Lokalny wszechświat może rozszerzać się szybciej niż kiedykolwiek, choć tego nie rozumiemy
Nowe badanie(odnośnik otworzy się w nowym oknie) wspierane przez finansowane przez UE projekty H1PStars i UniverScale pozwoliło na przeprowadzenie jednego z najdokładniejszych jak dotąd pomiarów tempa rozszerzania się wszechświata. Jednak zamiast rozwikłać kosmologiczną zagadkę, pomiar ten tylko ją skomplikował.
Precyzja dzięki spójnym ramom
Do tej pory astronomowie próbowali zmierzyć tempo ekspansji wszechświata przy użyciu dwóch zupełnie różnych metod. Jeden z nich polega na mierzeniu odległości do gwiazd i galaktyk w celu obliczenia, jak szybko ciała kosmiczne oddalają się od siebie. Druga wykorzystuje pomiary kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła — słabego promieniowania pochodzącego z Wielkiego Wybuchu, które wypełnia całą przestrzeń kosmiczną w obserwowalnym wszechświecie — aby przewidzieć, jakie byłoby obecnie tempo ekspansji w oparciu o kosmologiczny model standardowy. Obie metody powinny dawać ten sam wynik, ale tak nie jest. Pierwsza konsekwentnie wskazuje na szybsze tempo ekspansji wynoszące około 73 km na sekundę na megaparsek, podczas gdy druga mierzy wolniejsze tempo wynoszące 67 lub 68 km. Różnica ta, występująca w wielu badaniach i znana jako „napięcie Hubble'a”, może wydawać się niewielka, ale jest zbyt duża, aby wynikała z niepewności statystycznej. Aby uzyskać większą precyzję pomiarów, międzynarodowy zespół badaczy połączył dziesięciolecia obserwacji w ujednolicone ramy. Owocem tej inicjatywy, prowadzonej przez H0 Distance Network Collaboration, jest najbardziej precyzyjny jak dotąd bezpośredni pomiar lokalnego tempa ekspansji wszechświata. Badanie opublikowane w czasopiśmie „Astronomy & Astrophysics”, podaje wartość stałej Hubble'a wynoszącą 73,50 ± 0,81 km na sekundę na megaparsek przy dokładności sięgającej nieco ponad 1%. „To nie tylko nowa wartość stałej Hubble'a”, czytamy w niedawnym artykule w „EurekAlert”(odnośnik otworzy się w nowym oknie), „lecz stworzone przez społeczność ramy, które łączą dziesięciolecia niezależnych pomiarów odległości, w przejrzysty i przystępny sposób”. Wśród technik wykorzystanych do pomiaru kosmicznych odległości znalazły się obserwacje pulsujących gwiazd zmiennych cefeid, czerwonych olbrzymów świecących ze znaną jasnością, supernowych typu Ia oraz niektórych typów galaktyk. Takie podejście pozwoliło badaczom na krzyżowe sprawdzenie pomiarów i uzyskanie tego samego ogólnego wyniku, zwiększając zaufanie do lokalnie mierzonego tempa ekspansji.
Co zatem oznacza napięcie Hubble'a?
„Ta praca wyklucza wyjaśnienia napięcia Hubble'a zakładające przeoczenie jednego błędu w lokalnych pomiarach odległości”, zauważają naukowcy. „Jeśli napięcie faktycznie istnieje, jak sugeruje rosnąca liczba dowodów, może to wskazywać na nową fizykę wykraczającą poza standardowy model kosmologiczny”. Ma to daleko idące konsekwencje. Wolniejsze tempo ekspansji oszacowane na podstawie pomiarów wczesnego wszechświata opiera się na standardowym modelu kosmologicznym, który opisuje ewolucję wszechświata od czasu Wielkiego Wybuchu. Jeśli model ten jest niekompletny i brakuje w nim szczegółów dotyczących ciemnej energii, nowych cząstek lub zmian w grawitacji, wpłynie to na jego przewidywania dotyczące obecnego tempa ekspansji. W takim przypadku napięcie Hubble'a może nie być zwykłym błędem pomiarowym, ale dowodem na to, że w modelu wszechświata czegoś brakuje. Naukowcy mogą być zatem zmuszeni na nowo opisać zasady funkcjonowania wszechświata. Projekt H1PStars (Measuring Hubble's Constant to 1% with Pulsating Stars) zakończył się w marcu 2026 r. Realizację projektu UniverScale (Sub-percent calibration of the extragalactic distance scale in the era of big surveys) zaplanowano na październik roku 2027. Więcej informacji: projekt H1PStars projekt UniverScale
