Jotain ei ole aivan oikein maailmankaikkeudessa. Ainakin perustuen kaikkeen siihen, mitä fyysikot tietävät. Tähdet, galaksit, mustat aukot ja kaikki muut taivaalliset esineet haavoittuvat toisistaan yhä nopeammin ajan myötä. Aikaisemmat mittaukset paikallisen maailmankaikkeuden naapurustossa havaitsivat, että maailmankaikkeus räjähtää ulospäin nopeammin kuin se oli alussa. Tämän ei pitäisi olla tilanne, joka perustuu tutkijoiden parhaaseen maailmankaikkeuden kuvaajaan.
Jos heidän Hubble-vakiona tunnetun arvon mittaukset ovat oikein, se tarkoittaa, että nykyisestä mallista puuttuu tärkeä uusi fysiikka, kuten peruspartikkelien ilmoittamatta jättäminen, tai jotain outoa tapahtuu salaperäisen aineen, joka tunnetaan tummaenergiana, kanssa.
Nyt uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin 22. tammikuuta kuninkaallisen tähtitieteellisen seuran kuukausittaiset lehdet -lehdessä, tutkijat ovat mitanneet Hubble-vakion aivan uudella tavalla, mikä vahvistaa, että maailmankaikkeus todellakin laajenee nyt nopeammin kuin se oli alkuaikoina.
"Jotain mielenkiintoista tapahtuu"
Selittääkseen kuinka maailmankaikkeus siirtyi pienestä, kuumasta, tiheästä keittoplasmasta pilkusta valtavaan laajentumiseen, jonka tänään näemme, tutkijat ovat ehdottaneet niin kutsuttua Lambda Cold Dark Matter (LCDM) -mallia. Malli asettaa rajoituksia tumman aineen ominaisuuksille, sellaiselle aineelle, joka vetää painovoimaa, mutta ei säteile valoa ja pimeää energiaa, joka näyttää vastustavan painovoimaa. LCDM pystyy onnistuneesti toistamaan galaksien rakenteen ja kosmisen mikroaaltotaustan - maailmankaikkeuden ensimmäisen valon - sekä vedyn ja heliumin määrän maailmankaikkeudessa. Mutta se ei voi selittää miksi maailmankaikkeus laajenee nopeammin kuin se aikaisin.
Tämä tarkoittaa, että joko LCDM-malli on väärä tai laajennusnopeuden mitat ovat.
Uudella menetelmällä pyritään ratkaisemaan lopullisesti keskustelu laajentumisasteesta, Simon Birrer, Los Angelesin Kalifornian yliopiston tutkija ja uuden tutkimuksen pääkirjailija, kertoi Live Sciencelle. Toistaiseksi uudet, riippumattomat mittaukset vahvistavat ristiriidan, mikä viittaa siihen, että uutta fysiikkaa voidaan tarvita.
Hubblen vakion kynsistämiseksi tutkijat olivat aikaisemmin käyttäneet useita erilaisia menetelmiä. Jotkut käyttivät supernovia paikallisessa maailmankaikkeudessa (maailmankaikkeuden lähellä olevassa osassa), ja toiset ovat luottaneet kefeideihin tai tähtilajeihin, jotka sykkivät ja vilkkuvat säännöllisesti kirkkaudessa. Vielä toiset ovat tutkineet kosmista taustasäteilyä.
Uudessa tutkimuksessa käytettiin tekniikkaa, johon sisältyy kvasaarien valo - erittäin kirkkaat galaksit, joita syövät massiiviset mustat aukot - pyrkiessään katkaisemaan solmion.
"Riippumatta siitä, kuinka huolellinen kokeilu on, voi aina olla vaikutusta, joka on sisäänrakennettu sellaisiin työkaluihin, joita he käyttävät mittaamiseen. Joten kun ryhmä tulee tänne ja käyttää täysin erilaista työkalusarjaa ... ja saa saman vastauksen, niin voit melko nopeasti päätellä, että tämä vastaus ei johdu tekniikoiden vakavasta vaikutuksesta ", sanoi Adam Riess, Nobelin palkinnon saaja ja tutkija Space Telescope Science Institute ja Johns Hopkins University. "Uskon, että luottamus kasvaa, että tapahtuu jotain todella mielenkiintoista", Riess, joka ei ollut mukana tutkimuksessa, kertoi Live Sciencelle.
