יש ביקום תעלומה תמוהה. מדידות של קצב ההתפשטות הקוסמית בשיטות שונות ממשיכות להציג תוצאות לא מסכימות. המצב נקרא "משבר".
הבעיה מתרכזת במה שמכונה קבוע האבל. יחידה זו, אשר נקראה בשם האסטרונום האמריקני אדווין האבל, מתארת כמה מהר היקום מתרחב במרחקים שונים מכדור הארץ. על פי נתונים מלוויין Planck של סוכנות החלל האירופית (ESA), מדענים מעריכים כי התעריף עומד על 46,200 קמ"ש למיליון שנות אור (או, באמצעות יחידות קוסמולוגים, 67.4 ק"מ לשנייה למגה-פארק). אולם חישובים המשתמשים בכוכבים פועמים הנקראים קפידים מראים כי הוא 50,400 קמ"ש למיליון שנות אור (73.4 קמ"ש / קמ"ק).
אם המספר הראשון צודק, המשמעות היא שמדענים מודדים מרחקים לחפצים רחוקים ביקום שגויים מזה עשורים רבים. אבל אם השנייה נכונה, יתכן וחוקרים צריכים לקבל את קיומה של פיזיקה אקזוטית חדשה. אסטרונומים, כמובן, הם די מורכבים מההבדל הזה.
מה אמור הדיוט להפיק ממצב זה? וכמה חשוב ההבדל הזה, שנראה מבחינתו מבחוץ מבחינתו מינורי? על מנת לרדת לתחתית ההתנגשות, Live Science הזעיק את בארי מדור, אסטרונום מאוניברסיטת שיקגו וחבר באחד הצוותים שביצע מדידות של קבוע האבל.
הבעיה מתחילה אצל אדווין האבל עצמו. עוד בשנת 1929, הוא הבחין בכך שגלקסיות רחוקות יותר מתרחקות מכדור הארץ מהר יותר מאשר מקביליהן המקורבים יותר. הוא מצא קשר ליניארי בין המרחק שאובייקט היה מכוכב הלכת שלנו לבין המהירות בה הוא נסוג.
"זה אומר שמשהו מפחיד קורה," מדור אמרה לליבי מדע. "מדוע נהיה מרכז היקום? התשובה שאינה אינטואיטיבית היא שאינה נעה. נוצר יותר ויותר מרחב בין הכל."
האבל הבין שהיקום מתרחב, ונראה שהוא עושה זאת בקצב קבוע - ומכאן, קבוע האבל. הוא מדד את הערך כ- 342,000 מיילים לשעה למיליון שנות אור (501 קמ"ש / MPC) - גדול כמעט פי עשרה ממה שנמדד כיום. במהלך השנים, החוקרים זיקקו את שיעור זה.
הדברים התחממו בסוף שנות התשעים, כששתי צוותים של אסטרונומים הבחינו שסופרנובות רחוקות עמומות יותר, ולכן רחוקים יותר מהצפוי, אמרה מדור. זה הצביע על כך שלא רק שהיקום התפשט, אלא שהוא גם האיץ בהתפשטותו. אסטרונומים שמו את הגורם לתופעה מסתורית זו אנרגיה אפלה.
לאחר שקיבלו שהיקום עושה משהו מוזר, פנו הקוסמולוגים למשימה הברורה הבאה: מדידת התאוצה בצורה מדויקת ככל האפשר. בכך הם קיוו לחזור על ההיסטוריה והתפתחות הקוסמוס מההתחלה ועד הסוף.
מדור השוותה משימה זו להליכה למסלול מרוצים ולקבל הצצה יחידה לסוסים המתרוצצים סביב השדה. רק מאותו מידע, מישהו יכול להסיק מאיפה כל הסוסים התחילו ואיזה מהם ינצח?
שאלה כזו אולי נשמעת בלתי אפשרית לענות, אך הדבר לא הפריע למדענים לנסות. בעשר השנים האחרונות מודד לוויין פלאנק את הרקע המיקרוגל הקוסמי, הד רחוק של המפץ הגדול, המספק תמונת מצב של יקום התינוקות לפני 13 מיליארד שנה. בעזרת נתוני המצפה, הקוסמולוגים יכלו לברר מספר קבוע של האבל בדרגה קטנה מאוד של אי וודאות.
