Zgjerimi i universit sfidon shpjegimin: Të dhënat e reja shkatërrojnë modelet kozmologjike

Tensioni Hubble rritet: të dhënat e reja tregojnë se zgjerimi i Universit sfidon modelet aktuale të fizikës, duke sugjeruar se kuptimi ynë i kozmologjisë mund të ketë nevojë për një rregullim të madh. Krediti: SciTechDaily.com

Astronomia është shkenca që merret me vëzhgimin, madhësinë, matjen dhe lëvizjen e trupave qiellorë në sistemin diellor dhe të universit.

Kërkimet e reja konfirmojnë se Universi po zgjerohet më shpejt se sa parashikojnë modelet teorike, duke intensifikuar tensionin Hubble.

Duke përdorur matje të sakta të grumbullit koma, shkencëtarët rimodeluan shkallën kozmike të distancës, duke sugjeruar të meta në modelet kozmologjike ekzistuese.

Nga Marie Claire Chelini, Duke University: Universe’s Expansion Defies Explanation: New Data Shatters Cosmological Models¹

Zgjerimi i universit: Një zbulim befasues

Universi duket se po zgjerohet më shpejt se ç’pritej – më shpejt se ç’parashikojnë modelet teorike dhe përtej asaj që mund të shpjegojë kuptimi ynë aktual i fizikës.

Matjet e reja kanë konfirmuar më parë, rezultate² shumë të debatuara që tregojnë këtë normë të papritur zgjerimi. Hendeku midis këtyre gjetjeve dhe modeleve të vendosura njihet si tensioni Hubble³. Tani, kërkimet e botuara në Astrophysical Journal Letters ofrojnë prova edhe më të forta se Universi po rritet me një ritëm më të shpejtë.

“Tensioni tani kthehet në një krizë,” tha Dan Scolnic, i cili udhëhoqi ekipin kërkimor.

Intensifikimi i dilemës kozmike

Që nga zbulimi i Edwin Hubble në vitin 1929 se Universi po zgjerohet, përcaktimi i shkallës së saktë të këtij zgjerimi , i quajtur konstanta Hubble⁴, ka qenë një gur themeli i kërkimit kozmologjik.

Scolnic, një profesor i asociuar i Fizikës në Universitetin Duke, e shpjegon atë si përpjekje për të ndërtuar grafikun e rritjes së Universit: ne e dimë se çfarë madhësie kishte në Big Bang, por si arriti deri në madhësinë që është tani? Në analogjinë e tij, tabloja e foshnjës së Universit përfaqëson Universin e largët, farat primordiale të galaktikave. Koka e tanishme e Universit përfaqëson Universin lokal, i cili përmban Rrugën e Qumështit dhe fqinjët e tij. Modeli standard i kozmologjisë është kurba e rritjes që lidh të dyja. Problemi është: gjërat nuk lidhen.

Zgjerimi i universit sfidon shpjegimin Të dhënat e reja shkatërrojnë modelet kozmologjike -imazh2. – Ky ilustrim tregon tre hapat bazë që përdorin astronomët për të llogaritur se sa shpejt zgjerohet universi me kalimin e kohës, një vlerë e quajtur konstantja Hubble. Të gjitha hapat përfshijnë ndërtimin e një “shkalle kozmike të distancës” të fortë, duke filluar me matjen e distancave të sakta ndaj galaktikave aty pranë dhe pastaj duke u zhvendosur në galaktika gjithnjë e më larg. Kjo “shkallë” është një seri matjesh të llojeve të ndryshme të objekteve astronomike me një shkëlqim intrinsik që studiuesit mund të përdorin për të llogaritur distancat. Kredi: NASA, ESA dhe A. Feild (STScI).

Modeli i thyer i kozmologjisë

“Kjo po thotë, në njëfarë respekti, se modeli ynë i kozmologjisë mund të thyhet,” tha Scolnic.

