WZ czego zbudowany jest wszechświat i jak szybko się rozszerza? Międzynarodowy zespół badawczy opracował jak dotąd najdokładniejsze odpowiedzi na te pytania. W tym celu astronomowie przeanalizowali dane z ponad 1500 rozbłysków gwiazd w odległości do 10,7 miliarda lat świetlnych. Problem: Wyznaczona w ten sposób prędkość kosmicznej ekspansji stoi w sprzeczności z wartością wyznaczoną inną metodą. Naukowcy piszą, że wskazuje to na istnienie nieznanego wcześniej zjawiska fizycznego w młodym wszechświecie w Czasopiśmie Astrofizycznym.
W ramach projektu Pantheon+ zespół badał jasność gwiezdnych eksplozji określonego typu w czasie zebrane i ocenione. Kiedy gwiazda taka jak nasze Słońce całkowicie zużywa energię jądrową, staje się białym karłem. Tylko mniej więcej wielkości Ziemi pozostałości gwiazd powoli ochładzały się przez miliardy lat. Jeśli jednak taki biały karzeł utworzy układ podwójny z drugą dużą gwiazdą, może wyrwać z niego materię – głównie gazowy wodór.
W końcu biały karzeł zgromadzi tyle świeżego wodoru, że nastąpi eksplozja termojądrowa – supernowa typu I. Wybuchy te mają wielką wartość dla astronomów, ponieważ wszystkie świecą z taką samą jasnością. Zatem to, jak jasna jest ta supernowa na ziemskim niebie, zależy tylko od jej odległości. Na podstawie obserwowanej jasności gwiezdnej eksplozji astronomowie mogą obliczyć odległość supernowej.
Uzbrojeni w tę kosmiczną skalę, badacze nieba mogą określić, z czego zbudowany jest wszechświat i jak szybko się rozszerza, obserwując kilka supernowych w różnych odległościach. Przede wszystkim dane z Panteonu+ potwierdzają wcześniejszy model kosmologiczny z bezprecedensową dokładnością: pytanie, które gwiazdy, planety, a także my, ludzie, stanowimy tylko maleńki ułamek około pięciu procent wszechświata. Ciemna materia i ciemna energia dominują we wszechświecie.
Ciemna materia stanowi około 29 procent wszechświata i zapewnia, że galaktyki i gromady galaktyk są utrzymywane razem przez grawitację – sama widzialna normalna materia nie wystarczyłaby do tego. Bez ciemnej materii gwiazdy, planety i jakiekolwiek życie we wszechświecie nie istniałyby. Naukowcy podejrzewają, że ciemna materia składa się z nieznanych wcześniej cząstek. Jednak wszystkie dotychczasowe próby śledzenia takich cząstek nie powiodły się.
Kosmiczna ekspansja przyspiesza
Ciemna energia jest bardziej tajemnicza. Wszechświat powstał 13,8 miliarda lat temu wraz z Wielkim Wybuchem i od tego czasu rozszerza się. Ta kosmiczna ekspansja musi być powoli spowalniana przez przyciąganie materii. W rzeczywistości jest odwrotnie: przyspiesza. Badacze traktują jako przyczynę rodzaj energii wewnętrznej pomieszczenia. Dane Pantheon+ pokazują teraz, że ta ciemna energia mogła nie zmieniać się w historii kosmosu, jest stała.
Odpowiedź Pantheon+ na pytanie, jak szybko rozszerza się dziś wszechświat, jest wybuchowa. Astronomowie opisują tempo ekspansji za pomocą stałej Hubble’a, nazwanej na cześć Edwina Hubble’a, odkrywcy kosmicznej ekspansji. Pantheon+ podaje wartość 73,4 dla stałej Hubble’a z niepewnością wynoszącą zaledwie 1,3 procent.
Istnieje jednak druga niezależna metoda wyznaczania stałej Hubble’a. Opiera się na szczegółowym badaniu kosmicznego promieniowania tła – rodzaju echa promieniowania z Wielkiego Wybuchu – i daje wartość 67,4 z niepewnością 0,7 procent. Wartości liczbowe wskazują kilometry na sekundę, ponieważ odległość między dwoma obiektami o 3,26 miliona lat świetlnych każdy – jeden megaparsek – rośnie od siebie.
Różnica między tymi dwiema wartościami nazywana jest napięciem Hubble’a. Na razie badacze wciąż mają nadzieję, że różnica okaże się po prostu błędem statystycznym. Jednak dzięki nowym danym z Pantheon+ prawdopodobieństwo tego spadło znacznie poniżej jednej dziesięciotysięcznej procenta.
„Mieliśmy nadzieję znaleźć możliwe rozwiązanie naszego problemu z danymi” Współautor Dillon Pruitt mówi: Z Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, USA. „Zamiast tego musimy zignorować wiele pozostałych wyjaśnień, a różnice są poważniejsze niż kiedykolwiek”. Wysiłek Hubble’a wskazuje na nową fizykę w młodym wszechświecie — a teraz istnieje wiele rozważań teoretycznych. „Ale te teorie nie przetrwały jeszcze procesu naukowego” — więc można je zweryfikować za pomocą większej liczby danych obserwacyjnych, mówi Pruitt.
„Aha! Dziesięć minut codziennej wiedzy” to podcast wiedzy WELT. W każdy wtorek i czwartek odpowiadamy na codzienne pytania naukowe. Subskrybuj podcast na spotifyA Podcast AppleA DeezerA amazonka muzyka Lub bezpośrednio przez kanał RSS.
