To jau neįmanoma ignoruoti ir tai tikra kosmologinė krizė: nauji duomenys patvirtina, kad Visata plečiasi kur kas greičiau, nei manė mokslininkai

Mokslininkų grupė šią naująją problemą patvirtino duomenimis, kuriuos surinko nauja teleskopinė technologija, kurios veikimas grindžiamas kintančios formos veidrodžiais.

Pagal tyrimą, kurį praėjusį mėnesį publikavo žurnalas „Monthly Notices of the Royal Astronomical Society“, tikslūs Visatos plėtimosi greičio matavimo duomenys nedera su standartiniu modeliu, kurį mokslininkai naudoja dešimtis metų.

„Iš šio nesutapimo randasi kosmologijos krizė“, – sakė tyrimo bendraautoris, astrofizikas Chrisas Fassnachtas.

Anksčiau šiais metais būta ir kitų tyrimų, kurie pateikinėjo panašias išvadas.

„Teorijos ir matavimo duomenų neatitikimo įrodymų kiekis auga ir dabar pasiekė tokį tašką, kad ignoruoti jo kaip matavimų paklaidos neįmanoma. Toks nesuderinamumas negalėjo atsirasti atsitiktinai“, – sakė balandį publikuoto tyrimo autorius, Nobelio premijos laureatas Adamas Riessas.

Anot šio mokslininko, toks atradimas „gali būti pats svarbiausias kosmologijos žingsnis į priekį per kelis dešimtmečius“.

Hubble'o konstantos paslaptis

Visata plečiasi nuolat, atstumai tarp galaktikų joje auga. Kelis pastaruosius dešimtmečius mokslininkai bandė išmatuoti, kaip greitai vyksta šis plėtimasis – šis matas yra vadinamas Hubble'o konstanta.

Mokslininkai Visatos istoriją bando aprašyti analizuodami prieš 13,8 mlrd. metų įvykusio Didžiojo sprogimo švytėjimo pėdsakus – tai yra vadinama kosminiu mikrobangų fonu (CMB, cosmic microwave background).

Žvelgdami į šį foną mokslininkai mato ne tik tolimą atstumą, bet ir tolimą praeitį, nes šviesa vakuumu keliauja pastoviu greičiu.

Pavyzdžiui, žvelgdami į Saulę iš Žemės matome, kaip Saulė atrodė prieš 8 minutes, nes atstumas tarp Žemės ir Saulės yra 8 šviesos minutės. O žiūrėdami į smarkiai toliau esančius objektus mokslininkai regi juos tokius, kokie jie buvo Visatos egzistavimo pradžioje.

Pagal tokius stebėjimų duomenis astronomai nustatė, jog pirmosiomis akimirkomis po Didžiojo sprogimo Visata plėtėsi labai greitai. Tuomet plėtimąsi sulėtino tamsiosios materijos – paslaptingos, nežinomos substancijos, kuri sudaro apie 85 proc. visos Visatos materijos – gravitacinis traukimas.

Tačiau neseniai mokslininkai susidūrė su problema.

„Šviežesnės“ Visatos matavimų duomenys rodo, kad ji plečiasi kur kas greičiau, nei prognozuoja standartinis modelis. A.Riesso balandžio mėnesį publikuotas tyrimas parodė, jog Visata praktiškai plečiasi 9 procentais greičiau, nei turėtų teoriškai.

„Čia ne šiaip koks dviejų eksperimentų rezultatų nesutapimas. Matuojame kažką fundamentaliai kitokio. Vienas yra matavimas kaip greitai Visata plečiasi šiandien, mūsų akimis. Kitas – prognozavimas, kurio pagrindas yra ankstyvosios Visatos fizika ir skaičiavimai kaip greitai ji turėtų plėstis. Jeigu šie rezultatai nesutampa, kyla labai didelė tikimybė, kad kažką praleidome“, – tuomet sakė Nobelio premijos laureatas.

Dilemą patvirtino ir naujausios technologijos

Naujausiame tyrime mokslininkai naudojo pačią pažangiausią veidrodžių sistemą, sumontuotą Kecko observatorijoje Havajuose. Šiame teleskope panaudoti lankstūs veidrodžiai, gebantys kompensuoti dėl Žemės atmosferos atsirandančius vaizdo iškraipymus ir pateikiantys itin „aštrius“ dangaus objektų vaizdus.

Mokslininkai teleskopą nukreipė į tris ryškias, labai aktyvias galaktikų sistemas, kurios yra vadinamos kvazarais.

Kvazarus mokslininkai tyrinėdavo pasinaudodami reiškiniu, kuris vadinamas gravitaciniu lęšiavimu – jis pasireiškia tuo metu, kai itin masyvus objektas (pvz., gigantiška galaktika) iškreipia šviesą, sklindančią nuo stebimo objekto iki stebėtojo. Šviesa gali būti iškreipta skirtingomis kryptimis, o tai mokslininkams suteikia galimybę matyti skirtingas, iškreiptas to paties kvazaro versijas iš šiek tiek skirtingų laiko akimirkų.

Tuomet, palyginus skirtingus atvaizdus, galima apskaičiuoti, kaip ilgai truko kvazaro šviesos kelionė iki mūsų ir gauti informacijos apie tai, kiek Visata išsiplėtė per šviesos kelionės laiką.

Kaip ir ankstesnių tyrimų atvejų, naujasis tyrimas parodė, jog Visata plečiasi greičiau, nei prognozuoja standartinis modelis. Mokslininkai savo rezultatus palygino su Hubble'o kosminio teleskopo duomenimis ir nustatė, kad šio teleskopo stebėjimų rezultatai patvirtina mokslininkų išvadas.

„Hubble'o konstantos skirtumas tarp ankstyvosios ir vėlyvosios visatų reiškia, kad mūsų standartiniame modelyje kažko trūksta. Tai gali būti, pavyzdžiui, egzotiška tamsioji energija arba nauja reliatyvistinė dalelė, o gal ir koks kitas dar neatrastas fizikos reiškinys“, – sakė astrofizikė Sherry Suyu.

Mokslininkai dar negali pasakyti, kokia yra ta trūkstama dėlionės detalė. Kai kurie jų mano, kad atsakymo reikia ieškoti tamsiojoje energijoje – taip vadinama paslaptinga, nematoma jėga, sudaranti apie 68 proc. Visatos. Ši energija galėjo paspartinti Visatos plėtimąsi, įveikdama tamsiosios materijos sutraukiantį poveikį.

C.Fassnachtas sakė, jog tikisi, kad mokslininkai ir toliau naudosis šia naująja teleskopine technologija rinkdami tikslesnius duomenis apie Visatą, tokiu būdu ieškodami trūkstamų mūsų žinių apie Visatą detalių.

„Galbūt tai leis mums sudaryti pilnesnį kosmologinį Visatos modelį“, – sakė jis.