Starodavna svetloba iz Velikega poka je razkrila natančno novo oceno starosti vesolja: 13,77 milijarde let. Gor ali dol 40 milijonov let.
Nova ocena, ki temelji na podatkih iz množice teleskopov iz Čilske puščave Atacama, je tudi ena od najpomembnejših nesoglasij v astrofiziki:
Kako hitro se vesolje širi?
Tu nastane težava: Fiziki morajo razumeti hitrost širjenja vesolja, da bi imeli kakršno koli idejo o preučevanju kozmologije – znanosti o preteklosti, sedanjosti in prihodnosti celotnega vesolja. Vedo, da skrivnostna snov, imenovana temna energija, povzroča, da se vesolje širi (z vedno večjo hitrostjo) v vse smeri. Toda ko astronomi teleskope usmerijo v vesolje, da izmerijo Hubblovo konstanto (H0) – število, ki opisuje, kako hitro se vesolje širi na različnih razdaljah od nas ali drugih točk – dobijo številke, ki med seboj niso skladne, če uporabljajo različne metode merjenja.
Prva metoda temelji na meritvah hitrosti oddaljevanja bližnjih galaksij od Rimske ceste. Ta ustvari eno H0. Druga metoda temelji na preučevanju najstarejše svetlobe v vesolju ali kozmičnega mikrovalovnega ozadja (CMB), ustvari drugačno H0. To nesoglasje bega znanstvenike, da se sprašujejo, ali obstajajo pomembne luknje v njihovih meritvah ali teorijah.
Novi rezultati kažejo, da z meritvami CMB ni bilo nobenih napak
»Ugotavljamo, da je stopnja širjenja točna na podlagi ocene ekipe, ki je delala s podatki satelita Planck. To nam daje več zaupanja v meritve najstarejše svetlobe vesolja.« v izjavi zapisal astrofizik univerze Cornell Steve Choi, glavni avtor enega od dveh novih prispevkov.
Podatki s satelita Planck, objavljeni leta 2018, so dali doslej najpomembnejše meritve CMB. Z izjemno natančnostjo so pokazali, kako močno se CMB meritve H0 ne strinjajo z meritvami, ki temeljijo na gibanju bližnjih galaksij.
Ti novi rezultati so preračunali meritev CMB iz ničle s povsem drugačnim naborom teleskopskih podatkov in izračunov ter dosegli zelo podobne rezultate. To ne dokazuje, da je meritev H0 v CMB pravilna. Še vedno lahko obstaja težava s fizikalnimi teorijami, ki se uporabljajo za izračune, vendar vse kaže na to, da na tej strani nesoglasja ni nobenih napak v meritvah.
CMB – relikvija časa izpred zvezd in galaksij
Raziskovalci so se opirali tudi na podatke iz kozmološkega teleskopa Atacama (CTA) iz Čilske puščave. Tam so med različnimi deli CMB opazili manjše razlike – za katere se zdi, da imajo različne ravni energije v različnih delih neba. CMB se je oblikoval, ko se je vesolje ohladilo po Velikem poku in je v vesolju v prostoru zaznavno kot mikrovalovni sijaj. V daljavo sega več kot 13 milijard svetlobnih let, relikvija časa, preden so nastale zvezde in galaksije.
S kombiniranjem teorij o tem, kako se je oblikoval CMB z natančnimi meritvami njegovih nihanj, lahko fiziki ugotovijo, kako hitro se je vesolje v tistem trenutku širilo. Ti podatki se lahko nato uporabijo za izračun H0.
ACT je med letoma 2013 in 2016 metodično pregledal polovico neba in se posebej osredotočil na mikrovalovno svetlobo. Nato so raziskovalci leta čistili in analizirali podatke s pomočjo superračunalnikov, odstranjevali druge mikrovalovne vire, ki niso del CMB in sestavili celoten zemljevid CMB. Ves čas so se »slepili« o posledicah svojega dela, so zapisali v svojih prispevkih, kar pomeni, da niso gledali, kako so njihove odločitve vplivale na ocene H0 do samega konca. Šele ko je bil CMB zemljevid popoln, so ga raziskovalci uporabili za izračun H0.
Še vedno je mogoče, da je kakšna napaka v teh teorijah zmedla izračun
Novi zemljevid CMB je ponudil tudi novo merilo razdalje med Zemljo in CMB. Ta razdalja v kombinaciji z novim merjenjem hitrosti širjenja vesolja je omogočila natančen izračun starosti vesolja.
»Nisem imel posebne preference do neke posebne vrednosti – tako ali drugače bo zanimivo,« je dejal Choi.
Še en pristop k izračunu H0 temelji na pulzirajočih zvezdah, znanih kot cefeidi, ki prebivajo v oddaljenih galaksijah in redno pulzirajo. Ta časovno pulzirajoči raziskovalci omogočajo natančno izračunavanje njihovega gibanja in oddaljenosti od Zemlje. S temi neposrednimi meritvami hitrosti, je precej enostavno, da pridete do meritve H0. Ni zapletenih kozmoloških teorij. Nekateri znanstveniki so predlagali, da je naše vesoljsko območje samo čudno prazno in ni reprezentativno za celotno vesolje. Možno je celo, da obstajajo težave z meritvami cefeidov in da te kozmične merilne palice ne delujejo tako, kot pričakujejo fiziki.
Pravi H0 za zdaj ostaja skrivnost. Toda CMB raziskovalci imajo več streliva na svoji strani argumenta.
Oba nova dokumenta, ki opisujeta novo analizo, sta bila objavljena 14. julija v arhivu arXiv in poslana v formalni pregled stroke.
Novinar