Matja e Universit kërkon një shkallë kozmike, e cila është një sërë metodash që përdoren për të matur distancat ndaj objekteve qiellore, me çdo metodë, ose “rung”, duke u mbështetur në të mëparshmen për kalibrim.

Shkalla e përdorur nga Scolnic u krijua nga një ekip i veçantë⁵ duke përdorur të dhënat e Instrumentit Spektroskopik të Energjisë së Errët (DESI⁶), i cili po vëzhgon më shumë se 100,000 galaktika çdo natë nga pika e saj e shikimit në Observatorin Kombëtar kitt Peak⁷.

Scolnic pranoi se kjo shkallë mund të ankorohej më afër Tokës me një distancë më të saktë me Grumbullin e Komës, një nga grupimet galaktike⁸ më të afërta me ne.

Zgjerimi i universit sfidon shpjegimin Të dhënat e reja shkatërrojnë modelet kozmologjike -imazh3. – Matjet tejet të sakta të distancës midis Tokës dhe grumbullit të galaktikave koma japin prova të reja për shkallën e zgjerimit më të shpejtë se ç’pritej të Universit. Kredi: CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA, Image Processing: D. de Martin & M. Zamani (NSF NOIRLab).

Matjet e sakta sfidojnë teoritë e vendosura

“Bashkëpunimi i DESI bëri pjesën me të vërtetë të vështirë, shkalla e tyre mungonte në vrapimin e parë,” tha Scolnic. “Dija si ta merrja dhe e dija se kjo do të na jepte një nga matjet më të sakta të konstantes Hubble që mund të merrnim, kështu që kur doli letra e tyre, unë hodha absolutisht gjithçka dhe punova në këtë pa pushim.”

Për të marrë një distancë të saktë me grumbullin Coma, Scolnic dhe bashkëpunëtorët e tij, me financim nga fondacioni Templeton⁹, përdorën kthesat e dritës nga 12 supernova të tipit¹⁰ Ia brenda grumbullit. Ashtu si qirinjtë që ndezin një shteg të errët, supernovat e tipit Ia kanë një shkëlqim të parashikueshëm që lidhet me distancën e tyre, duke i bërë ato objekte të besueshme për llogaritjen e distancës.

Ekipi arriti në një distancë prej rreth 320 milionë vite dritë, gati në qendër të gamës së distancave të raportuara përgjatë 40 viteve të studimeve të mëparshme , një shenjë siguruese e saktësisë së saj.

“Kjo matje nuk është tendencioze nga mënyra se si mendojmë se historia e tensionit Hubble do të marrë fund,” tha Scolnic. “Ky grumbull është në oborrin tonë, është matur shumë kohë përpara se dikush ta dinte se sa e rëndësishme do të ishte.”

Duke përdorur këtë matje me precizion të lartë si një vrapues i parë, ekipi kalibroi pjesën tjetër të shkallës kozmike të distancës. Ata arritën në një vlerë për konstanten Hubble prej 76.5 kilometra në sekondë për megaparsec, që në thelb do të thotë se Universi lokal po zgjerohet 76.5 kilometra në sekondë më shpejt çdo 3.26 milionë vite-dritë.

Zgjerimi i universit sfidon shpjegimin Të dhënat e reja shkatërrojnë modelet kozmologjike -imazh4. – Përshtypja e një artisti që tregon matjet e ndryshme të konstantes Hubble nga misione dhe metoda të ndryshme. Falënderim të veçantë për Adam Riess, i cili shpiku versionin origjinal të këtij illustratioon. Çelësi: CMB (sfondi kozmik i mikrovalëve), WMAP (Wilkinson Microwave Anisotropy Probe), BAO (Baryonic Acoustic Oscillation), BB (Big Bang) nucleosynthesis, DES (Dark Energy Survey), Lambda CDM (Lambda Cold Dark Matter), TRGB (Tip of the red-giant branch). Krediti: NOIRLab/NSF/AURA/J. da Silva.

