Niektoré tajomstvá fyziky zmiznú, akonáhle sa vykonajú presnejšie merania, ktoré vyplnia medzery. Iné sa zas presnejšími meraniami iba prehĺbia.

Príkladom druhého prípadu je aj nová štúdia publikovaná v žurnále Astronomy & Astrophysics, ktorej výsledky spochybňujú najzákladnejšie fyzikálne zákony vesmíru. Na tému upozornil portál ScienceAlert.

Problém s meraním rýchlosti expanzie vesmíru

Nové, doposiaľ najpresnejšie meranie rýchlosti rozpínania vesmíru je založené na pozorovaní vzdialených hviezd, ktoré pravidelne menia svoj jas. Teraz potvrdilo existujúci rozdiel medzi dvomi hlavnými metódami merania rýchlosti zväčšovania sa vesmíru, upozorňuje portál Space.

ESO/L. Calçada/ESO-GOODS team

Expanzia vesmíru a Hubblova konštanta sú kľúčovými pojmami v kozmológii, vďaka ktorým sa nám podarilo zostaviť model vývoja vesmíru a priniesť množstvo nových poznatkov o našej kozmickej domovine.

Už v 20. rokoch  minulého storočia americký astronóm Edwin Hubble ukázal, že vesmír sa rozpína a galaxie sa od Mliečnej dráhy neustále vzďaľujú. Podľa Hublovho-Lemaîtreovho zákona všeobecnej expanzie vesmíru, je pozorovaná radiálna rýchlosť galaxie priamo úmerná ich vzdialenosti od Zeme – čím sú galaxie ďalej, tým rýchlejšie sa vzďaľujú.

Tento zákon sa vyjadruje matematickým vzťahom v= H*R, kde „v“ je radiálna rýchlosť galaxie v km/s, „R“ jej vzdialenosť v Mpc a „H“ je Hubblova konštanta. Práve Hubblova konštanta vyjadruje číselný odhad rýchlosti rozpínania vesmíru.

Presnejšie, táto jednotka vyjadruje, o koľko km/s sa zväčšuje rýchlosť vzďaľovania pozorovaného vesmírneho objektu, keď jeho vzdialenosť narastie o 1 megaparsek (1 Mpc = 3,26 milióna svetelných rokov).

Rýchlosť merania expanzie vesmíru je však poriadne ošemetná záležitosť. Naše dve najlepšie metódy jej merania totiž udávajú úplne rozdielne hodnoty.

Postup merania rýchlosti expanzie vesmíru. NASA, ESA, A. Feild (STScI), and A. Riess (STScI/JHU)

Základom jednej metódy merania je radiácia mikrovlnného pozadia, ktorá v kozme zostala z čias tesne po Veľkom tresku. Podľa tohto žiarenia je rýchlosť expanzie vesmíru 67,4 ± 0,5 km/s na Mpc. Merania založené na spôsobe, akým sa od nás dnes vzďaľujú hviezdy a galaxie však naznačuje, že vesmír sa rozpína rýchlosťou cca 73 km/s na Mpc.

Hoci na prvý pohľad sa ti tento rozdiel môže zdať zanedbateľný, nesúlad medzi týmito dvoma hodnotami pre astronómiu predstavuje obrovský problém – naše teórie naznačujú, že hodnota by sa mala zhodovať.

Nové najpresnejšie meranie prinieslo viac otázok, ako odpovedí

Aj preto sa vedci v novej štúdii rozhodli použiť úplne nové údaje zo sondy Gaia na prekalibrovaniu jasu pulzujúcich hviezd známych ako cefeidy. Cefeidy a supernovy typu Ia sú známe aj ako „štandardné sviečky“ (objekty so známou svietivosťou) a predstavujú základ druhého uvedeného spôsobu merania rýchlosti rozpínania vesmíru.

Niektoré galaxie obsahujúce cefeidy. NASA, ESA, Adam G. Riess (STScI, JHU)

Spojenie jasu týchto objektov so vzdialenosťou vo vesmíre a rekalibrácia jasu cefeíd sa považuje za prvý schod na „kozmickom rebríku“, ktorý má pomôcť presne určiť rýchlosť, akou sa vesmír zväčšuje.

„Čím viac sa potvrdzuje, že naše merania a výpočty sú presné, tým viac dospievame k záveru, že tento nesúlad meraní znamená, že naše chápanie vesmíru je chybné a vesmír sa nespráva tak, ako si myslíme,“ uvádza astrofyzik Richard Anderson. „Naša štúdia potvrdzuje správnosť rýchlosti expanzie 73 km/s na Mpc. Čo je ale dôležitejšie, poskytuje aj doteraz najpresnejšiu a najspoľahlivejšiu kalibráciu cefeíd, ako nástrojov na meranie vzdialeností. Znamená to, že musíme prehodnotiť základné pojmy, ktoré predstavujú naše vnímanie fyziky,“ dodáva.

Výsledky majú aj ďalšie dôsledky. Napríklad presnejšia kalibrácia jasu cefeíd pomáha k odhaleniu presného tvaru našej galaxie.