Ena izmed opazovanih galaksij, UGC 9391. Je 130 milijonov svetlobnih let stran od Zemlje. V njej so astronomi našli vesoljske miljne kamne, vrste zvezd, ki imajo lažje določljivo svetlost. S pomočjo teh meritev so nato lahko določili razdaljo tudi precej bolj oddaljenih osvetij. Foto: NASA, ESA, and L. Frattare (STScI)
Da se vesolje ??iri pospe??eno, je ??e znano. Zdaj pa so znanstveniki s pomočjo vesoljskega teleskopa Hubble ugotovili, da se ??iri ??e od pet do devet odstotkov hitreje. Na delu naj bi bila temna energija.
Na videz suhoparen podatek ni nepomemben, nasprotno, je eden najusodnej??ih vseh časov. Tako kot ima način ??ivljenja pri človeku precej??en vpliv na način njegove smrti, tako hitrost ??irjenja vesolja določa njegovo ultimativno usodo. ?e v prej??njem desetletju je v znanstveni srenji veljalo prepričanje, da se prostor-čas od velikega poka naprej raz??irja pribli??no enakomerno. Na ta način bi se najbr?? polagoma ??iril ??e zelo veliko časa in zagotavljal dokaj dolgotrajno, mirno ero obstoja.
Toda leta 2011 je padla Nobelova nagrada za odkritje, da se prostor vesolja napihuje vedno hitreje. ?lovek, ki jo je takrat prejel, stoji tudi za tokratno raziskavo: Adam Riess. Vodil je raziskovalno ekipo, ki je merila razdalje do 19 drugih galaksij in ugotovila, da se te ??irijo od pet do devet odstotkov hitreje od dozdaj??njih ocen, so sporočili iz Hubblove ekipe. Zadeva je nekoliko begajoča, tudi za znanstvenike. Meritve hitrosti ??irjenja vesolja se namreč na različnih oddaljenostih vse bolj razlikujejo; "sosednje" galaksije poka??ejo drugačno sliko kot čas izpred skoraj 14 milijard let.
Raziskava bo objavljena v znanstveni publikaciji The Astrophysical Journal.
Primerjati hitrost ??irjenja med WMAP-om, Planckom in Hubblom je kot graditi most med oddaljenim vesoljem in bli??ino. Ko se z obeh koncev bli??a?? sredi??ču, pričakuje??, da se bodo na sredini stvari poklopile. Kot ka??e, se zadeve ne ravno poklopijo. Zanima nas, zakaj.
Adam Riess, prvi avtor raziskave
Kako daleč je tovornjak
Merjenje razdalj v astronomiji ni preprost podvig, saj teleskop v osnovi "vidi" le piko svetlobe, ki je lahko svetlej??a ali temnej??a. Toda navadna sobna brlivka blizu je lahko enako svetla kot močni ??arometi tovornjaka s precej večje oddaljenosti. Astronomi se morajo zato zana??ati na ??tevilne tehnike, da iz snopa izlu??čijo informacijo ali dve o svetlobnih letih.
Niso vse metode primerne za vse razdalje. Nekaj se jih da uporabiti znotraj Galaksije, nekaj v okolici, nekaj bli??ajoč se začetku časa. Sistem astronomi imenujejo lestvica kozmične razdalje in kot druge metode meritev ima tudi ta svoje omejitve in razpon napake. Riess je po lastnih trditvah sistem "izbolj??al in okrepil".
Vesoljski miljni kamni
Najprej je, kot je to v astronomiji ??e navada, pri 19 ciljnih osvetjih poiskal t. i. standardne svetilnike, vesoljske različice geodetskih količkov. Obstajata dva tipa nebesnih teles, ki omogočata dokaj natančne meritve. ?e poznamo absolutno svetlost sveče ali ??arometa tovornjaka, lahko glede na zaznani ??ar ugotovimo, kako daleč sta. Tak??ne so zvezde kefeide in supernove tipa la, saj imajo znan, vedno enak ali natančno ugotovljiv izsev.
Kefeidne spremenljivke so utripajoče zvezde, katerih način temnitve in svetlitve je neposredno povezan z njihovo pravo svetlostjo. Supernove tipa la pa so eksplozije, ki se vedno zgodijo le v dvozvezdju, vsebujočem večjo zvezdo in belo pritlikavko, pri čemer zadnja prvi "krade" maso. Ko ji odgrabi preveč, eksplodira supernova, to pa se vedno zgodi pri enaki masi večje zvezde, posledično je znana tudi absolutna svetlost.
Raziskovalna skupina je pri 19 nekoliko bli??njih meglenicah poiskala oba tipa objektov in izmerila njihovo svetlost. Ko je imela v rokah točno svetlost teh supernov, se je lahko osredinila na precej bolj oddaljene meglenice, v njih poiskala dodatne supernove in spet natančno izmerila razdaljo do teh oddaljenk (kefeide so temnej??e in vidne le bolj od blizu). Zaradi tak??ne postopnosti se postopek imenuje kozmična lestvica.
Skupno so opazovali 2.400 kefeid in 300 supernov la.
