Astronomowie są coraz bliżej rozwiązania jednej z największych zagadek kosmologii: rozbieżności w szacunkach tempa ekspansji Wszechświata. Dwa ostatnie badania sugerują, że tempo ekspansji w naszym kosmicznym sąsiedztwie może być wolniejsze niż wcześniej sądzono, co potencjalnie osłabia tak zwane „odkształcenie Hubble’a”. Napięcie to powstaje, ponieważ różne metody pomiaru dają sprzeczne wartości stałej Hubble’a – tempa ekspansji Wszechświata – a jej rozdzielczość może oznaczać, że nasze zrozumienie kosmosu jest niepełne.
Stała Hubble’a: standard kosmiczny
Stała Hubble’a, nazwana na cześć Edwina Hubble’a, określa tempo ekspansji Wszechświata. Jednak obserwacje pobliskiego Wszechświata przy użyciu metod takich jak supernowe typu Ia dają wyższą wartość (około 73 km/s/Mpc) niż te uzyskane z badania kosmicznego mikrofalowego tła (CMB), czyli poświaty Wielkiego Wybuchu (około 68 km/s/Mpc). Ta rozbieżność nie jest tylko drobną rozbieżnością; wskazuje to na zasadniczą lukę w naszym rozumieniu składu i ewolucji Wszechświata.
Nowe podejście: dynamika grup galaktyk
Ostatnie badania sugerują trzeci, niezależny sposób pomiaru ekspansji. Zamiast polegać na supernowych lub CMB, naukowcy przeanalizowali ruch galaktyk w dwóch pobliskich grupach: Centaurus A i M81. Grupy te toczą walkę pomiędzy grawitacją (przyciąganiem galaktyk do siebie) a rozszerzaniem przestrzeni (oddalaniem ich od siebie). Badając te ruchy, badacze mogą określić lokalne tempo ekspansji.
Obydwa badania wykazały wartość stałej Hubble’a wynoszącą około 64 km/s/Mpc — bliższą wartości uzyskanej z CMF niż poprzednie pomiary lokalne. Sugeruje to, że naprężenie może wynikać raczej z przesunięć pomiarowych niż z braku fizyki.
Ciemna materia i halo: nowe podejście do struktur kosmicznych
Odkrycia te podważają również założenia dotyczące rozmieszczenia ciemnej materii. Symulacje przewidują, że grupy galaktyk są osadzone w masywnych halo ciemnej materii, które wywierają silny wpływ grawitacyjny. Jednak nowe dane pokazują, że te aureole mogą nie być tak dominujące, jak wcześniej sądzono. Zaobserwowane ruchy wskazują, że to jasne galaktyki centralne w tych grupach odpowiadają za większość efektu grawitacyjnego, a nie otaczające halo ciemnej materii.
Co to oznacza dla przyszłości
Zespół badawczy odkrył, że dwie największe galaktyki w grupie Centaurus A, Centaurus A i M83, zachowują się jak układ podwójny. Grupa M81 od dawna znana jest ze swojej podwójnej struktury (M81 i M82). Orientacja tych grup również odgrywa rolę: grupa M81 jest nachylona pod kątem 34 stopni w stosunku do otoczenia.
„Ta metoda może oznaczać, że nie będziemy musieli dodawać nowych składników do naszej kosmicznej receptury. Możemy rozwiązać napięcie za pomocą narzędzi, które już posiadamy.”
Choć obiecująca, technika ta została zastosowana jedynie do dwóch grup galaktyk. Konieczne są dalsze badania. Przyszłe obserwacje za pomocą teleskopów, takich jak 4-metrowy wieloobiektowy teleskop spektroskopowy (4MOST), rozszerzą te badania na większy obszar Wszechświata, potencjalnie wzmacniając te odkrycia i udoskonalając naszą wiedzę na temat stałej Hubble’a.
Podsumowując, te nowe pomiary oferują potencjalnie prostsze rozwiązanie problemu napięcia Hubble’a – rozwiązanie, które niekoniecznie wymaga zaangażowania nowej, egzotycznej fizyki. Wszechświat może rozszerzać się wolniej, niż sądziliśmy, a nasze obecne modele mogą być bliższe kompletności, niż wcześniej sądzono.
