Expanze rozpínání vesmíru je mnohem rychlejší, než ukazují modely

Že se vesmír rozpíná zjistil Edwin Hubble už v roce 1929. Nyní je stanovení rychlosti rozpínání vesmíru, známé jako Hubbleova konstanta.

Nové měření potvrzuje to, co ukázaly předchozí výsledky, které byly hodně diskutované. Vesmír se rozšiřuje rychleji, než předpovídají teoretické modely a rychleji, než lze vysvětlit naším současným chápáním fyziky. Tento rozpor mezi modelem a skutečnými daty se stal známým jako Hubbleovo napětí.

„Napětí se nyní mění v krizi,“ řekl Dan Scolnic, který vedl výzkumný tým.

Scolnic, docent fyziky Dukeovy univerzity, to vysvětluje tak, že se snaží sestavit graf růstu vesmíru. Víme, jakou velikost měl při velkém třesku, ale jak se dostal do velikosti, jaká je nyní? V jeho analogii představuje vzdálený vesmír obrázek dítěte, jako prvotní semena galaxií. Aktuální záběr vesmíru představuje místní vesmír, který obsahuje Mléčnou dráhu a její sousedy. Problém je, že věci spolu nesouvisí.

„To nám v určitém ohledu říká, že náš model kosmologie může být narušen,“ řekl Scolnic.

Měření vesmíru vyžaduje kosmický žebřík, což je posloupnost metod používaných k měření vzdáleností k nebeským objektům, přičemž každá metoda neboli „příčka“ se při kalibraci spoléhá na předchozí.

Žebřík používaný Scolnicem byl vytvořený samostatným týmem s využitím dat z Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), který každou noc pozoruje více než 100 000 galaxií ze svého výhodného místa na Kitt Peakz Národní observatoře.

Scolnic rozpoznal, že tento žebřík by mohl být ukotvený blíže k Zemi s přesnější vzdáleností ke kupě Coma, jedné z galaxií,které jsou nám nejblíže.

„Spolupráce DESI udělala opravdu nejtěžší část, jejich žebříčku chyběla první příčka. Věděl jsem, jak to získat a věděl jsem, že nám to poskytne jedno z nejpřesnějších měření Hubbleovy konstanty, jaké jsme mohli získat, takže když vyšel jejich papír, nechal jsem úplně všechno a pracoval jsem na tom nepřetržitě,“ řekl Scolnic.

K získání přesné vzdálenosti ke shluku Coma Scolnic a jeho spolupracovníci použili světelné křivky z 12 supernov typu Ia (závěrečné vývojové stádium těsné dvojhvězdy) v kupě. Stejně jako svíčky osvětlující temnou cestu mají supernovy typu Ia předvídatelnou svítivost, která koreluje s jejich vzdáleností, což z nich dělá spolehlivé objekty pro výpočty vzdálenosti.

Tým dorazil do vzdálenosti asi 320 milionů světelných let, téměř do středu rozsahu hlášených vzdáleností během 40 let předchozích studií, což je známka jeho přesnosti.

„Toto měření není ovlivněno tím, jak si myslíme, že příběh Hubbleova napětí skončí. Tento shluk je na našem dvorku, byl změřen dlouho předtím, než někdo věděl, jak důležité to bude,“ řekl Scolnic.

Díky tomuto vysoce přesnému měření jako první příčky tým zkalibroval zbytek žebříku kosmické vzdálenosti. Dospěli k hodnotě Hubbleovy konstanty 76,5 kilometrů za sekundu za megaparsek, což v podstatě znamená, že se místní vesmír rozpíná o 76,5 kilometrů za sekundu rychleji každých 3,26 milionů světelných let.

Tato hodnota odpovídá existujícím měřením rychlosti expanze místního vesmíru. Stejně jako všechna tato měření je však v rozporu s měřeními Hubbleovy konstanty pomocí předpovědí ze vzdáleného vesmíru. Jinými slovy: odpovídá rychlosti rozpínání vesmíru, jak ji nedávno změřily jiné týmy, ale ne tak, jak to předpovídá naše současné chápání fyziky. Dlouhodobá otázka zní: Je chyba v měřeních nebo v modelech?

Měření publikované v časopise Astrophysical Journal poskytují ještě silnější podporu rychlejšího tempa expanze.

Zdroj: EurekAlert, Vědecká studie byla publikovaná Astrophysical Journal Letters