Wszechświat rozszerza w bardzo szybkim tempie

Naukowcy wiedzą o tym już od dawna, ale wciąż nie rozszyfrowali, jakie procesy fizyczne odpowiadają za ekspansję wszechświata. Najnowsze obserwacje wskazują, że aktualnie oszacowane tempo - aż 9 proc. większe od przewidywanego - zmusza nas do opracowania nowych modeli kosmologicznych. Warto zaznaczyć, że typowa niepewność pomiarowa tego typu obliczeń wynosi 1-2 proc.

Tempo rozszerzania się wszechświata w funkcji czasu jest opisywane przez stałą Hubble'a. Za jednostkę przyjęto liczbę kilometrów, o jaką zwiększa się jeden megaparsek w ciągu jednej sekundy. Wartość stałej Hubble'a jest trudna do wyznaczenia - jest to konsekwencją problemów z dokładnym określaniem odległości od galaktyk, a także z faktu, że oprócz prędkości wynikających z ekspansji wszechświata, galaktyki mają również prędkości swoiste, co prowadzi do lokalnych odstępstw od prawa Hubble’a.

Liczne badana wykazały, że pomiary stałej Hubble'a oparte na obserwacjach mikrofalowego promieniowania tła są sprzeczne z szacunkami wynikającymi z badań nad młodymi gwiazdami, jak choćby te należące do Drogi Mlecznej. I to pomimo uwzględnienia efektów istnienia ciemnej energii, która przyspiesza ekspansję wszechświata.

- Wszechświat wyprzedza wszystkie nasze poprzednie oczekiwania co do jego tempa ekspansji, co jest trudne do wyjaśnienia - powiedział Adam Riess z Johns Hopkins University, główny autor badań.

Zespół Riessa wykonał pomiary wykonane dla Wielkiego Obłoku Magellana i odkrył, że rozbieżność w ocenie stałej Hubble'a jest większa niż do niedawna uważano. Naukowcy oszacowali wartość stałej Hubble'a na 74,03 +/- 1,42 km/s. Nie zgadza się to z pomiarami zebranymi przez kosmicznego satelitę Planck, które zatrzymały się na 67,4 +/- 0,5 km/s. Różnica międy tymi pomiarami wynosi ok. 4,4 sigma, co oznacza, że jest jedna szansa na 100 000, że rozbieżność jest przypadkowa.

Wyznaczenie stałej Hubble'a na podstawie ruchu gwiazd wymaga dwóch informacji jak daleko od obserwatora znajduje się dana gwiazda i jak szybko się oddala. Aby to zmierzyć naukowcy szukają przesunięć linii w emitowanym świetle. Nowe badania opierają się na obserwacjach cefeid, których jasność zmienia się regularnie. Zespół Riessa przyjrzał się 70 cefeidom w Wielkim Obłoku Magellana, co pozwoliło im na dokonanie pomiaru z większą precyzją niż wcześniej.

Jeżeli wszechświat rozszerza się szybciej niż do tej pory sądziliśmy, musiałoby odpowiadać za to jakieś nieznane zjawisko fizyczne. Być może ma ono związek z tajemniczymi właściwościami ciemnej materii i ciemnej energii.