Coś się dzieje w kosmologii, co może zmusić nas do napisania kilku podręczników. Wszystko skupia się na pomiarze ekspansji Wszechświata, co jest oczywiście kluczową częścią naszego zrozumienia kosmosu.
Ekspansja Wszechświata jest regulowana przez dwie rzeczy: Ciemną Energię i Ciemną Materię. Są jak yin i yang kosmosu. Jeden napędza ekspansję, a drugi hamuje ekspansję. Ciemna Energia popycha wszechświat do ciągłej ekspansji, podczas gdy Ciemna Materia zapewnia grawitację, która opóźnia tę ekspansję. I do tej pory Ciemna Energia wydawała się być stałą siłą, nigdy się nie wahała.
Skąd to wiadomo? Cosmic Microwave Background (CMB) to jeden ze sposobów pomiaru rozszerzenia. CMB przypomina echo z pierwszych dni Wszechświata. Są to dowody pozostawione po chwili około 380 000 lat po Wielkim Wybuchu, kiedy tempo ekspansji Wszechświata ustabilizowało się. CMB jest źródłem większości tego, co wiemy o Dark Energy i Dark Matter. (Możesz usłyszeć CMB dla siebie, włączając radio domowe i dostrajając się do szumu. Mały procent tego szumu pochodzi z CMB. To jest jak słuchanie echa Wielkiego Wybuchu).
CMB zostało dokładnie zmierzone i zbadane, w szczególności przez Obserwatorium ESK w Plancku oraz sondę mikrofalową anizotropii Wilkinsona (WMAP). W szczególności Planck dał nam obraz wczesnego Wszechświata, który pozwolił kosmologom przewidzieć ekspansję Wszechświata. Ale nasze rozumienie ekspansji Wszechświata nie wynika tylko ze studiowania CMB, ale również ze stałej Hubble'a.
Stała Hubble'a nosi imię Edwina Hubble'a, amerykańskiego astronoma, który zaobserwował, że prędkość ekspansji galaktyk można potwierdzić poprzez przesunięcie ku czerwieni. Hubble zaobserwował także gwiazdy zmienne Cefeid, rodzaj standardowej świecy, która daje nam wiarygodne pomiary odległości między galaktykami. Łącząc te dwie obserwacje, prędkość i odległość, uzyskano pomiar rozszerzania się Wszechświata.
Mieliśmy więc dwa sposoby mierzenia ekspansji Wszechświata, a one w większości się ze sobą zgadzają. Wystąpiły rozbieżności między dwoma z kilku punktów procentowych, ale mieściło się to w zakresie błędów pomiarowych.
Ale teraz coś się zmieniło.
W nowym artykule dr Adam Riess z Johns Hopkins University i jego zespół zgłosili bardziej rygorystyczny pomiar ekspansji Wszechświata. Riess i jego zespół użyli Kosmicznego Teleskopu Hubble'a do obserwacji 18 standardowych świec w swoich galaktykach-gospodarzach i zmniejszyli część niepewności związanej z wcześniejszymi badaniami standardowych świec.
Wynikiem tego dokładniejszego pomiaru jest udoskonalenie stałej Hubble'a. To z kolei zwiększyło różnicę między dwoma sposobami pomiaru ekspansji Wszechświata. Różnica między tym, co mówi nam stała Hubble'a, to szybkość ekspansji, a tym, co CMB, mierzona przez sondę Planck, mówi nam, że jest to szybkość ekspansji, wynosi teraz 8%. A 8% to zbyt duża rozbieżność, aby można ją było wyjaśnić jako błąd pomiaru.
Konsekwencją tego jest to, że możemy w jakiś sposób zrewidować nasz standardowy model kosmologii. W tej chwili możemy tylko zgadywać, co może wymagać zmiany. Jest jednak co najmniej kilku kandydatów.
Może być wyśrodkowany wokół Ciemnej Materii i jej zachowania. Możliwe, że na Ciemną Materię wpływa siła we Wszechświecie, która nie działa na nic innego. Ponieważ tak mało wiadomo o Ciemnej Materii, a sama nazwa jest niewiele więcej niż symbolem zastępczym dla czegoś, o czym jesteśmy prawie całkowicie nieświadomi, to może być to.
Lub może to mieć coś wspólnego z Dark Energy. Również jego nazwa jest po prostu symbolem zastępczym dla czegoś, o czym prawie nic nie wiemy. Być może Ciemna Energia nie jest stała, jak myśleliśmy, ale zmienia się z czasem, by stać się silniejszym teraz niż w przeszłości. To może tłumaczyć rozbieżność.
Trzecią możliwością jest to, że standardowe świece nie są wiarygodnymi wskaźnikami odległości, jak nam się wydawało. Udoskonaliliśmy już nasze pomiary standardowych świec, być może jeszcze raz.
Tam gdzie to wszystko prowadzi do spekulacji w tym momencie. Tempo ekspansji Wszechświata zmieniało się wcześniej; około 7,5 miliarda lat temu przyspieszyło. Może znów się zmienia, teraz w naszych czasach. Ponieważ Dark Energy zajmuje tak zwaną pustą przestrzeń, być może powstaje jej więcej w miarę rozwoju. Może dochodzimy do kolejnego punktu krytycznego lub balansującego.
Jedyną pewną rzeczą jest to, że jest to tajemnica. Taki, który jesteśmy zmuszeni zrozumieć.
