Kažkas ne visai teisinga visatoje. Bent jau remdamiesi viskuo, ką fizikai žino iki šiol. Žvaigždės, galaktikos, juodosios skylės ir visi kiti dangaus objektai bėgant laikui vis labiau nutolsta vienas nuo kito. Ankstesni matavimai mūsų vietinėje visatos kaimynystėje parodė, kad Visata sprogsta į išorę greičiau nei buvo pradžioje. Remiantis geriausiu mokslininkų visatos aprašymu, taip neturėtų būti.
Jei jų vertės, žinomos kaip Hablo konstanta, matavimai yra teisingi, tai reiškia, kad dabartiniame modelyje trūksta esminės naujos fizikos, tokios kaip nepastebimos pagrindinės dalelės, ar kažkas keisto vyksta su paslaptingąja medžiaga, vadinama tamsiąja energija.
Dabar naujame tyrime, paskelbtame sausio 22 d. Žurnale „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“, mokslininkai Hablo konstantą išmatavo visiškai nauju būdu, patvirtindami, kad iš tikrųjų visata dabar plečiasi greičiau, nei buvo savo ankstyvos dienos.
"Kažkas įdomaus vyksta"
Norėdami paaiškinti, kaip Visata nuėjo nuo mažo, karšto, tankaus sriubos plazmos pluošto iki plataus, kurį šiandien matome, mokslininkai pasiūlė tai, kas žinoma kaip „Lambda Cold Dark Matter“ (LCDM) modelis. Šis modelis riboja tamsiosios medžiagos savybes - medžiagą, kuri traukiasi gravitaciniu būdu, tačiau neišskiria nei šviesos, nei tamsiosios energijos, kuri, atrodo, priešinasi gravitacijai. LCDM gali sėkmingai atkartoti galaktikų struktūrą ir kosminių mikrobangų foną - pirmąją Visatos šviesą -, taip pat vandenilio ir helio kiekį visatoje. Bet tai negali paaiškinti, kodėl Visata plečiasi greičiau nei ji anksti.
Tai reiškia, kad arba LCDM modelis yra neteisingas, arba yra išmatuoti išplėtimo greičiai.
Naujuoju metodu siekiama galutinai išspręsti diskusijas dėl plėtros tempo, - „Live Science“ pasakojo Simonas Birreras, Kalifornijos universiteto, Los Andželo tyrėjas, ir pagrindinis naujojo tyrimo autorius. Iki šiol nauji, nepriklausomi matavimai patvirtina neatitikimą, todėl galima manyti, kad gali prireikti naujos fizikos.
Norėdami nagą nustatyti Hablo konstantą, mokslininkai anksčiau taikė keletą skirtingų metodų. Kai kurie vietinėje visatoje (netoliese esančioje Visatos dalyje) naudojo supernovas, o kiti rėmėsi cefeidais arba žvaigždžių tipais, kurie pulsuoja ir reguliariai mirga ryškumu. Dar kiti tyrė kosminę foninę radiaciją.
Naujuose tyrimuose buvo naudojama technika, į kurią įtraukta kvazarų - ypač ryškių galaktikų, kurias maitina didžiulės juodosios skylės - šviesa, bandant nutraukti kaklaraištį.
"Nesvarbu, koks kruopštus eksperimentas yra, visada gali būti tam tikrų efektų, kurie yra įmontuoti į įrankius, kuriuos jie naudoja matavimui atlikti. Taigi, kai grupė ateina kartu ir naudoja visiškai kitokį įrankių rinkinį ... ir gauna tą patį atsakymą, tada jūs gana greitai galite padaryti išvadą, kad tas atsakymas nėra kažkokio rimto metodų poveikio rezultatas “, - sakė Adamas Riessas, Nobelio premijos laureatas ir Kosminio teleskopo mokslo instituto bei Johns Hopkins universiteto tyrėjas. „Manau, kad auga mūsų pasitikėjimas savimi, kad vyksta kažkas tikrai įdomaus“, - „Live Science“ pasakojo tyrime nedalyvavęs Riessas.
