Rozpínanie vesmíru rozrušilo vedcov. Najpresnejšie meranie v histórii potvrdilo, že fyzika má problém

Vesmír sa rozpína rýchlejšie, než by mal. A čím presnejšie ho meriame, tým menej tomu rozumieme. Najnovšia medzinárodná štúdia totiž priniesla doposiaľ najpresnejšie určenie rýchlosti rozpínania blízkeho vesmíru. No namiesto vyriešenia dlhoročného problému ho ešte viac vyostrila.

Za výskumom stojí rozsiahla spolupráca astronómov združených v projekte H0 Distance Network, na ktorej sa podieľal aj tím z NSF NOIRLab. Vedci spojili dáta z viacerých pozemských aj vesmírnych observatórií a vytvorili najucelenejší obraz o tom, ako rýchlo sa vesmír v našom okolí rozpína.

Dve desaťročia sa pritom fyzici spoliehajú na dva zásadne odlišné prístupy. Prvý sa zameriava na „lokálny“ vesmír, teda meria vzdialenosti hviezd a galaxií a sleduje, ako rýchlo sa od nás vzďaľujú. Druhý ide hlboko do minulosti, až k reliktnému žiareniu po veľkom tresku, pričom z neho odvodzuje, aká by mala byť dnešná rýchlosť rozpínania.

Teoreticky by mali oba prístupy viesť k rovnakému výsledku. Realita je však iná. Merania v blízkom vesmíre konzistentne ukazujú hodnotu približne 73 kilometrov za sekundu na megaparsek, zatiaľ čo modely založené na ranom vesmíre hovoria o nižšej hodnote okolo 67 až 68.

Tento rozdiel, hoci sa môže zdať malý, je príliš výrazný na to, aby šlo o náhodu.

Po desaťročiach dát prichádza prelomová presnosť

Vedci sa tentoraz rozhodli spojiť obrovské množstvo pozorovaní do jednotného rámca. Výsledkom tejto iniciatívy je najpresnejšie priame meranie v histórii, nazvané Hubblova konštanta. Nová hodnota dosahuje 73,50 ± 0,81 kilometra za sekundu na megaparsek, čo znamená presnosť lepšiu než jedno percento.

Autori štúdie zdôrazňujú, že nejde len o nové číslo. „Toto nie je len nová hodnota Hubbleovej konštanty,“ uvádza tím. „Je to komunitne vytvorený rámec, ktorý transparentne a prístupne spája desaťročia nezávislých meraní vzdialeností.“

Kľúčom k presnosti je takzvaná „sieť vzdialeností“. Ide o prepojenie viacerých metód, ktoré sa navzájom kontrolujú. Patria sem premenné hviezdy typu Cepheid, červení obri s presne známou svietivosťou, supernovy typu Ia aj špecifické typy galaxií.

Gemini/NASA/JPL-Caltech

Práve táto viacvrstvová metodika umožnila vedcom testovať spoľahlivosť výsledkov. Ak by bola niektorá z metód chybná, jej odstránenie by výrazne zmenilo výsledok. To sa však nestalo. Aj po vylúčení jednotlivých techník ostáva výsledná hodnota prakticky rovnaká.

„Táto práca efektívne vylučuje vysvetlenia napätia Hubbleovej konštanty, ktoré sa opierajú o jednu prehliadnutú chybu v meraniach vzdialeností v lokálnom vesmíre,“ konštatujú autori. „Ak je toto napätie skutočné, ako naznačuje rastúce množstvo dôkazov, môže ukazovať na novú fyziku mimo štandardného kozmologického modelu.“

Možno nám chýba kúsok vesmírnej skladačky

Dôsledky tohto zistenia presahujú samotné merania. Nižšia hodnota rozpínania odvodená z raného vesmíru vychádza zo štandardného modelu kozmológie, ktorý opisuje vývoj vesmíru od veľkého tresku. Ak však tento model niečo prehliada – napríklad detaily o temnej energii, existenciu neznámych častíc alebo odlišné správanie gravitácie – jeho predpovede môžu byť skreslené.

NASA/Youtube/How the Universe Works

V takom prípade by napätie v Hubbleovej konštante nebolo len technickým problémom, ale signálom, že naše chápanie vesmíru je neúplné.

Vedci sa preto pozerajú do budúcnosti s opatrným optimizmom. Novovytvorená sieť vzdialeností je otvorená a pripravená na ďalšie spresňovanie. S príchodom nových observatórií a presnejších meraní sa môže ukázať, či sa rozdiel medzi dvoma hodnotami časom vytratí, alebo naopak ešte viac zvýrazní.

Ak platí druhá možnosť, čaká fyziku možno jedna z najväčších revolúcií za posledné desaťročia.

Čítajte viac z kategórie: Novinky