Μια από τις πιο ακριβείς μετρήσεις μέχρι σήμερα φέρνει νέα δεδομένα για τη διαστολή του σύμπαντος, αποκαλύπτοντας ρυθμό υψηλότερο από τις προβλέψεις των επιστημόνων. Το φαινόμενο εντείνει το λεγόμενο «Hubble tension» και ανοίγει τη συζήτηση για νέα φυσική, αμφισβητώντας βασικές αρχές της σύγχρονης κοσμολογίας.
Το σύμπαν διαστέλλεται «πολύ πιο γρήγορα» απ’ όσο προβλέπουν τα υπάρχοντα μοντέλα, σύμφωνα με νέα μελέτη που έχει προκαλέσει έντονο προβληματισμό στην επιστημονική κοινότητα.
Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων πραγματοποίησε από τις πιο ακριβείς μετρήσεις μέχρι σήμερα για τον ρυθμό διαστολής του σύμπαντος. Ωστόσο, αντί να καταλήξουν σε μια ξεκάθαρη απάντηση, τα αποτελέσματα τους οδήγησαν σε ακόμη μεγαλύτερη αβεβαιότητα.
Τα ευρήματα υποδεικνύουν ότι ίσως υπάρχει σοβαρό κενό στην κατανόηση που έχουμε σήμερα για το σύμπαν.
Για τις ανάγκες της έρευνας, οι επιστήμονες συνδύασαν διαφορετικές μεθόδους μέτρησης της διαστολής, επιδιώκοντας μεγαλύτερη ακρίβεια. Διαπίστωσαν ότι το σύμπαν επεκτείνεται με ρυθμό περίπου 73,5 χιλιόμετρα το δευτερόλεπτο ανά megaparsec (μονάδα απόστασης που αντιστοιχεί σε 3,26 εκατομμύρια έτη φωτός).
Ο ρυθμός αυτός είναι σημαντικά υψηλότερος από εκείνον που προβλέπουν τα καθιερωμένα κοσμολογικά μοντέλα και, όπως σημειώνουν οι ερευνητές στο περιοδικό Astronomy & Astrophysics, αποτελεί «σημαντική μετατόπιση στην αντίληψη» για το σύμπαν.
Οι επιστήμονες προειδοποιούν ότι τα ευρήματα «ενισχύουν την ανάγκη για νέα φυσική» ή ακόμη και για «ριζική επανεξέταση» των θεωριών για το πρώιμο σύμπαν.
Το «παράδοξο του Χαμπλ»
Παραδοσιακά, η διαστολή του σύμπαντος μετριέται με δύο βασικούς τρόπους:
ο ένας βασίζεται στην παρατήρηση κοντινών άστρων και γαλαξιών για να διαπιστωθεί πόσο γρήγορα απομακρύνονται από τη Γη, ενώ ο άλλος εξετάζει το πρώιμο σύμπαν για να προβλέψει τον σημερινό ρυθμό διαστολής.
Θεωρητικά, οι δύο αυτές μέθοδοι θα έπρεπε να καταλήγουν στο ίδιο αποτέλεσμα. Στην πράξη όμως δεν συμβαίνει αυτό.
Οι υπολογισμοί από το πρώιμο σύμπαν δείχνουν ρυθμό περίπου 67–68 χλμ./δευτερόλεπτο ανά megaparsec, ενώ οι μετρήσεις από κοντινά αντικείμενα ανεβάζουν τον ρυθμό κοντά στα 73.
Αν και η διαφορά φαίνεται μικρή, είναι πολύ μεγαλύτερη από ό,τι μπορεί να εξηγηθεί με στατιστικά σφάλματα. Το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό ως «Hubble tension» και έχει καταγραφεί σε πολλές μελέτες.
Νέα μέθοδος, ίδια αινίγματα
Για να προσεγγίσουν μια πιο ακριβή απάντηση, οι ερευνητές συνδύασαν διαφορετικές τεχνικές σε ένα ενιαίο μοντέλο με την ονομασία «Local Distance Network».
Στην ανάλυση περιλήφθηκαν παρατηρήσεις ερυθρών γιγάντων αστέρων, εκρήξεων υπερκαινοφανών και διαφόρων τύπων γαλαξιών.