Kjo vlerë përputhet me matjet ekzistuese të shkallës së zgjerimit të Universit lokal. Megjithatë, ashtu si të gjitha këto matje, ajo bie ndesh me matjet e konstantes Hubble duke përdorur parashikimet nga Universi i largët. Me fjalë të tjera: ajo përputhet me normën e zgjerimit të Universit siç e kanë matur kohët e fundit ekipet e tjera, por jo siç e parashikon kuptimi ynë aktual i fizikës. Pyetja për një kohë të gjatë është: a është e meta në matjet apo në modelet?

Rezultatet e reja të ekipit të Scolnic i shtojnë mbështetje të jashtëzakonshme tablosë që po shfaqet se rrënja e tensionit Hubble qëndron në modelet.

“Gjatë rreth dhjetëvjeçarit të fundit, ka pasur shumë ri-analiza nga komuniteti për të parë nëse rezultatet origjinale të ekipit tim ishin të sakta,” tha Scolnic, kërkimi i të cilit ka sfiduar vazhdimisht konstanten Hubble parashikuar duke përdorur modelin standard të fizikës. “Në fund të fundit, edhe pse po shkëmbejmë kaq shumë pjesë, të gjithë kemi ende një numër shumë të ngjashëm. Pra, për mua, kjo është po aq e mirë për një konfirmim sa ç’është marrë ndonjëherë.”

Duke sfiduar modelet e kozmologjisë

“Jemi në një pikë ku po bëjmë presion shumë të madh kundër modeleve që kemi përdorur prej dy dekadash e gjysmë dhe po shohim se gjërat nuk përputhen,” tha Scolnic. “Kjo mund të jetë rimodelimi i mënyrës se si mendojmë për Universin, dhe është emocionuese! Ka ende surpriza të mbetura në kozmologji dhe kush e di se çfarë zbulimesh do të vijnë më pas?”

Referenca: “The Hubble Tension in Our Own Backyard: DESI and the Nearness of the Coma Cluster” nga Daniel Scolnic, Adam G. Riess, Yukei S. Murakami, Erik R. Peterson, Dillon Brout, Maria Acevedo, Bastien Carreres, David O. Jones, Khaled Said, Cullan Howlett dhe Gagandeep S. Anand, 15 janar 2025, The Astrophysical Journal Letters.
DOI: 10.3847/2041-8213/ada0bd
Scolnic, D., Riess, A.G., Murakami, Y.S., Peterson, E.R., Brout, D., Acevedo, M., Carreres, B., Jones, D.O., Said, K., Howlett, C. and Anand, G.S., 20. Tensioni Hubble në oborrin tonë: DESI dhe afërsia e grumbullit të komës. The Astrophysical Journal Letters, 979, L9. DOI 10.3847/2041-8213/ada0bd Kjo punë u krye me financimin e Fondacionit Templeton, Departamentit të Energjisë, Fondacionit David dhe Lucile Packard, Fondacionit Sloan, Fondacionit Kombëtar të Shkencës dhe NASA-s.

–

Referenca

1. Universe’s Expansion Defies Explanation: New Data Shatters Cosmological Models ↩︎
2. Mystery of Universe’s Expansion Rate: Hubble Data Shows That “Something Weird” Is Going On ↩︎
3. NASA’s Webb and Hubble Team Up To Solve Universe Expansion Rate Puzzle ↩︎
4. What is the Hubble constant? | University of Chicago News ↩︎
5. [2408.13842] DESI Peculiar Velocity Survey — Fundamental Plane ↩︎
6. DESI Collaboration News – SciTechDaily ↩︎
7. Home KPNO – KPNO ↩︎
8. Large Scale Structures – NASA Science ↩︎
9. Home – John Templeton Foundation ↩︎
10. Type Ia Supernova – NASA Science ↩︎