Sesuatu tidak cukup tepat di alam semesta. Sekurang-kurangnya berdasarkan kepada semua ahli fizik tahu setakat ini. Bintang-bintang, galaksi, lubang hitam dan semua benda angkasa yang lain meletus dari satu sama lain yang lebih cepat dari masa ke masa. Pengukuran masa lalu di kejiranan tempatan kami di alam semesta mendapati bahawa alam semesta meletup keluar lebih cepat daripada pada awalnya. Itu tidak sepatutnya berlaku, berdasarkan deskriptor terbaik saintifik alam semesta.
Sekiranya pengukuran nilai mereka yang dikenali sebagai Hubble Constant adalah betul, ini bermakna model semasa hilang fizik baru yang penting, seperti yang tidak dapat dijumpai-untuk zarah-zarah asas, atau sesuatu yang aneh berlaku dengan bahan misteri yang dikenali sebagai tenaga gelap.
Sekarang, dalam sebuah kajian baru yang diterbitkan pada 22 Januari di Notis Bulanan Notis Persatuan Astronomi Diraja, saintis telah mengukur Hubble Constant dengan cara yang sama sekali baru, yang mengesahkan bahawa sesungguhnya alam semesta semakin berkembang sekarang daripada yang hari-hari awal.
"Sesuatu yang menarik berlaku"
Untuk menjelaskan bagaimana alam semesta pergi dari satu plasma kecil yang panas, padat, padat plasma ke luas luas yang kita lihat hari ini, saintis telah mencadangkan apa yang dikenali sebagai model Lambda Cold Matter (LCDM). Model ini meletakkan kekangan pada sifat-sifat bahan gelap, sejenis bahan yang menimbulkan tarikan graviti tetapi tidak mengeluarkan cahaya, dan tenaga gelap, yang seolah-olah menentang graviti. LCDM dapat berjaya menghasilkan semula struktur galaksi dan latar belakang mikrob kosmik - cahaya pertama alam semesta - serta jumlah hidrogen dan helium di alam semesta. Tetapi ia tidak dapat menjelaskan mengapa alam semesta berkembang lebih cepat sekarang daripada yang dilakukan pada awal.
Ini bermakna sama ada model LCDM salah atau pengukuran kadar pengembangan.
Kaedah baru ini bertujuan untuk menyelesaikan perdebatan kadar pengembangan, Simon Birrer, seorang penyelidik di University of California, Los Angeles, dan penulis utama dalam kajian baru itu, memberitahu Live Science. Setakat ini, ukuran baru yang bebas mengesahkan percanggahan, yang mencadangkan fizik baru mungkin diperlukan.
Untuk menukarkan Constant Hubble, saintis sebelum ini menggunakan beberapa kaedah yang berbeza. Sesetengah menggunakan supernovas di alam semesta setempat (bahagian yang berdekatan di alam semesta), dan yang lain bergantung kepada Cepheids, atau jenis bintang yang berdenyut dan kerap berkilau dalam kecerahan. Masih yang lain telah mengkaji radiasi latar belakang kosmik.
Penyelidikan baru menggunakan teknik yang melibatkan cahaya dari quasars - galaksi yang sangat cerah dikuasai oleh lubang hitam besar - dalam usaha untuk memecahkan tali leher.
"Tidak kira betapa berhati-hati dengan eksperimen, selalu terdapat beberapa kesan yang dibina ke dalam jenis alat yang mereka gunakan untuk membuat pengukuran itu. Jadi, apabila sebuah kumpulan datang bersama seperti ini dan menggunakan set alat yang sangat berbeza ... dan mendapat jawapan yang sama, maka anda dapat dengan cepat membuat kesimpulan bahawa jawapan itu bukan hasil daripada kesan serius dalam teknik, "kata Adam Riess, seorang penghibur dan penyelidik Nobel di Institut Sains Teleskop Angkasa dan di Johns Hopkins University. "Saya fikir keyakinan kami semakin meningkat yang ada sesuatu yang sangat menarik berlaku," Riess, yang tidak terlibat dalam kajian tersebut, memberitahu Live Science.
