Misterul expansiunii universului

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-16 16:15

Cu puțin peste o sută de ani în urmă, nimeni de pe planeta noastră nu știa că Universul se extinde. Dar, în ciuda tuturor necazurilor și nenorocirilor pe care secolul XX le-a adus omenirii, acest secol a fost marcat de progresul științific și tehnologic. Într-o perioadă incredibil de scurtă de timp, am învățat mai multe despre lume și Univers decât oricând.

Ideea că universul nostru s-a extins în ultimii 13, 8 miliarde de ani a fost propusă pentru prima dată de fizicianul belgian Georges Lemaitre în 1927. Doi ani mai târziu, astronomul american Edwin Hubble a putut confirma această ipoteză. El a descoperit că fiecare galaxie se îndepărtează de noi și cu cât este mai departe, cu atât se întâmplă mai repede. Astăzi, există multe moduri prin care oamenii de știință pot înțelege cât de repede se extinde universul nostru. Iată doar cifrele pe care cercetătorii le obțin în procesul de măsurare, de fiecare dată când se dovedesc a fi diferite. Dar de ce?

Cel mai mare mister al universului

După cum știm astăzi, există o relație strânsă între distanța până la o galaxie și cât de repede se retrage. Deci, să zicem, o galaxie la o distanță de 1 megaparsec de planeta noastră (un megaparsec este aproximativ egal cu 3,3 milioane de ani lumină) se îndepărtează cu o viteză de 70 de kilometri pe secundă. Și galaxia care se află puțin mai departe, la o distanță de doi megaparsecs, se mișcă de două ori mai repede (140 km/s).

De asemenea, este interesant că astăzi există două abordări principale pentru a determina vârsta Universului sau, științific, Constanta Hubble. Diferența dintre cele două grupuri este că un set de metode se uită la obiecte relativ apropiate din univers, în timp ce celălalt se uită la cele foarte îndepărtate. Cu toate acestea, indiferent de metoda pe care o folosesc oamenii de știință, rezultatele sunt diferite de fiecare dată. Se pare că fie facem ceva greșit, fie undeva departe în Univers, se întâmplă ceva absolut necunoscut.

Într-un studiu publicat recent pe serverul de preprint airxiv.org, astronomii care studiază galaxiile din apropiere au folosit o metodă inteligentă pentru a măsura expansiunea universului numită fluctuații de luminozitate a suprafeței. Este un nume de lux, dar include o idee care este de fapt intuitivă.

Imaginează-ți că stai la marginea unei păduri, chiar în fața unui copac. Pentru că ești foarte aproape, vezi doar un copac în câmpul tău vizual. Dar dacă te dai puțin înapoi, vei vedea mai mulți copaci. Și cu cât mergi mai departe, cu atât mai mulți copaci vor apărea în fața ochilor tăi. Cam același lucru se întâmplă cu galaxiile pe care oamenii de știință le observă cu telescoape, dar mult mai complicate.

Cum știi rata de expansiune a Universului?

Pentru a obține statistici bune, astronomii observă galaxii care sunt destul de aproape de Pământ, la aproximativ 300 de milioane de ani lumină sau mai aproape. Cu toate acestea, atunci când se observă galaxii, este necesar să se țină cont de praf, galaxii de fundal și grupuri de stele care pot fi văzute în imaginile realizate cu un telescop.

Universul este însă viclean. Începând cu anii 1990, astronomii au văzut că stelele care explodează foarte îndepărtate au fost întotdeauna mai departe decât ar indica simplele măsurători. Acest lucru i-a făcut să creadă că universul se extinde acum mai repede decât înainte, ceea ce, la rândul său, a dus la descoperirea energiei întunecate - o forță misterioasă care accelerează expansiunea universală.

După cum scriu autorii lucrării științifice, când privim obiecte foarte îndepărtate, le vedem așa cum erau în trecut, când universul era mai tânăr. Dacă rata de expansiune a Universului a fost atunci diferită (de exemplu, acum 12-13,8 miliarde de ani) decât este acum (acum mai puțin de un miliard de ani), putem obține două valori diferite pentru Constanta Hubble. Sau poate diferite părți ale universului se extind în ritmuri diferite?

Dar dacă rata de expansiune s-a schimbat, atunci vârsta universului nostru nu este deloc ceea ce credem noi (oamenii de știință folosesc rata de expansiune a universului pentru a-i urmări vârsta). Acest lucru, la rândul său, înseamnă că universul are o dimensiune diferită, ceea ce înseamnă că timpul necesar pentru ca ceva să se întâmple va fi și el diferit.

Dacă urmați acest lanț de raționament, atunci în cele din urmă se dovedește că procesele fizice care au avut loc în Universul timpuriu au avut loc în momente diferite. De asemenea, este posibil să fi fost implicate și alte procese care afectează rata de expansiune. În general, există un fel de mizerie. „Din care rezultă că fie nu înțelegem suficient de bine cum se comportă universul, fie îl măsurăm incorect”, notează autorii studiului.

În orice caz, Constanta Hubble este un subiect aprins dezbătut în comunitatea astronomică. Noul studiu a adăugat însă și mai multe întrebări, așa că lupta împotriva incertitudinii va fi lungă. Într-o zi, desigur, înțelegerea noastră despre cosmos se va schimba. Dar când se întâmplă asta, cosmologii vor trebui să caute altceva despre care să se certe. Ce vor face cu siguranță.