Expansiunea Universului poate fi înțeleasă mai bine datorită Hubble

Telescopul spațial Hubble a realizat cele mai exacte date despre rata de expansiune a Universului. Expansiunea spațiului a fost descoperită pentru prima dată în urmă cu aproape un secol de Edwin Hubble.

O echipă de astronomi de la Institutul Telescopic Spațial și Universitatea Johns Hopkins, condusă de Adam Reiss, a confirmat că Universul se extinde mult mai repede decât s-a crezut anterior. Reiss și colegii lui au folosit datele din ultimii patru ani trimise de Hubble. Ei au concluzionat că Universul se extinde cu aproximativ 9% mai repede decât măsurătorile inițiale.

Datele folosite pentru a ajunge la această concluzie reprezintă cele mai precise măsurători ale expansiunii Universului, de când s-a aflat că se extinde cu aproape un secol în urmă. Cercetătorii au dubii legate de această accelerare a expansiunii Universului. Ei leagă aceste rezultate de natura energiei întunecate.

Universul arată total diferit față de cum arăta în urmă cu un secol. Atunci, astronomii nu aveau la dispoziție instrumente cu care să măsoare obiecte din afara galaxiei noastre. În 1913, astronomul Henrietta Leavitt a descoperit variabilele Cepheid, stele ale căror strălucire a crescut și s-a diminuat vizibil.

Aceste tipuri de stele ar putea fi folosite ca un conducător cosmic pentru a măsura distanța obiectelor cerești, observând modul în care undele luminoase sunt „întinse” de expansiunea spațiului.

Edwin Hubble a descoperit mai multe galaxii pe parcursul carierei sale și a observat ceva remarcabil cu privire la relația dintre ele. Odată ce distanța dintre două galaxii crește, crește și viteza relativă atunci când se îndepărtează una de alta. Această observație a fost prima dovadă că Universul se extindea. Rata la care Universul se extinde a fost numită constanta Hubble, ceea ce este oarecum înșelător din moment ce Reiss și colegii săi au demonstrat că Universul se extinde într-un ritm accelerat – nu constant.

Un megaparsec este o măsurătoare a distanței, egală cu aproximativ 3.3 milioane de ani lumină. Deci, dacă constanta Hubble are o valoare de 50 kilometri pe secundă pe megaparsec, înseamnă că pentru fiecare 3.3 milioane de ani lumină dintre un obiect și un observator, viteza lui crește cu 50 kilometri pe secundă.

Universul e în expansiune, dar nimeni nu înțelegea neapărat

Din 2009 până în 2013, Agenția Spațială Europeană a operat observatorul spațial Planck, a cărui misiune principală era de a cartografia fundalul cosmic din microunde. CMB este radiația apărută la 380.000 de ani de la Big Bang și este cea mai timpurie instantanee pe care o avem despre Univers.

Folosind date din măsurătorile Planck ale CMB, fizicienii au fost capabili să prezică rata la care Universul s-a extins de la Big Bang. Conform acestor măsurători ale Universului timpuriu, ei au prezis că constanta Hubble este de aproximativ 67 kilometri pe secundă pe megaparsec astăzi.

Datele Planck au fost obținute prin măsurarea obiectelor incredibil de îndepărtate din spațiul timpuriu, dar când Reiss și colegii săi măsurau galaxiile care erau aproape de noi în 2011, au descoperit că Universul se extinde cu o rată de aproximativ 74 de kilometri pe secundă pe megaparsec. Discrepanța dintre constanta Hubble măsurată pentru galaxiile apropiate și departe a încurcat mult astronomii. Ei nu au putut explica asta.

Hubble a ajutat astronomii să înțeleagă Universul

Pentru a face acest lucru, astronomii au măsurat opt ​​stele Cepheid variabile în Calea Lactee folosind telescopul spațial Hubble. Aceste stele sunt între 6.000 și 12.000 de ani lumină distanță, de aproximativ 10 ori mai departe decât alte vedete Cepheid studiate cu telescopul spațial Hubble, care au fost la cel mult 1.600 de ani lumină distanță.

Reiss a creat o tehnică de scanare care a măsurat pozițiile celor opt stele de o mie de ori pe minut la fiecare șase luni timp de patru ani. Acest înseamnă, în esență, că Hubble își trage camera pe o stea, capturând imaginea ca o bandă de lumină.

Aceasta este aceeași valoare pe care au obținut-o în 2011, dar de data aceasta gradul lor de incertitudine este mult mai mic: în 2009, măsurătorile lui Reiss au înregistrat o incertitudine de 4,7%, în 2011 a fost de 3,3%, iar cea mai recentă incertitudine de măsurare este de 2,4%.

O teorie atribuită acestei discrepanțe o constituie o clasă de particule subatomice care se deplasează în jurul vitezei luminii și sunt afectate numai de gravitație, cunoscută sub denumirea de radiație întunecată . În cele din urmă, există o șansă ca materia întunecată să interacționeze cu materia „normală” mai puternic decât se presupunea anterior.

Toate aceste teorii ar putea explica discrepanțele în viteza expansiunii universului pentru că s-ar schimba în timp, ceea ce înseamnă că valorile observate în planul universului timpuriu de către Planck ar fi diferite de valorile observate mai aproape de actualul timp de Hubble.