Universi doli të ishte i gabuar

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2023-12-16 16:16

Kozmologët përballen me një problem serioz shkencor, i cili tregon papërsosmërinë e njohurive njerëzore për Universin. Kompleksiteti ka të bëjë me një gjë të tillë në dukje të parëndësishme si shpejtësia e zgjerimit të Universit. Fakti është se metoda të ndryshme tregojnë kuptime të ndryshme - dhe deri më tani askush nuk mund të shpjegojë mospërputhjen e çuditshme.

Misteri Kozmik

Aktualisht, modeli standard kozmologjik "Lambda-CDM" (ΛCDM) përshkruan më saktë evolucionin dhe strukturën e universit. Sipas këtij modeli, universi ka një konstante kozmologjike pozitive jo zero (term lambda) që shkakton zgjerim të përshpejtuar. Përveç kësaj, ΛCDM shpjegon strukturën e vëzhguar të CMB (sfondi mikrovalor kozmik), shpërndarjen e galaktikave në Univers, bollëkun e hidrogjenit dhe atomeve të tjera të lehta dhe vetë shkallën e zgjerimit të vakumit. Megjithatë, një mospërputhje serioze në shkallën e zgjerimit mund të tregojë nevojën për një ndryshim rrënjësor në model.

Fizikanti teorik Vivian Poulin i Qendrës Kombëtare Franceze për Kërkime Shkencore dhe Laboratorit për Universin dhe Grimcat në Montpellier argumenton se kjo do të thotë si vijon: diçka e rëndësishme ka ndodhur në universin e ri për të cilin ne ende nuk dimë. Ndoshta ishte një fenomen i lidhur me një lloj të panjohur të energjisë së errët ose një lloj të ri të grimcave nënatomike. Nëse modeli e merr parasysh, mospërputhja do të zhduket.

Në prag të një krize

Një nga mënyrat për të përcaktuar shkallën e zgjerimit të Universit është studimi i sfondit të mikrovalës - rrezatimit relikt që u ngrit 380 mijë vjet pas Big Bengut. ΛCDM mund të përdoret për të nxjerrë konstantën Hubble duke matur luhatjet e mëdha në CMB. Doli të ishte e barabartë me 67, 4 kilometra në sekondë për çdo megaparsek, ose rreth tre milionë vite dritë (me një shpejtësi të tillë, objektet ndryshojnë nga njëri-tjetri në një distancë të përshtatshme). Në këtë rast, gabimi është vetëm 0,5 kilometra në sekondë për megaparsek.

Nëse marrim përafërsisht të njëjtën vlerë duke përdorur një metodë të ndryshme, atëherë kjo do të konfirmojë vlefshmërinë e modelit standard kozmologjik. Shkencëtarët matën shkëlqimin e dukshëm të qirinjve standardë - objekte, shkëlqimi i të cilëve dihet gjithmonë. Objekte të tilla janë, për shembull, supernova e tipit Ia - xhuxhët e bardhë që nuk mund të thithin më lëndë nga yjet e mëdhenj shoqërues dhe të shpërthejnë. Nga shkëlqimi i dukshëm i qirinjve standardë, ju mund të përcaktoni distancën ndaj tyre. Paralelisht, ju mund të matni zhvendosjen e kuqe të supernovës, domethënë zhvendosjen e gjatësive të valëve të dritës në rajonin e kuq të spektrit. Sa më i madh të jetë zhvendosja e kuqe, aq më e madhe është shpejtësia me të cilën objekti hiqet nga vëzhguesi.

Kështu, bëhet i mundur përcaktimi i shkallës së zgjerimit të Universit, i cili në këtë rast rezulton të jetë i barabartë me 74 kilometra në sekondë për çdo megaparsek. Kjo nuk përputhet me vlerat e marra nga ΛCDM. Megjithatë, nuk ka gjasa që një gabim matjeje mund të shpjegojë mospërputhjen.

Sipas David Gross nga Instituti Kavli për Fizikën Teorike në Universitetin e Kalifornisë, Santa Barbara, në fizikën e grimcave, një mospërputhje e tillë nuk do të quhej problem, por krizë. Megjithatë, një numër shkencëtarësh nuk u pajtuan me këtë vlerësim. Situata u ndërlikua nga një metodë tjetër, e cila gjithashtu bazohet në studimin e Universit të hershëm, domethënë, lëkundjet akustike barionike - lëkundjet në densitetin e materies së dukshme që mbush Universin e hershëm. Këto dridhje shkaktohen nga valët akustike të plazmës dhe janë gjithmonë të dimensioneve të njohura, duke i bërë ato të duken si qirinj standardë. Kombinuar me matje të tjera, ato japin konstanten Hubble në përputhje me ΛCDM.

Model i ri

Ekziston mundësia që shkencëtarët të kenë bërë një gabim kur përdorin supernova të tipit Ia. Për të përcaktuar distancën në një objekt të largët, duhet të ndërtoni një shkallë distancë.

Shkalla e parë e kësaj shkalle janë Cefeidët - yje të ndryshueshëm me një marrëdhënie të saktë periudhë-shkëlqim. Cefeidët mund të përdoren për të përcaktuar distancën me supernovën më të afërt të tipit Ia. Në një nga studimet, në vend të Cepheids, u përdorën gjigantë të kuq, të cilët në një fazë të caktuar të jetës arrijnë shkëlqimin maksimal - është e njëjtë për të gjithë gjigantët e kuq.

Si rezultat, konstanta e Hubble doli të ishte 69.8 kilometra në sekondë për megaparsek. Nuk ka krizë, thotë Wendy Freedman nga Universiteti i Çikagos, një nga autorët e punimit.

Por edhe kjo deklaratë u vu në pikëpyetje. Bashkëpunimi H0LiCOW mati konstantën e Hubble duke përdorur lente gravitacionale, një efekt që ndodh kur një trup masiv përkul rrezet nga një objekt i largët pas tij. Këto të fundit mund të jenë kuazarë - bërthamat e galaktikave aktive të ushqyera nga një vrimë e zezë supermasive. Për shkak të lenteve gravitacionale, disa imazhe të një kuazari mund të shfaqen menjëherë. Duke matur dridhjen e këtyre imazheve, shkencëtarët kanë nxjerrë një konstante të përditësuar të Hubble prej 73.3 kilometra në sekondë për megaparsek. Në të njëjtën kohë, shkencëtarët deri në fund nuk e dinin rezultatin e mundshëm, gjë që përjashton mundësinë e mashtrimit.

Rezultati i matjes së konstantës Hubble nga maserët natyrorë i formuar kur gazi rrotullohet rreth një vrime të zezë doli të ishte 74 kilometra në sekondë për megaparsek. Metodat e tjera dhanë 76.5 dhe 73.6 kilometra në sekondë për megaparsek. Probleme lindin edhe në matjen e shpërndarjes së materies në Univers, pasi thjerrëza gravitacionale jep një vlerë të ndryshme në krahasim me matjet e sfondit mikrovalor.

Nëse rezulton se mospërputhja nuk është për shkak të gabimeve në matje, atëherë do të kërkohet një teori e re për të shpjeguar të gjitha të dhënat e disponueshme aktualisht. Një zgjidhje e mundshme është ndryshimi i sasisë së energjisë së errët që shkakton zgjerimin e përshpejtuar të universit. Edhe pse shumica e shkencëtarëve janë për të bërë pa përditësuar fizikën, problemi mbetet i pazgjidhur.