Gustina se ponovo zacrtava u potrazi za sužavanjem stope širenja Univerzuma.
Novo merenje ubrzane ekspanzije Univerzuma, poznato kao Hablova konstanta, suzilo je njenu brzinu na brzinu od 67,97 kilometara u sekundi po megaparsecu, uz ono što veliki međunarodni tim istraživača kaže da je najveća, najpreciznija 3D mapa našeg univerzuma do danas.
Zasnovan je na „mehurićima“ koje je stvorio rani Univerzum koji se širi, i predstavlja značajno dostignuće kako u merenju Hablove konstante tako i u potrazi za misterioznom tamnom energijom koja je pokreće… ali takođe produbljuje tekuću krizu kosmologije.
To je zato što dva različita načina merenja Hablove konstante dosledno daju dva različita opsega za rezultate. Ovi rezultati, dobijeni korišćenjem spektroskopskog instrumenta tamne energije Nacionalne laboratorije Lorensa Berklija, veoma su blizu isključivanju ljudske greške, barem ovom metodom.
„Nijedan spektroskopski eksperiment ranije nije imao ovoliko podataka, a mi nastavljamo da prikupljamo podatke iz više od milion galaksija svakog meseca“, kaže kosmolog Nathalie Palankue-Delabrouille iz laboratorije Berkelei.
„Zapanjujuće je da sa samo prve godine podataka, već možemo da izmerimo istoriju širenja našeg univerzuma u sedam različitih delova kosmičkog vremena, svaki sa preciznošću od 1 do 3 procenta.
Hablova napetost – verovatno najveći problem u kosmologiji trenutno – proizilazi iz neslaganja između rezultata dobijenih korišćenjem alata poznatih kao standardne sveće i standardnih lenjira za merenje Hablove konstante (H 0 ).
Kao što smo ranije objasnili, standardne sveće su objekti sa poznatim unutrašnjim sjajem – promenljive zvezde Cefeida i supernove tipa Ia. Ako znamo koliko je nešto suštinski svetlo, možemo izračunati koliko je daleko, sa velikom preciznošću. Promenljive zvezde cefeida i supernove tipa Ia daju nam Hablovu konstantu od oko 73 kilometra u sekundi po megaparseku.
Standardni vladari su zasnovani na signalima iz ranog Univerzuma. To uključuje kosmičku mikrotalasnu pozadinu – svetlost koja je prvi put prostrujala kroz Univerzum oko 380.000 godina nakon Velikog praska – i „mehuriće“ u svemiru zvane barion akustične oscilacije ili BAO. Oni daju Hablovu konstantu od oko 67 kilometara u sekundi po megaparseku.
BAO, na kojima je zasnovana DESI mapa, su u osnovi sferni talasi akustične gustine koji su putovali kroz plazma maglu ranog Univerzuma. Kada se magla razišla, gustina materije u Univerzumu je bila zamrznuta u ovim sfernim mehurićima. Stvari su se, očigledno, pomerile, ali sferni rasporedi galaksija se mogu identifikovati, ako znate šta da tražite.
Radijus ovih mehurića je fiksan i poznat; to je oko 150 megaparseka. Dakle, ako astronomi vide BAO u udaljenom svemiru, pošto znaju koliko je veliki, oni takođe mogu izračunati koliko je udaljen. A ovo omogućava merenje Hablove konstante.
U svom pregledu neba, DESI je zagledao ogromnih 11 milijardi svetlosnih godina u prostor-vreme, mereći BAO koliko je mogao da vidi. I, kada se kombinuju sa merenjima kosmičke mikrotalasne pozadine, rezultati su bili čvrsto u taboru standardnih pravila. Međutim, čak i bez CMB-a, čini se da merenje BAO isključuje veće brzine.
„Mi težimo da pronađemo vrednosti za H 0 u opsegu od 67-68 kilometara u sekundi po megaparseku, čak i kada menjamo pretpostavke uzorka podataka ili istorije kosmičke ekspanzije. Ovi BAO podaci nam omogućavaju da čvrsto kažemo da je vrednost H 0 manje od 70 kilometara u sekundi po megaparseku kada se koristi standardni lenjir kalibrisan iz rane fizike univerzuma“, kaže fizičar Kajl Doson sa Univerziteta Juta za ScienceAlert.
„To ostavlja dva moguća objašnjenja za Hablovu napetost: postoji nova fizika koja se mora uzeti u obzir da bi se pravilno kalibrisao standardni lenjir iz rane fizike univerzuma, ili postoje neki izvori sistematske greške koji nisu pravilno uzeti u obzir pri pokretanju merenja SN+Cepheida od lokalnih geometrijskih procena udaljenosti do procena udaljenosti u Hablovom toku“.
Ovde je veliki problem što se čini da su nedavna standardna merenja sveća napravljena pomoću svemirskog teleskopa Džejms Veb prilično solidno na timu 73 kilometra u sekundi po megaparseku, a premošćavanje jaza između njih sa trenutnim merenjima i podacima izgleda sve manje verovatno. To znači da bi nova fizika ipak mogla biti odgovor.
Ali ovo novo merenje je samo korak, zasnovano na samo jednoj godini DESI podataka, što daje daleko bolju preciznost od onoga što je eksperimentima prethodne generacije bilo potrebno 10 godina da se dobiju. I otkriva neka suptilna odstupanja od Lambda modela hladne tamne materije (LCDM) univerzuma koji trenutno koristimo, a koji se zasniva na specifičnim modelima za tamnu energiju i tamnu materiju.
„Ova dodatna preciznost nas je stavila u režim koji smo tražili 20 godina, režim u kojem možemo smisleno testirati prirodu tamne energije“, kaže Doson.
„Rezultati koji koriste samo DESI BAO i CMB najbolje se opisuju modelom koji odstupa od standardnog LCDM modela za 2,6 sigma. Iako još uvek nije nivo od 3 sigma koji garantuje dokaze za novu fiziku, ovaj nivo neslaganja sa pretpostavljenim modelom poslednjih 20 godina svi se radujemo merenjima sa trogodišnjim uzorkom.
„Pokazali smo da su tehnike analize razvijene u ovoj prvoj godini robusne i očekujemo da će sledeća merenja biti znatno preciznija.“
Jedva čekamo.
