Când cumpărați prin link-uri de pe articolele noastre, Future și partenerii săi de sindicat pot câștiga un comision.
Noi cercetări sugerează că o disparitate îngrijorătoare în rata de expansiune a universului, cunoscută sub numele de constanta Hubble, poate apărea din faptul că Pământul se află într-o regiune vastă subdensă a cosmosului.
Problema a ajuns să fie cunoscută sub numele de „tensiunea Hubble”. Ea decurge din faptul că există două moduri de a calcula constanta Hubble la vârsta actuală a universului, dar aceste metode nu sunt de acord.
Echipa din spatele acestei cercetări sugerează că această problemă apare din faptul că galaxia noastră, Calea Lactee, se află într-o regiune subdensă sau „supervid”. Asta ar însemna că spațiul ar fi apărea pentru a se extinde mai repede în această „bulă Hubble”, cunoscută oficial sub numele de supervidul Keenan-Barger-Cowie (KBC) (denumit și „gaura locală”), deformând astfel observațiile noastre.
„Vidurile sunt regiuni ale universului în care densitatea este sub medie”, a declarat Indranil Banik, membru al echipei și cosmolog la Universitatea Saint Andrews, pentru Space.com. „Supervoizii sunt goluri mai mari de aproximativ 300 de milioane de ani-lumină”.
Ce este un supervoid?
Universul se extinde într-un ritm incredibil de rapid, dar deși naveta la locul de muncă poate pare pentru a deveni mai lung în fiecare zi, acesta este doar un factor vizibil la scară cosmică vastă.
Aceasta înseamnă că constanta Hubble măsoară viteza cu care galaxiile îndepărtate se îndepărtează unele de altele.
Acest lucru poate părea inițial să facă din discrepanța ratelor constantei Hubble o problemă mai puțin presantă. La urma urmei, nu afectează cât de departe trebuie să ajungi pentru cafeaua de dimineață.
Problema este că nu înțelege cât de repede se extinde universul, cosmologii nu pot înțelege cum a evoluat cosmosul, iar cel mai bun model al nostru al acestei evoluții, Lambda Cold Dark Matter (Lambda CDM) sau „modelul standard al cosmologiei”, lipsește. ceva.
Deci, tensiunea Hubble nu este, fără îndoială, ceva ce oamenii de știință pot rezolva sau ignora.
Cel mai mare supravidul cunoscut din univers este supervidul Eridanus, care are o lățime de 1,8 miliarde de ani lumină, dar nici supervidul KBC nu este rătăcit în departamentul de dimensiune.
„Supervidul KBC este o regiune care este cu aproximativ 20% mai puțin densă decât media cosmică, centrată aproximativ acolo unde ne aflăm și extinzându-se până la aproximativ un miliard de ani lumină”, a spus Banik. „De obicei, atunci când oamenii măsoară constanta Hubble folosind distanțe și deplasări către roșu, ei nu merg prea departe, deoarece rata de expansiune a universului s-a schimbat în timp.
„Aceasta înseamnă că oamenii de obicei nu privesc dincolo de aproximativ 2 miliarde de ani lumină. Dar asta ar însemna că observațiile sunt în golul KBC”.
De ce observațiile în cadrul superviului KBC ar face o diferență suficientă pentru constanta Hubble pentru a da naștere tensiunii Hubble?
Care este tensiunea Hubble?
Există două moduri de a calcula tensiunea Hubble; haideți să le numim „observare” și „teorie” (deși acest lucru este cu adevărat simplificat).
Pornind de la metoda teoriei, oamenii de știință fac observații despre o „fosilă cosmică” numită fundalul cosmic cu microunde (CMB). Prima lumină care a traversat cosmosul, CMB, este un câmp de radiații care umple aproape uniform și uniform întregul univers.
Oamenii de știință avansează apoi ceasul pe cosmos, modelând evoluția acestuia folosind ca șablon Lambda CDM. Acest lucru le oferă o valoare pentru ziua curentă pentru constanta Hubble.
În metoda „observării”, oamenii de știință folosesc date astronomice pentru a măsura distanțe până la galaxiile care găzduiesc supernove de tip Ia sau stele variabile, două exemple de obiecte pe care astronomii le numesc „lumânări standard”.
Ei pot calcula apoi cât de repede se retrag aceste galaxii examinând schimbarea lungimilor de undă ale luminii de la aceste corpuri sau „deplasarea spre roșu”. Cu cât este mai mare deplasarea către roșu, cu atât o galaxie se îndepărtează mai repede de noi, iar constanta Hubble poate fi calculată din aceasta.
