Możemy żyć w bańce.
Taki jest wniosek nowego artykułu opublikowanego w czasopiśmie Physics Letters B, który ma zostać opublikowany 10 kwietnia. Artykuł jest próbą rozwiązania jednej z najgłębszych tajemnic współczesnej fizyki: dlaczego nie zmierzymy prędkości wszechświata ekspansja ma sens? Jak donosi Live Science, istnieje wiele sposobów pomiaru stałej Hubble'a, czyli H0, liczby, która określa szybkość rozszerzania się wszechświata. W ostatnich latach, gdy metody te stały się bardziej precyzyjne, zaczęto produkować H0, które dramatycznie się ze sobą nie zgadzają. Lucas Lombriser, fizyk z Uniwersytetu Genewskiego w Szwajcarii i współautor nowego artykułu, uważa, że najprostszym wyjaśnieniem jest to, że nasza galaktyka znajduje się w regionie o niskiej gęstości wszechświata - że większość przestrzeni, którą widzimy wyraźnie przez nasz teleskopy są częścią gigantycznej bańki. I ta anomalia, jak napisał, prawdopodobnie zakłóca nasze pomiary H0.
Trudno sobie wyobrazić, jak wyglądałaby bańka na skalę wszechświata. W każdym razie większość przestrzeni jest właśnie taka: przestrzeń, z garstką galaktyk i ich gwiazd rozproszonymi przez nicość. Ale podobnie jak nasz wszechświat lokalny ma obszary, w których materia gromadzi się blisko siebie lub bardzo daleko od siebie, gwiazdy i galaktyki skupiają się w różnych gęstościach w różnych częściach kosmosu.
„Kiedy patrzymy na kosmiczne tło mikrofalowe, widzimy wokół siebie niemal idealnie jednorodną temperaturę 2,7 K. Wszechświata. Jednak przy bliższym przyjrzeniu się, w tej temperaturze występują niewielkie wahania”, powiedział Lombriser dla Live Science.
Modele ewolucji wszechświata w czasie sugerują, że te drobne niespójności ostatecznie stworzyłyby obszary przestrzeni, które są coraz bardziej gęste, powiedział. A regiony o niskiej gęstości, które przewidują te modele, byłyby więcej niż wystarczające, aby zniekształcić nasze pomiary H0 w sposób, który ma miejsce obecnie.
Oto problem: Mamy dwa główne sposoby pomiaru H0. Jeden oparty jest na niezwykle precyzyjnych pomiarach kosmicznego tła mikrofalowego (CMB), które wydaje się w większości jednolite w całym naszym wszechświecie, ponieważ powstało podczas wydarzenia obejmującego cały wszechświat. Drugi oparty jest na supernowych i migających gwiazdach w pobliskich galaktykach, zwanych cefeidami.
Cefeidy i supernowe mają właściwości, które ułatwiają precyzyjne określenie, jak daleko są od Ziemi i jak szybko się od nas oddalają. Astronomowie wykorzystali je do stworzenia „drabiny odległości” do różnych punktów orientacyjnych w naszym obserwowalnym wszechświecie i wykorzystali tę drabinę do uzyskania H0.
Ale ponieważ pomiary zarówno cefeidu, jak i CMB stały się bardziej precyzyjne w ostatniej dekadzie, stało się jasne, że się nie zgadzają.
„Jeśli otrzymujemy różne odpowiedzi, oznacza to, że jest coś, o czym nie wiemy” - powiedziała wcześniej Live Science Katie Mack, astrofizyk z North Carolina State University. „Więc tak naprawdę chodzi tu nie tylko o zrozumienie obecnego tempa ekspansji wszechświata - co nas interesuje - ale zrozumienie, w jaki sposób wszechświat ewoluował, w jaki sposób ewolucja ewoluowała i jaka jest czasoprzestrzeń czas."
Niektórzy fizycy uważają, że musi istnieć jakaś „nowa fizyka” napędzająca rozbieżność - coś, czego nie rozumiemy o wszechświecie, który powoduje nieoczekiwane zachowania.
„Nowa fizyka byłaby oczywiście bardzo ekscytującym rozwiązaniem napięcia Hubble'a. Ale nowa fizyka zazwyczaj implikuje bardziej złożony model, który wymaga jasnych dowodów i powinien być poparty niezależnymi pomiarami”, powiedział Lombriser.
Inni uważają, że jest problem z naszymi obliczeniami drabiny cefeidowej lub naszymi obserwacjami CMB. Lombriser powiedział, że jego wyjaśnienia, które inni zaproponowali wcześniej, ale jego artykuł szczegółowo opisuje, należy bardziej do tej kategorii.
„Jeśli mniej złożona standardowa fizyka może wyjaśnić napięcie, zapewnia to zarówno prostsze wyjaśnienie, jak i sukces znanej fizyki, ale niestety jest również bardziej nudna” - dodał.