Το αποτέλεσμα επιβεβαίωσε με υψηλή ακρίβεια ότι ο ρυθμός διαστολής βρίσκεται πράγματι γύρω στα 73,5 km/s/Mpc.
Ακόμη πιο εντυπωσιακό είναι ότι το αποτέλεσμα παρέμεινε σταθερό ακόμη και όταν αφαιρέθηκαν επιμέρους μέθοδοι από την ανάλυση, γεγονός που αποκλείει προφανή λάθη στις μετρήσεις.
«Η μελέτη ουσιαστικά αποκλείει την πιθανότητα το πρόβλημα να οφείλεται σε ένα μεμονωμένο σφάλμα στις τοπικές μετρήσεις αποστάσεων», σημειώνουν οι ερευνητές.
Νέα φυσική ή κενά στο μοντέλο;
Αν το «παράδοξο του Χαμπλ» είναι πραγματικό, τότε ενδέχεται να υποδεικνύει ότι το καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο είναι ελλιπές.
Οι επιστήμονες εξετάζουν διάφορα ενδεχόμενα: την επίδραση της σκοτεινής ενέργειας, την ύπαρξη άγνωστων σωματιδίων ή ακόμη και τροποποιήσεις στους νόμους της βαρύτητας.
«Το πρόβλημα μπορεί να μην οφείλεται σε λάθος μετρήσεων, αλλά στο γεγονός ότι το μοντέλο του σύμπαντος που χρησιμοποιούμε δεν περιλαμβάνει ένα βασικό στοιχείο», τονίζουν.
Μελλοντικά τηλεσκόπια και παρατηρητήρια αναμένεται να προσφέρουν ακόμη πιο ακριβή δεδομένα, βοηθώντας τους επιστήμονες να διαπιστώσουν αν η ασυμφωνία θα επιλυθεί ή αν θα οδηγήσει σε νέα φυσική.
Από το Big Bang στο πιθανό τέλος
Το σύμπαν, όπως είναι γνωστό, ξεκίνησε από τη Μεγάλη Έκρηξη (Big Bang). Ωστόσο, πρόσφατες θεωρίες προειδοποιούν ότι μπορεί να καταλήξει σε ένα αντίθετο σενάριο: το λεγόμενο «Big Crunch».
Σύμφωνα με αυτή τη θεωρία, η διαστολή θα αντιστραφεί και το σύμπαν θα αρχίσει να καταρρέει στον εαυτό του, έως ότου όλη η ύλη συμπιεστεί σε μια εξαιρετικά πυκνή και θερμή κατάσταση.
Αυτό θα μπορούσε να συμβεί αν η δύναμη της σκοτεινής ενέργειας - που σήμερα επιταχύνει τη διαστολή - τελικά υπερκεραστεί από τη βαρύτητα.
Σε ένα τέτοιο σενάριο, αστέρες και γαλαξίες θα συγκρούονταν, η θερμοκρασία θα εκτοξευόταν και τα άτομα θα διαλύονταν, μέχρι το σύμπαν να μετατραπεί σε μια ενιαία, πύρινη μάζα όπου ύλη, ζωή, χρόνος και χώρος θα εξαφανίζονταν.
Τι είναι η σκοτεινή ενέργεια
Η σκοτεινή ενέργεια είναι ένας όρος που χρησιμοποιούν οι φυσικοί για να περιγράψουν μια άγνωστη δύναμη που επηρεάζει τη συμπεριφορά του σύμπαντος.
Η βαρύτητα τείνει να φέρνει την ύλη πιο κοντά, όμως παρατηρήσεις από το Hubble Space Telescope το 1998 έδειξαν ότι το σύμπαν διαστέλλεται ολοένα και πιο γρήγορα.
Αυτό σημαίνει ότι κάτι -που δεν γνωρίζουμε ακόμη - αντιστρατεύεται τη βαρύτητα και επιταχύνει τη διαστολή.
Όπως εξηγεί η επιστήμονας Kathy Romer, «το σύμπαν όχι μόνο διαστέλλεται, αλλά διαστέλλεται όλο και πιο γρήγορα με την πάροδο του χρόνου», ενώ κανονικά θα περιμέναμε το αντίθετο, δεδομένου ότι έχουν περάσει σχεδόν 14 δισεκατομμύρια χρόνια από τη Μεγάλη Έκρηξη.