„În cazul universului târziu, principalul lucru de reținut este că, pe măsură ce privești mai departe, te uiți mai departe în timp”, a spus Banik. „Fotonii care călătoresc de mai mult timp sunt întinși mai mult din cauza expansiunii cosmice”.
Problema este că această metodă de observare oferă o valoare Hubble constantă care este mai mare decât valoarea obținută prin extrapolarea înainte cu Lambda CDM.
„Metoda teoriei” oferă o valoare pentru constanta Hubble de aproximativ 152.000 de mile pe oră per megaparsec (68 de kilometri pe secundă per megaparsec, sau Mpc), în timp ce „metoda de observare” oferă în mod regulat o valoare mai mare, între 157.000 de mile pe oră pe Mpc până la 170.000 mph per Mpc (70 până la 76 km/s/Mpc), în funcție de ce se folosesc observatii.
Un Mpc este echivalent cu 3,26 de ani lumină sau 5,8 trilioane de mile (9,4 trilioane de kilometri), așa că tensiunea Hubble este în mod clar o discrepanță uriașă.
„Observațiile tardive ale Universului ne spun că rata de expansiune este cu 10% mai rapidă decât dacă am folosi Lambda CDM pentru a extrapola până astăzi, din ceea ce era universul la epoca CMB”, a spus Banik. „Nu este o descoperire pe care oamenii au vrut să o facă, că cea mai bună teorie a noastră despre cosmologie este greșită.
„Asta este o problemă, dar naturii nu-i pasă de teoriile noastre!”
Banik și colegii cred că tensiunea Hubble apare din faptul că universul pare să se extindă mai repede în supravidul KBC.
„Poți să te gândești la un supervid ca la un univers omogen plus o masă negativă concentrată”, a spus Banik. „Acest lucru are un efect gravitațional respingător, care poate ridica deplasările către roșu ale galaxiilor dincolo de aceea datorită expansiunii cosmice.”
Acest lucru face o diferență deoarece metoda teoriei face o medie a constantei Hubble pe întreg universul, în timp ce metoda de observație o calculează doar în interiorul supraviului KBC. Astfel, în cadrul acestui „Bubble Hubble”, avem o perspectivă distorsionată și părtinitoare.
„Acest lucru ar face ca universul să pară la nivel local că se extinde mai repede decât este de fapt, ceea ce, la rândul său, ar putea rezolva tensiunea Hubble”.
Povești similare:
— Telescopul spațial James Webb spionează un comportament al stelelor nemaivăzut până acum în nebuloasa îndepărtată (video, fotografie)
— „Înțelegerea noastră despre univers poate fi incompletă”: datele telescopului spațial James Webb sugerează că avem nevoie de o „nouă caracteristică cosmică” pentru a explica totul
— Telescopul spațial James Webb își imaginează direct cea mai rece exoplanetă țintă de până acum
Interesant este că echipa nici măcar nu se gândea la tensiunea Hubble când a început să investigheze supervidul KBC. Ceea ce doreau de fapt să știe a fost dacă în Lambda CDM apar astfel de supraviduri.
„Atunci am realizat că, dacă te afli în vid, ai crede că universul se extinde mai repede decât este în realitate”, a explicat Banik. „Așadar, tot atunci am realizat că acest lucru ar putea rezolva tensiunea Hubble”.
În ceea ce privește descoperirea dacă supervidii precum „gaura locală” sunt posibile în CDM-ul Lambda, Banik a spus că echipa a descoperit că un vid atât de mare și profund nu poate apărea în modelul standard de cosmologie, cel puțin așa cum este în prezent.
Banik a prezis că rezoluția tensiunii Hubble ar putea fi livrată încă din 2030. Cu toate acestea, pentru ca acest lucru să se întâmple, el a spus că oamenii de știință trebuie să accepte că universul are mai multă structură decât se aștepta în modelul cosmologic standard.
„A ști care aspect al cosmologiei standard trebuie revizuit pentru a rezolva tensiunea Hubble va fi o mare ușurare. De fapt, pentru a-l rezolva va fi nevoie de o teorie mai profundă”, a concluzionat Banik. „Părerea mea este că tensiunea Hubble va fi rezolvată în zece ani.
„Cu toate acestea, dacă mă înșel cu privire la ceea ce cauzează tensiunea Hubble, atunci rezolvarea acesteia nu este absolut la orizont, deoarece nu există o teorie bună, în concordanță cu alte constrângeri importante, cum ar fi vârstele celor mai vechi stele.”
Cercetarea echipei este publicată în revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.