Z jaką prędkością rozszerza się wszechświat i skąd rozbieżności w pomiarach? “Żyjemy w wielkiej bańce”

Z jaką prędkością rozszerza się wszechświat? Najnowsze badania naukowe wskazują, że dzieje się to znacznie szybciej, niż do tej pory sądziliśmy. Okazuje się, że prędkość rozszerzania się wszechświata może wynosić 73,3 km/s. Ta rozbieżność skłania naukowców do zrewidowania wielu teorii i hipotez kosmologicznych.

Jaka jest prędkość rozszerzania się wszechświata? Przez lata badania opierano na pomiarach kosmicznego mikrofalowego tła, które zostało wyemitowane, gdy wszechświat miał ok. 370 000 lat. Dane te zebrano za pomocą teleskopu kosmicznego Planck, przy założeniu, że wszechświat jest jednorodny. Ustalono, że rozszerza się w tempie 67,4 km/s/megaparsek. Gdy jednak zaczęto tych pomiarów dokonywać na podstawie eksplozji supernowych, do ktorych dochodzi w odległych galaktykach, okazało się, że wszechświat rozszerza się z prędkością 73,3 km/s. Warto również wspomnieć o prof. Wendy Freedman z University of Chicago, która do pomiarów jako „drabiny odległości” użyła czerwonych gigantów i uzyskała wynik 69,8 km/s/Mpc. Co ciekawe, pomiary oparte na zmianach jasności galaktyki, wskazały na wartość 76,5 km/s/Mpc.

Z jaką prędkością rozszerza się wszechświat?

Co oznacza ta rozbieżność w wynikach pomiarów? Naukowcy z Genewy twierdzą, że „Droga Mleczna oraz kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk znajduje się w swego rodzaju rozległym bąblu o średnicy 250 mln lat świetlnych, w którym średnia gęstość materii jest o połowę niższa od reszty kosmosu”. Bańka Hubble’a opisuje obszary wszechświata, w których gęstość materii spada poniżej kosmicznej średniej.

Załóżmy, że nasza Droga Mleczna znajduje się w Bańce Hubble’a. Materia na zewnątrz bańki przyciągałaby wówczas pobliskie galaktyki tak silnie, że poruszałyby się one szybciej niż średnia. Mierzylibyśmy wyższą stałą Hubble’a, która odnosi się do naszego kosmicznego sąsiedztwa, ale nie do wszechświata jako całości – wyjaśnia dr Valerio Marra z Instytutu Fizyki Teoretycznej Uniwersytetu w Heidelbergu. (pol.legatechnics.com)

Jak czytamy na portalu Big Think, naukowcy muszą ustalić skąd dokładnie bierze się ta rozbieżność, bo jest to kluczowe do zgłębiania ewolucji wszechświata oraz istoty ciemnej materii stanowiącej aż 68% wszechświata. Nie wiemy jednak nawet jakie procesy fizyczne są odpowiedzialne za zmienne tempo ekspansji kosmosu. Co więcej, jak wynika z badań przeprowadzonych za pomocą obserwatoriów kosmicznych Chandra oraz XMM-Newton, wszechświat nie jest izotropowy (taki sam we wszystkich kierunkach). Konstantinos Migkas z Uniwersytetu w Bonn wyjaśnia, że kosmos prawdopodobnie rozszerza się z różną prędkością w każdym kierunku, co może wynikać np. z niejednorodności ciemnej materii.

Jak pisze urania.edu.pl, nowe obserwacje jedynie pogłębiają zagadkę stałej Hubble’a – jednej z najważniejszych liczb w kosmologii, odpowiedzialnej za tempo ekspansji wszechświata.

Znaczne różnice w wynikach wiarygodnych metod pomiarowych nie tylko powodują, że nie wiemy jak szybko nasza czasoprzestrzenna bańka się poszerza, ale przez to zagrożone jest nasze rozumienie tego, jak zbudowany jest wszechświat, jakie rządzą nim prawa i jak ewoluował w czasie – pisze RP.pl

Koniec wszechświata – Wielkie Rozdarcie, Big Bang czy Wielki Kolaps?

Co ciekawe, chociaż kosmos się rozszerza, a tempo tego procesu rośnie, wkrótce może zacząć się kurczyć. Naukowcy podejrzewają, że to nie ciemna energia odpowiada za ekspansję, a może to być tzw. “kwintesencja”, charakteryzująca się własnymi fluktuacjami, a więc posiadająca cechy zarówno materii, jak i stałej kosmologicznej. Wraz z rozszerzaniem się, spada także gęstość materii we wszechświecie. Jeżeli kwintesencja też ma określoną gęstość, to będzie spadała wraz z rozszerzaniem się kosmosu. Naukowcy zakładają, że gdyby jej zabrakło, wszechświat zacząłby się kurczyć i powróciłby do stanu sprzed 13,8 mld lat. Proces odwrotny do rozszerzania się wszechświata określa się jako Wielki Kolaps.

Istnieje też teoria, że rozszerzanie będzie trwało w nieskończoność, rosnąć będą odległości, w wyniku czego może nastąpić Wielkie Rozdarcie.

Co ciekawe noblista Roger Penrose uważa, że wszechświat nigdy się nie narodził, ale też nigdy nie umiera ( “cykliczna kosmologia konforemna”). Jego zdaniem nastąpi wkrótce nowy Wielki Wybuch i powstanie nowy kosmos, który znów będzie się rozszerzał.

Źródło: Big Think, Urania.edu.pl, spidersweb.pl, RP.pl

Źródło zdjęcia:

  • Z jaką prędkością rozszerza się wszechświat? Rozbieżności w pomiarach i nowe obliczenia: Gerd Altmann z Pixabay