Διεθνής ομάδα αστρονόμων παρουσίασε την πιο ακριβή μέχρι σήμερα μέτρηση της διαστολής του Σύμπαντος, επιβεβαιώνοντας όμως ότι το λεγόμενο «Hubble tension» όχι μόνο δεν λύνεται αλλά γίνεται πιο έντονο
Μια διεθνής ομάδα αστρονόμων παρήγαγε μία από τις πιο ακριβείς μέχρι σήμερα μετρήσεις για το πόσο γρήγορα διαστέλλεται το κοντινό Σύμπαν.
Αντί να επιλύσει μια μακροχρόνια επιστημονική διαμάχη, το νέο αποτέλεσμα εντείνει ένα από τα μεγαλύτερα άλυτα προβλήματα στην κοσμολογία.
Στη συνεργασία συμμετέχει ο John Blakeslee του NSF NOIRLab, το οποίο χρηματοδοτείται από το U.S. National Science Foundation, αξιοποιώντας δεδομένα από τηλεσκόπια σε δύο προγράμματα του NSF NOIRLab.
Δύο ανταγωνιστικοί τρόποι μέτρησης της κοσμικής διαστολής
Οι ερευνητές χρησιμοποιούν παραδοσιακά δύο διαφορετικές μεθόδους για να υπολογίσουν τον ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος.
Η πρώτη βασίζεται σε κοντινά αντικείμενα, μετρώντας αποστάσεις αστέρων και γαλαξιών. Η δεύτερη εξετάζει το πρώιμο Σύμπαν μέσω της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου, ώστε να υπολογίσει ποιος θα έπρεπε να είναι σήμερα ο ρυθμός διαστολής σύμφωνα με το καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο.
Θεωρητικά, οι δύο προσεγγίσεις θα έπρεπε να συμφωνούν. Στην πράξη δεν συμφωνούν.
Οι παρατηρήσεις του τοπικού Σύμπαντος δείχνουν ταχύτερη διαστολή - περίπου 73 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec - ενώ οι εκτιμήσεις από το πρώιμο Σύμπαν δίνουν χαμηλότερες τιμές, περίπου 67 έως 68.
Αν και η διαφορά φαίνεται μικρή, είναι αρκετά μεγάλη ώστε να μην εξηγείται από τυχαίο σφάλμα. Αυτή η ασυμφωνία είναι γνωστή ως «Hubble tension» και έχει επιβεβαιωθεί από πολλές ανεξάρτητες μελέτες.
Ενοποιημένο πλαίσιο αυξάνει την ακρίβεια
Για να βελτιώσουν τη μέτρηση, οι επιστήμονες συνδύασαν δεκαετίες παρατηρήσεων σε ένα ενιαίο σύστημα.
Η προσπάθεια, υπό την καθοδήγηση της H0 Distance Network (H0DN) Collaboration, παρήγαγε την πιο ακριβή άμεση μέτρηση του ρυθμού διαστολής.
Σε δημοσίευση στο περιοδικό Astronomy & Astrophysics στις 10 Απριλίου, η ομάδα αναφέρει σταθερά του Hubble ίση με 73,50 ± 0,81 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec, με ακρίβεια λίγο πάνω από 1%.
Συνεισφορά από παρατηρητήρια NSF NOIRLab
Το NSF NOIRLab διαδραμάτισε βασικό ρόλο, παρέχοντας τόσο δεδομένα όσο και τεχνογνωσία.
Ο John Blakeslee, διευθυντής ερευνών και επιστημονικών υπηρεσιών του NSF NOIRLab, συμμετείχε στη συνεργασία.
Η ανάλυση περιλαμβάνει δεδομένα από το Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) στη Χιλή και το Kitt Peak National Observatory (KPNO) στην Arizona, τα οποία συνδυάστηκαν με δεδομένα από άλλα επίγεια και διαστημικά παρατηρητήρια.
Δημιουργία «δικτύου αποστάσεων» στο Σύμπαν
Αντί να βασιστούν σε μία μόνο τεχνική, οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα «δίκτυο αποστάσεων» που συνδέει πολλές ανεξάρτητες μεθόδους: μεταβλητούς αστέρες Cepheid, ερυθρούς γίγαντες, υπερκαινοφανείς Type Ia και συγκεκριμένους τύπους γαλαξιών.
Το δίκτυο αυτό επιτρέπει διασταυρούμενο έλεγχο των αποτελεσμάτων. Ακόμη και όταν αφαιρούνται μεμονωμένες μέθοδοι, το αποτέλεσμα παραμένει σταθερό, γεγονός που υποδεικνύει ότι η μέτρηση είναι αξιόπιστη.
Οι ερευνητές καταλήγουν ότι η ασυμφωνία πιθανότατα δεν οφείλεται σε απλό σφάλμα παρατήρησης, αλλά ίσως υποδεικνύει νέα φυσική πέρα από το καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο — όπως άγνωστα σωματίδια, ιδιότητες της σκοτεινής ενέργειας ή τροποποιήσεις στη βαρύτητα.
Τι σημαίνει για την κοσμολογία
Το “Hubble tension” μπορεί να δείχνει ότι το μοντέλο που περιγράφει την εξέλιξη του Σύμπαντος από τη Μεγάλη Έκρηξη ίσως είναι ελλιπές.
Αν ισχύει, τότε η τρέχουσα θεωρία της κοσμολογίας ίσως χρειάζεται θεμελιώδη αναθεώρηση.
