Mokslininkai išmatavo Visatos plėtimosi greitį: Visata plečiasi greičiau, nei tikėtasi

Mokslininkai pirmą kartą istorijoje Visatos plėtimosi greitį išmatavo pasinaudoję supermasyviomis juodosiomis skylėmis, susidariusiomis netrukus po Didžiojo sprogimo. O jų rezultatai klausimų pateikė daugiau nei atsakymų, rašo „Science Alert“.

Pasirodo, pagal šio matavimo rezultatus Visata plečiasi greičiau, nei tikėtasi. Visatos plėtimąsi mokslininkai apibūdina kaip procesą, kurį lemia tamsioji energija. O pastaroji dažnai apibrėžiama per kosmologinę konstantą, kurią pirmasis aprašė Albertas Einsteinas. Dabar naujojo tyrimo rezultatas rodo, kad kosmologinė konstanta gali būti visai ne tokia jau ir konstanta. Gali būti, kad ji didėja.

Visatos plėtimosi greitis yra vadinamas Hubble’o konstanta. Nustatyti tikslų jos dydį yra labai sunku. Bemaž kiekvienas mokslinis tyrimas pateikia vis kitokius rezultatus. Štai neseniai Planko palydovo, vykdančio kosminių mikrobangų fono stebėjimą, duomenimis ši konstanta yra 67,4 kilometrai per sekundę megaparsekui, su ne didesne nei 1 procento paklaida.

Kiti matavimo metodai dažnai grindžiami „standartinėmis žvakėmis“, arba žinomo šviesumo objektais (žvaigždėmis cefeidėmis arba Ia tipo supernovomis), atstumą iki kurių galima nustatyti pagal absoliutinį šviesį.

Praėjusiais metais atliktas skaičiavimas pagal cefeides pateikė 73,5 (km/s)/Mpc rezultatą. Taigi, įvertinus tokį didžiulį rezultatų skirtumą galima suprasti, dėl ko astronomai vis nerimsta ir atlieka matavimą po matavimo.

Tačiau prieš keletą metų astronomai suvokė, kad tiksliai galima nustatyti atstumą ir iki dar vieno objekto tipo – kvazarų ir juodųjų skylių.

Kvazarai – vieni ryškiausių objektų Visatoje. Tai yra aktyvūs galaktikų branduoliai – jie šviečia dėl to, kad galaktikos centrinė supermasyvi juodoji skylė aktyviai maitinasi aplinkine medžiaga. Regimojo ir radijo spindulių spektro emisijas sukelia akrecijos diske besisukanti medžiaga – ši materija, tarsi vanduo subėgantis į nutekėjimo angą, sukasi susidarant milžiniškai trinčiai ir karščiui.

Taip pat kvazarai išskiria rentgeno ir ultravioletinio spektro spindulius. O Firenzės universiteto (Italija) mokslininkas Guido Risaliti ir Darhemo universiteto (JK) mokslininkė Elisabeta Lusso nustatė, kad šių dviejų bangų ilgių santykis kinta priklausomai nuo absoliutinio ultravioletinio šviesio.

Kai šis šviesis yra žinomas (jį galima suskaičiuoti pagal santykį), kvazaru galima naudotis kaip ir bet kuria kita „standartine žvake“.

O tai reiškia, kad galima atlikti toliau Visatos praeitį siekiančius matavimus.

„Kvazarų kaip standartinių žvakių naudojimas pasižymi puikiu potencialu, nes galime juos įžiūrėti gerokai didesniu atstumu, nei Ia tipo supernovas, tad matome kur kas ankstyvesnes kosmoso istorijos epochas“, – sakė E.Lusso.

Mokslininkai apskaičiavo 1 598 kvazarų, švytėjusių po 1,1-2,3 mlrd. metų nuo Visatos pradžios, ultravioletinio šviesio duomenis ir pagal atstumus iki šių dangaus kūnų apskaičiavo ankstyvosios Visatos plėtimosi greitį.

Taip pat jie savo gautus rezultatus palygino su Ia tipo supernovų pagrindu apskaičiuotą Visatos plėtimosi greitį – pastarasis rezultatas apima kiek vėlyvesnį laikotarpį, maždaug 9 mlrd. metų nuo Visatos pradžios ir išaiškėjo, kad rezultatai yra labai panašūs. Tačiau ankstyvosios Visatos plėtimosi greitis neatitinka standartinio kosmologinio modelio prognozuojamo vis didėjančio Visatos plėtimosi greičio.

„Stebėjome kvazarus vos po milijardo metų nuo Didžiojo sprogimo ir nustatėme, kad Visatos plėtimosi greitis iki šių laikų buvo didesnis nei prognozuojama. Tai gali reikšti, kad kosmosui senstant tamsioji energija stiprėja“, – sakė G.Risaliti.

Iš tiesų mes nežinome, kas yra ta tamsioji energija – negalime jos nei pamatyti, nei išmatuoti. Tai tiesiog pavadinimas, kurį suteikėme nežinomai stumiančiai jėgai, kuri, atrodo, didina Visatos plėtimąsi laikui bėgant.

Pagal Visatos plėtimosi greitį astrofizikai apskaičiavo, kad tamsioji energija turėtų sudaryti apie 70 proc. visos Visatos, todėl plėtimosi greičio patikslinimas leistų mums tiksliau apskaičiuoti ir tamsiosios energijos kiekį.

Jeigu tamsiosios energijos tankis bėgant laikui didėja, tuomet, mokslininkų manymų, tai turėtų reikšti, jog Einsteino kosmologinė konstanta nėra konstanta. Tačiau tai paaiškintų keistus matavimų metu gautus skaičius ir gal netgi skirtumus tarp anksčiau išmatuotų Hubble’o konstantų.

Bet norint ką nors pasakyti užtikrintai reikia nepriklausomo šių matavimo rezultatų patikrinimo.

„Šis modelis yra ganėtinai įdomus, nes jis gali padėti išspręsti dvi užduotis vienu metu, tačiau galutinio sprendimo be jokios abejonės nėra ir, prieš pareiškiant, kad ši kosminė mįslė išspręsta, mums reikės kur kas atidžiau peržiūrėti gerokai daugiau modelių. Kai kurie mokslininkai svarsto, kad šiems neatitikimams paaiškinti gali prireikti naujos fizikos, įskaitant galimybę, kad tamsiosios energijos jėga didėja. Mūsų nauji rezultatai tokiems svarstymams pritaria“, – tvirtina G.Risaliti.