviđena vrednost potceni pravu vrednost“, rekao je Rajs.
Ono što EDE čini poželjnijim u odnosu na kasnija rešenja je to kako ovo poslednje implicira postojanje fluida koji efektivno stvara energiju ni iz čega — što narušava jak energetski uslov predviđen GR. Štaviše, takve modele je teško pomiriti sa merenjima kosmičke lestvice udaljenosti varijabli Cefeida i supernova tipa Ia u obližnjim galaksijama (cilja sa malim crvenim pomakom) i supernova tipa Ia u udaljenim galaksijama (visoki crveni pomaci). Ukratko, čini se da su rešenja koja uključuju modifikacije rane dinamike univerzuma najkonzistentnija sa utvrđenim kosmološkim ograničenjima.
Kako primećuju, iako postoji sve veći broj dokaza koji nagoveštavaju postojanje EDE-a, naša trenutna merenja na CMB-u nisu još dovoljno precizna i robusna da razlikuju EDE modele od standardnog LCDM modela. Ono što je potrebno, napredujući, su poboljšana lokalna merenja koja će pomoći da se precizira Hablova konstanta i uklone sve sistematske greške. Drugo, potrebna su preciznija merenja CMB polarizacije na manjim ugaonim skalama da bi se testirali EDE i drugi novi fizički modeli.
Kako navode u svom radu, ovi koraci se već preduzimaju zahvaljujući opservatorijama Dark Energi Survei i opservatorijama sledeće generacije, poput svemirskog teleskopa James Vebb (JVST) i ESA-ine misije Euclid, „Srećom, sledeći koraci u istraživanju Hablove tenzije su jasne. Štaviše, potrebna infrastruktura za posmatranje je već uspostavljena, jer se u velikoj meri poklapa sa onom koja je sastavljena za proučavanje (kasnog univerzuma) tamne energije i inflacije.
„Na kraju, moramo da nastavimo da istražujemo astrofizičke i merne nesigurnosti. Kao što smo iznova i iznova učili u kosmologiji, ne postoji jedinstveni metak – čvrsti zaključci se dolaze samo uz pomoć višestrukih puteva posmatranja i čvrsto ispletene mreže kalibracija, unakrsnih kalibracija, i provere doslednosti“.