Näkeminen kaksinkertainen
Näin tekniikka toimi: Kun kvaasarista tuleva valo kulkee väliin tuleva galaksi, galaksin painovoima saa sen valon "painovoimaisesti taipumaan" ennen kuin se osuu maahan. Galaksi toimi linssinä vääristäen kvaasarin valoa useiksi kopioiksi - yleisimmin kahdeksi tai neljäksi riippuen kvasarien kohdistuksesta galaksiin nähden. Jokainen noista kopioista kulki hiukan erilaista polkua galaksin ympäri.
Kvaarit eivät yleensä loista tasaisesti kuten monet tähdet. Koska niiden keskeisiin mustiin reikiin kuuluu materiaalia, niiden valoisuus muuttuu tuntivaa'assa miljooniin vuosiin. Siten, kun kvaasarin kuva linssitetään useiksi kopioiksi epätasaisilla valopolkuilla, kvaasarin kirkkauden muutokset johtavat kopioiden väliseen hienoiseen vilkkumiseen, koska tiettyjen kopioiden valo kestää hiukan kauemmin päästäkseen Maahan.
Tästä ristiriidasta tutkijat pystyivät tarkalleen määrittämään, kuinka kaukana olemme sekä kvaasarista että välivälitteisestä galaksista. Hubble-vakion laskemiseksi tähtitieteilijät vertasivat sitten etäisyyttä kohteen punaiseen siirtoon tai valon aallonpituuksien muutokseen spektrin punaista päätä kohti (mikä osoittaa kuinka paljon esineen valo on venynyt maailmankaikkeuden laajentuessa).
Aikaisemmin on tutkittu valoa järjestelmistä, jotka luovat kvaasarista neljä kuvaa tai kopioita. Mutta uudessa lehdessä Birrer ja hänen yhteistyökumppaninsa osoittivat onnistuneesti, että Hubble-vakio on mahdollista mitata järjestelmistä, jotka luovat vain kaksinkertaisen kuvan kvaasarista. Tämä lisää dramaattisesti tutkittavien järjestelmien lukumäärää, mikä lopulta mahdollistaa Hubble-vakion mittaamisen tarkemmin.
"Neljä kertaa ilmestyvät kvaasarikuvat ovat erittäin harvinaisia - koko taivaalla on ehkä vain 50 - 100, ja kaikki eivät ole riittävän kirkkaita mitattaviksi", Birrer kertoi Live Science: lle. "Kaksoislinssiset järjestelmät ovat kuitenkin useammin noin viisi."
Uudet tulokset kaksoislinssisestä järjestelmästä yhdistettynä kolmeen muuhun aikaisemmin mitattuun nelinlinssiseen linssijärjestelmään asettivat Hubble-vakion arvoksi 72,5 kilometriä sekunnissa / megaparsec; se on sopusoinnussa muiden paikallisuniversumin mittausten kanssa, mutta silti noin 8 prosenttia korkeampi kuin etäisen universumin (vanhemman tai varhaisen maailmankaikkeuden) mittaukset. Kun uutta tekniikkaa sovelletaan useampaan järjestelmään, tutkijat voivat ottaa käyttöön tarkan eron etäisen (tai varhaisen) maailmankaikkeuden ja paikallisen (uudempi) universumin mittausten välillä.
"Tärkeintä on siirtyä pisteestä, jossa sanomme, joo, nämä asiat eivät ole yhtä mieltä, saada erittäin tarkka mitta siitä tasosta, johon he eivät ole samaa mieltä, koska viime kädessä se on vihje, joka sallii teoria sanoa mitä tapahtuu ", Riess kertoi Live Science: lle.
Hubble-vakion tarkka mittaus auttaa tutkijoita ymmärtämään muutakin kuin sitä, kuinka nopeasti maailmankaikkeus lentää toisistaan. Arvo on välttämätön määritettäessä maailmankaikkeuden ikää ja etäisten galaksien fyysistä kokoa. Se antaa myös tähtitieteilijöille vihjeitä siellä olevan pimeän aineen määrästä ja pimeästä energiasta.
Mitä selittää mitä mahdollisesti eksoottinen fysiikka saattaa selittää niiden epäsuhta laajenemisnopeuden mittauksissa, se on tietysti heikko.