Το νέο «δίκτυο αποστάσεων» αποτελεί βάση για μελλοντικές μετρήσεις. Με επόμενα παρατηρητήρια και πιο ακριβή δεδομένα, οι επιστήμονες θα προσπαθήσουν να διαπιστώσουν αν η απόκλιση θα λυθεί ή αν αποτελεί πραγματική ένδειξη νέας φυσικής.
www.bankingnews.gr
Αντί να επιλύσει μια μακροχρόνια επιστημονική διαμάχη, το νέο αποτέλεσμα εντείνει ένα από τα μεγαλύτερα άλυτα προβλήματα στην κοσμολογία.
Στη συνεργασία συμμετέχει ο John Blakeslee του NSF NOIRLab, το οποίο χρηματοδοτείται από το U.S. National Science Foundation, αξιοποιώντας δεδομένα από τηλεσκόπια σε δύο προγράμματα του NSF NOIRLab.
Δύο ανταγωνιστικοί τρόποι μέτρησης της κοσμικής διαστολής
Οι ερευνητές χρησιμοποιούν παραδοσιακά δύο διαφορετικές μεθόδους για να υπολογίσουν τον ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος.
Η πρώτη βασίζεται σε κοντινά αντικείμενα, μετρώντας αποστάσεις αστέρων και γαλαξιών. Η δεύτερη εξετάζει το πρώιμο Σύμπαν μέσω της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου, ώστε να υπολογίσει ποιος θα έπρεπε να είναι σήμερα ο ρυθμός διαστολής σύμφωνα με το καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο.
Θεωρητικά, οι δύο προσεγγίσεις θα έπρεπε να συμφωνούν. Στην πράξη δεν συμφωνούν.
Οι παρατηρήσεις του τοπικού Σύμπαντος δείχνουν ταχύτερη διαστολή - περίπου 73 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec - ενώ οι εκτιμήσεις από το πρώιμο Σύμπαν δίνουν χαμηλότερες τιμές, περίπου 67 έως 68.
Αν και η διαφορά φαίνεται μικρή, είναι αρκετά μεγάλη ώστε να μην εξηγείται από τυχαίο σφάλμα. Αυτή η ασυμφωνία είναι γνωστή ως «Hubble tension» και έχει επιβεβαιωθεί από πολλές ανεξάρτητες μελέτες.
Ενοποιημένο πλαίσιο αυξάνει την ακρίβεια
Για να βελτιώσουν τη μέτρηση, οι επιστήμονες συνδύασαν δεκαετίες παρατηρήσεων σε ένα ενιαίο σύστημα.
Η προσπάθεια, υπό την καθοδήγηση της H0 Distance Network (H0DN) Collaboration, παρήγαγε την πιο ακριβή άμεση μέτρηση του ρυθμού διαστολής.
Σε δημοσίευση στο περιοδικό Astronomy & Astrophysics στις 10 Απριλίου, η ομάδα αναφέρει σταθερά του Hubble ίση με 73,50 ± 0,81 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο ανά megaparsec, με ακρίβεια λίγο πάνω από 1%.
Συνεισφορά από παρατηρητήρια NSF NOIRLab
Το NSF NOIRLab διαδραμάτισε βασικό ρόλο, παρέχοντας τόσο δεδομένα όσο και τεχνογνωσία.
Ο John Blakeslee, διευθυντής ερευνών και επιστημονικών υπηρεσιών του NSF NOIRLab, συμμετείχε στη συνεργασία.
Η ανάλυση περιλαμβάνει δεδομένα από το Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO) στη Χιλή και το Kitt Peak National Observatory (KPNO) στην Arizona, τα οποία συνδυάστηκαν με δεδομένα από άλλα επίγεια και διαστημικά παρατηρητήρια.
Δημιουργία «δικτύου αποστάσεων» στο Σύμπαν
Αντί να βασιστούν σε μία μόνο τεχνική, οι επιστήμονες δημιούργησαν ένα «δίκτυο αποστάσεων» που συνδέει πολλές ανεξάρτητες μεθόδους: μεταβλητούς αστέρες Cepheid, ερυθρούς γίγαντες, υπερκαινοφανείς Type Ia και συγκεκριμένους τύπους γαλαξιών.
Το δίκτυο αυτό επιτρέπει διασταυρούμενο έλεγχο των αποτελεσμάτων. Ακόμη και όταν αφαιρούνται μεμονωμένες μέθοδοι, το αποτέλεσμα παραμένει σταθερό, γεγονός που υποδεικνύει ότι η μέτρηση είναι αξιόπιστη.
Οι ερευνητές καταλήγουν ότι η ασυμφωνία πιθανότατα δεν οφείλεται σε απλό σφάλμα παρατήρησης, αλλά ίσως υποδεικνύει νέα φυσική πέρα από το καθιερωμένο κοσμολογικό μοντέλο — όπως άγνωστα σωματίδια, ιδιότητες της σκοτεινής ενέργειας ή τροποποιήσεις στη βαρύτητα.
Τι σημαίνει για την κοσμολογία
Το “Hubble tension” μπορεί να δείχνει ότι το μοντέλο που περιγράφει την εξέλιξη του Σύμπαντος από τη Μεγάλη Έκρηξη ίσως είναι ελλιπές.
Αν ισχύει, τότε η τρέχουσα θεωρία της κοσμολογίας ίσως χρειάζεται θεμελιώδη αναθεώρηση.
Το νέο «δίκτυο αποστάσεων» αποτελεί βάση για μελλοντικές μετρήσεις. Με επόμενα παρατηρητήρια και πιο ακριβή δεδομένα, οι επιστήμονες θα προσπαθήσουν να διαπιστώσουν αν η απόκλιση θα λυθεί ή αν αποτελεί πραγματική ένδειξη νέας φυσικής.
www.bankingnews.gr
Σχόλια αναγνωστών