Cercetătorii tocmai au calculat una dintre cele mai precise estimări ale ratei de expansiune a Universului și, ei bine, se pare că avem în continuare o problemă majoră.
Această nouă valoare nu face decât să adâncească dilema care le dă dureri de cap astronomilor, cunoscută sub numele de „tensiunea Hubble”. Pe scurt: diferite metode de măsurare ne oferă cifre diferite pentru același lucru, iar o nouă metodă independentă tocmai a intrat în scenă confirmând discrepanța.
Știm că Universul se află într-o expansiune accelerată. Viteza acestei expansiuni, descrisă de constanta Hubble, poate fi determinată prin mai multe metode. Una dintre ele se bazează pe fondul cosmic de microunde (CMB) – prima lumină care a călătorit liber prin cosmos la scurt timp după Big Bang. O altă metodă implică măsurarea directă a distanței galaxiilor și a vitezei cu care acestea par să fugă de noi.
În ultimul deceniu, ambele abordări au atins un nivel de precizie incredibil. Există totuși o singură problemă: cele două cifre nu se potrivesc, iar marjele lor de eroare nu se suprapun. Universul, se pare, nu își poate spune povestea coerent.
Arbitrul cosmic: cosmografia cu întârziere temporală
Pentru a încerca să rezolve acest mister, astronomii au apelat la alternative. Una dintre cele mai promițătoare, numită cosmografie cu întârziere temporală, a produs recent un rezultat fascinant care întărește ipoteza că modelul nostru actual ar putea fi incomplet.
La baza acestei abordări stau lentilele gravitaționale. Aceasta este deformarea spațiu-timpului cauzată de galaxiile masive, fenomen prezis de Albert Einstein. Această deformare acționează exact ca o lentilă optică: lumina de la obiectele aflate în spate este curbată, multiplicată și mărită.
În aceste imagini cosmice distorsionate se ascund date prețioase despre realitate. Echipa a folosit unele dintre cele mai puternice telescoape de pe Pământ și din spațiu – inclusiv Telescopul Spațial James Webb (JWST), Keck și Very Large Telescope (VLT) – pentru a le descifra.
„Când o sursă de lumină se află aproape exact în spatele unei galaxii masive din prim-plan (care acționează ca lentilă sau deflector), observatorul poate vedea imagini multiple ale sursei”, a explicat pentru publicația IFLScience coautorul studiului, profesorul Tommaso Treu de la UCLA.
„Imaginile nu ajung toate în același timp la noi, deoarece traiectoriile luminii sunt diferite. Am măsurat întârzierea dintre imagini și, pe baza acesteia, am dedus distanțele dintre noi, lentilă și sursă. Prin măsurarea distanțelor, se poate reconstitui istoria expansiunii Universului și, în cele din urmă, constanta Hubble.”, a mai spus prof. Tommaso Treu.
Este ceva defect în Univers? Bătălia numerelor: 67,4 vs. 72,8
Pentru a înțelege miza, să ne uităm la cifre. Observațiile asupra fondului cosmic de microunde (CMB), realizate de satelitul Planck, plasează valoarea constantei Hubble la 67,4 kilometri pe secundă per megaparsec (un megaparsec înseamnă aproximativ 3,26 milioane de ani-lumină).
Pe de altă parte, măsurătorile locale recente, care folosesc date de la Hubble și JWST asupra stelelor variabile, au obținut o valoare de 72,8 km/s/Mpc. Diferența pare mică, dar în termeni cosmologici este o prăpastie uriașă. Erorile sunt mici și nu se ating.
Și acum, noul rezultat. Valoarea obținută prin cosmografia cu întârziere temporală este de 71,6 km/s/Mpc.
Cu o incertitudine de +3,9 și -3,3, această nouă cifră este în concordanță cu măsurătorile locale (metoda galaxiilor), dar este în conflict cu datele CMB. Deși precizia acestei metode este momentan mai mică decât a celorlalte două, echipa intenționează să o rafineze colectând date de înaltă calitate de la mai multe lentile gravitaționale.
„Tipul de date pe care le-am obținut cu Keck/VLT/JWST sunt esențiale, deoarece ne spun cum se mișcă stelele în lentilă și, astfel, ne ajută să caracterizăm traiectoriile luminii. De fapt, săptămâna viitoare avem o sesiune de observare Keck pentru a face exact acest lucru”, a declarat profesorul Treu.
O criză în cosmologie?
Rezolvarea tensiunii Hubble este fundamentală pentru înțelegerea universului nostru. Există două posibilități: fie unele dintre aceste măsurători (sau toate) subestimează erorile și, de fapt, ele se potrivesc, fie ne confruntăm cu o criză profundă. Dacă datele sunt corecte, înseamnă că există ceva fundamental greșit sau lipsă în modelul nostru standard al universului – o „Nouă Fizică” pe care încă nu o cunoaștem.
„Tensiunea Hubble este, probabil, cea mai importantă problemă deschisă din cosmologie în acest moment și sunt necesare multiple măsurători independente pentru a ne asigura că este într-adevăr un fenomen nou și nu doar o eroare de măsurare. Cosmografia cu întârziere temporală este complet independentă de toate celelalte metode și, prin urmare, este deosebit de valoroasă.”, a concluzionat profesorul Treu.
Studiul a fost publicat în revista Astronomy and Astrophysics.