Matydamas dvigubą
Štai kaip ši technika veikė: Kai šviesa iš kvazaro praeina tarpinę galaktiką, gravitacija iš galaktikos sukelia šviesai „gravitacinį lenkimą“ prieš pataikant į Žemę. Galaktika veikė kaip objektyvas, kad iškraipytų kvazaro šviesą į kelias kopijas - dažniausiai dvi ar keturias, atsižvelgiant į kvazarų išsidėstymą galaktikos atžvilgiu. Kiekvienas iš šių egzempliorių keliavo šiek tiek skirtingu keliu aplink galaktiką.
Kvazarai paprastai nespindi tolygiai kaip daugelis žvaigždžių. Dėl medžiagų, patenkančių į jų centrines juodąsias skyles, ryškumas kinta valandų skalėje iki milijonų metų. Taigi, kai kvazaro vaizdas yra lęšis į kelias kopijas nelygiais šviesos keliais, bet koks kvazaro ryškumo pasikeitimas sukels subtilų mirgėjimą tarp kopijų, nes tam tikrų kopijų šviesa užtruks šiek tiek ilgiau, kad pasiektų Žemę.
Remdamiesi šiuo neatitikimu, mokslininkai galėjo tiksliai nustatyti, kiek nutolome tiek nuo kvazaro, tiek tarpinės galaktikos. Norėdami apskaičiuoti Hablo konstantą, astronomai palygino tą atstumą iki objekto raudonojo poslinkio arba šviesos bangos ilgio pokytį link raudonojo spektro galo (kuris rodo, kiek objekto šviesa ištempė, kai visata plečiasi).
Anksčiau buvo tiriama šviesa iš sistemų, kurios sukuria keturis kvazaro atvaizdus arba kopijas. Bet naujame dokumente Birreris ir jo bendradarbiai sėkmingai pademonstravo, kad Hablo konstantą galima išmatuoti iš sistemų, kurios sukuria tik dvigubą kvazaro vaizdą. Tai žymiai padidina sistemų, kurias galima ištirti, skaičių, o tai galiausiai leis tiksliau išmatuoti Hablo konstantą.
„Kvazarų vaizdai, kurie pasirodo keturis kartus, yra labai reti - visame danguje jų yra tik nuo 50 iki 100, o ne visi yra pakankamai ryškūs, kad būtų galima išmatuoti“, - pasakojo Birreris „Live Science“. "Tačiau dvigubai lęšiai yra dažnesni maždaug penkis kartus."
Nauji rezultatai, gauti iš dvigubai lęšių sistemos kartu su trimis kitomis anksčiau išmatuotomis keturių lęšių sistemomis. Hablo konstantos vertė yra 72,5 kilometro per sekundę per megaparseką; tai suderinta su kitais vietinės visatos matavimais, tačiau vis tiek maždaug 8 procentais didesnis nei matavimai iš tolimosios visatos (senesnės ar ankstyvosios visatos). Kadangi naujoji metodika bus pritaikyta vis daugiau sistemų, tyrėjai galės nustatyti tikslią skirtumą tarp tolimosios (arba ankstyvosios) visatos ir lokalios (naujesnės) visatos matavimų.
„Svarbiausia yra pereiti nuo taško, kuriame mes sakome, taip, šie dalykai nesutinka, iki labai tikslaus lygio, su kuriuo jie nesutinka, matavimo, nes galiausiai tai bus užuomina, kuri leidžia teorija pasakyti, kas vyksta “, -„ Live Science “pasakojo Riesas.
Tikslus Hablo konstantos matavimas padeda mokslininkams suprasti ne tik tai, kaip greitai visata sklando. Ši vertė yra būtina nustatant visatos amžių ir fizinį tolimų galaktikų dydį. Tai taip pat suteikia astronomams užuominų apie ten esančios tamsiosios medžiagos kiekį ir tamsiąją energiją.
Paaiškinti, kas egzotiška fizika gali paaiškinti jų neatitikimą plėtimosi greičio matavimuose, taip yra.