Galaktična rdečica
Nato so v sliko pripeljali ??e drug tip merjenja: rdeči premik. To je podalj??anje valovne dol??ine svetlobe proti rdeči, ki nastane ali zaradi ??irjenja prostora med dvema telesoma, med katerima svetloba potuje, ali pa ker se eno telo giblje stran od drugega. Z rdečim pomikom se da določiti razdaljo med telesoma, pa tudi ??iritev vmesnega prostora. Z vsemi temi meritvami, tako kefeid, supernov tipa la kot rdečega pomika, pa je raziskovalna skupina izračunala t. i. Hubblovo konstanto, kazalnik, ki govori o hitrosti ??irjenja vesolja. Po lastnih trditvah je to storila natančneje kot drugi prej: rang mo??ne napake naj bi zmanj??ala na le 2,4 odstotka.
Do leta 1990 so različni izračuni konstante variirali tudi za dvakrat. Malo pred koncem tisočletja so s takrat novim vesoljskim teleskopom negotovost zni??ali na deset odstotkov, zdaj pa, kot rečeno, na 2,4 odstotka. Novo izračunana Hubblova konstanta pravi, da se prostor ??iri 73,02 kilometra na sekundo na 3,26 milijona svetlobnih let. To pomeni, da se bo v prihodnjih desetih milijardah let razdalja med kozmičnimi objekti podvojila.
Prej je konstanta zna??ala 66,53 kilometra na sekundo na megaparsek.
Ni tako preprosto
Stvari se tukaj ??e bolj zapletejo. Hitrost ??irjenja so izračunali tudi prej in drugače, na podlagi opazovanj najstarej??e svetlobe sploh, kozmičnega mikrovalovnega sevanja ozadja s pomočjo vesoljskih teleskopov WMAP in Planck. "?e poznamo izvorne količine snovi in energije v zgodnjem vesolju in če na??e poznavanje fizike dr??i, potem bi morali biti sposobni iz teh podatkov napovedati tudi dana??njo hitrost ??irjenja vesolja," je komentiral Riess.
"Primerjati hitrost ??irjenja med WMAP-om, Planckom in Hubblom je kot graditi most med oddaljenim vesoljem in bli??ino. Ko se z obeh koncev bli??a?? sredi??ču, pričakuje??, da se bodo na sredini stvari poklopile," je komentiral.
Te napovedi so od pet do devet odstotkov ni??je. "Kot ka??e, se zadeve ne ravno poklopijo. Zanima nas, zakaj," je izjavil. "?e se bo ta diskrepanca izkazala za pravilno, potem bomo prisiljeni ugotoviti, da pač stvari ne razumemo dovolj," je dodal.
Mogoče razlage
Na Nasi so na??teli nekaj mogočih vzrokov za diskrepanco. Morda je na delu ??e neznan osnovni delec, ki je zgodaj v vesolju potoval skoraj s hitrostjo svetlobo. Tak??nim delcem rečejo temno sevanje, v koncept pa sodijo tudi ??e znani delci, denimo nevtrini, za katere je bila podeljena lanska Nobelova nagrada. ?e je bilo tak??ne snovi nekoč veliko več, kot ocenjujejo danes, potem so pač izračuni za ta čas napačni.
Druga razlaga vsebuje temno energijo, zadevo, ki naj bi zavzemala kar 70 odstotkov vsega obstoječega v vesolju. Temna energija je ogromna uganka. Znanstveniki ne vedo zares, kaj to je; nedvomno pa so na vesolju opazne posledice skritega dejavnika, ki ga poimenujejo temna energija. Naj??ir??e sprejeta razlaga pravi, da tudi kar se da prazen prostor ni nič; temveč je dejavnik sam po sebi, ima lastno energijo. Ta po delovanju spominja na protite??nost, a ni to. Temna energija deluje kot pritisk narazen, kot protitlak, ki stvari potiska stran. Najbolj??i pribli??ek delovanja temne energije je Hubblova konstanta.
Mogoče usode
Pomembno vpra??anje je, kako silna je temna energija in ali njena količina skozi čas stoji ali nara??ča, saj vpliva na ??irjenje vesolja, to pa pove, kaj se bo z vesoljem na koncu zgodilo. V grobem obstajajo trije scenariji. Prvi pravi, da se bo vesolje ??irilo vedno počasneje, vse dokler se ne bo ustavilo, in proces se bo obrnil, kar naj bi privedlo do krčenja in ponovne zgostitve na eni neskončno majhni točki - čemur naj bi sledil nov veliki pok.
Po drugem scenariju se bo vesolje polagoma ??irilo v neskončnost. Fizika nalaga, da ??irjenje privede do hlajenja, kot je hladen pr??, ki prihaja iz pločevinke s stisnjenim dezodorantom. Za zdaj meritve ka??ejo, da je ta scenarij pravi. Vesolje čaka toplotna smrt, ko se bo vse tako ohladilo, da se ne bo nič več premikalo in se ne bo dogajal noben proces več.
Nova meritev pa namiguje, da bi morda lahko dr??al tudi zadnji scenarij. Morda silnost temne energije skozi čas nara??ča. Na splo??no naj bi temna energija bila neločljiva lastnost prostora, in ko v vesolju nastaja vse več prostora, naj bi s tem nastajalo tudi več temne energije. ?e bo ta vse bolj pre??emala vesolje, bo na koncu postala tako silna, da bo prav vse raztrgala na najmanj??e mogoče ko??čke.
|