Melihat berganda
Begini bagaimana teknik ini berfungsi: Apabila cahaya dari quasar melewati galaksi yang campur tangan, graviti dari galaksi menyebabkan cahaya itu menjadi "graviti bengkok" sebelum memukul Bumi. Galaksi ini bertindak seperti lensa untuk memesongkan cahaya quasar ke dalam beberapa salinan - paling kerap dua atau empat bergantung kepada penjajaran quasars berhubung dengan galaksi. Setiap salinan itu mengembara jalan yang sedikit berbeza di sekeliling galaksi.
Quasars tidak biasanya bersinar mantap seperti banyak bintang. Kerana bahan jatuh ke dalam lubang hitam pusat mereka, mereka berubah kecerahan pada skala jam hingga berjuta-juta tahun. Oleh itu, apabila imej quasar dilingkarkan kepada beberapa salinan dengan laluan cahaya yang tidak sama, sebarang perubahan dalam kecerahan quasar akan menyebabkan kelipan halus antara salinan, kerana cahaya dari salinan tertentu mengambil sentuhan lebih lama untuk mencapai Bumi.
Dari perbezaan ini, para saintis dapat menentukan sejauh mana kita dari kedua-dua quasar dan galaksi perantara. Untuk mengira Hubble Constant, para astronom kemudian membandingkan jarak ke arah redshift objek, atau peralihan panjang gelombang cahaya ke arah ujung merah spektrum (yang menunjukkan berapa banyak cahaya objek yang membentang ketika alam semesta mengembang).
Mempelajari cahaya dari sistem yang menghasilkan empat imej, atau salinan, quasar telah dilakukan pada masa lalu. Tetapi, dalam kertas baru, Birrer dan kolaboratornya berjaya menunjukkan bahawa adalah mungkin untuk mengukur Hubble Constant dari sistem yang hanya menghasilkan imej ganda quasar. Ini secara dramatik meningkatkan bilangan sistem yang boleh dikaji, yang pada akhirnya akan membolehkan Hubble Constant diukur dengan lebih tepat.
"Imej-imej quasars yang muncul empat kali sangat jarang berlaku - mungkin hanya 50 hingga 100 di seluruh langit, dan tidak semuanya cukup terang untuk diukur," kata Birrer kepada Sains Live. "Sistem lensa ganda, bagaimanapun, adalah lebih kerap dengan kira-kira lima faktor."
Keputusan baru dari sistem kanta dua-ganda, digabungkan dengan tiga sistem lensa kuadruple yang diukur sebelumnya, meletakkan nilai untuk Hubble Constant pada 72.5 kilometer per detik per megaparsec; itu bersesuaian dengan pengukuran alam semesta setempat yang lain, tetapi masih sekitar 8 persen lebih tinggi daripada pengukuran dari alam semesta yang jauh (alam semesta yang lebih tua atau awal). Oleh kerana teknik baru diterapkan pada lebih banyak sistem, para penyelidik akan dapat pulang ke rumah dengan perbezaan yang tepat antara pengukuran alam semesta yang jauh (atau lebih awal) dan alam sekitar (lebih baru).
"Kuncinya adalah untuk pergi dari satu titik di mana kita berkata, ya, perkara-perkara ini tidak bersetuju, untuk mempunyai ukuran yang sangat tepat tahap yang mereka tidak bersetuju, kerana pada akhirnya itu akan menjadi petunjuk yang membolehkan teori untuk mengatakan apa yang berlaku, "kata Riess kepada Live Science.
Mengukur tepat dengan Hubble Constant membantu para saintis memahami lebih daripada sekadar seberapa cepat alam semesta terbang. Nilai adalah penting dalam menentukan umur alam semesta dan saiz fizikal galaksi jauh. Ia juga memberikan petunjuk astronomi tentang jumlah bahan gelap, dan tenaga gelap, di luar sana.
Seperti yang dijelaskan bagaimana fizik yang mungkin eksplisit dapat menjelaskan ketidakpadanan mereka dalam pengukuran kadar pengembangan, itu adalah cara yang betul.