"זה יפה," אמרה מדור. אבל, "זה מנוגד למה שאנשים עושים בשלושים השנים האחרונות", אמר מדור.
במשך שלושת העשורים הללו אסטרונומים השתמשו גם בטלסקופים כדי להסתכל על קפידים רחוקים ולחשב את קבוע האבל. כוכבים אלה מרצדים בקצב קבוע בהתאם לבהירותם, כך שחוקרים יכולים לדעת בדיוק עד כמה בהיר צריך להיות מבוסס Cepheid על פעימותיו. על ידי התבוננות עד כמה הכוכבים עמומים באמת, אסטרונומים יכולים לחשב מרחק אליהם. אבל הערכות של קבוע האבל המשתמשות בספאידים אינן תואמות את זו של פלאנק.
הפער אולי נראה קטן למדי, אך כל נקודת נתונים היא די מדויקת ואין חפיפה בין אי הוודאות שלהם. הצדדים השונים הפנו אצבעות זו אל זו ואמרו כי מתנגדיהם כללו שגיאות בזריקת תוצאותיהם, אמרה מדור.
אבל, הוסיף, כל תוצאה תלויה גם במספר גדול של הנחות. כשחזר לאנלוגיה של מרוצי הסוסים, מדור השווה את זה לנסות להבין את המנצח תוך כדי שהוא צריך להסיק איזה סוס יתחיל להתעייף, מה שיצבור פרץ אנרגיה פתאומי בסוף, שיחליק מעט על הרטוב חלקת דשא מהגשם של אתמול ומשתנים רבים אחרים שקשה לקבוע.
אם צוותי הספידים טועים, פירוש הדבר שאסטרונומים מדדו את המרחק ביקום לא נכון כל הזמן הזה, אמרה מדור. אבל אם פלאנק טועה, יתכן ופיזיקה חדשה ואקזוטית תצטרך להכניס למודלים של היקום, הוסיף. מודלים אלה כוללים חוגים שונים, כמו מספר סוגי החלקיקים התת-אטומיים המכונים נייטרינו הקיימים, והם משמשים כדי לפרש את נתוני הלוויין על רקע המיקרוגל הקוסמי. כדי ליישב את ערך הפלנק של קבוע האבל עם דגמים קיימים, יהיה צורך לצבוט כמה מחוגים, אמר מדור, אך מרבית הפיזיקאים עדיין לא מוכנים לעשות זאת.
בתקווה לספק נקודת נתונים נוספת שיכולה לתווך בין שני הצדדים, מדור ועמיתיו הסתכלו לאחרונה על אורם של כוכבי ענק אדומים. עצמים אלה מגיעים לאותם בהירות שיא בסוף חייהם, כלומר, כמו עם הספידים, האסטרונומים יכולים להסתכל על עד כמה הם נראים עמומים מכדור הארץ כדי לקבל הערכה טובה של המרחק שלהם, ולכן, לחשב את קבוע האבל.
התוצאות, שפורסמו ביולי, סיפקו מספר בריבוי בין שתי המדידות הקודמות: 47,300 קמ"ש למיליון שנות אור (69.8 קמ"ש / קמ"ק). וחוסר הוודאות הכיל מספיק חפיפה בכדי להסכים עם תוצאות פלאנק.
אבל החוקרים עדיין לא קופצים את פקקי השמפניה שלהם, אמרה מדור. "רצינו לעשות מפסק עניבה", אמר. "אבל לא נאמר שהצד הזה או שהצד הזה צודק. הוא אמר שהיה הרבה יותר שיפוע ממה שכולם חשבו לפני כן."
צוותים אחרים שקלו את עצמם. קבוצה בשם עדשות H0 ב- Wellspring של COSMOGRAIL (H0LICOW) בוחנת עצמים בהירים מרוחקים ביקום המוקדם שנקראים קוואזרים, שאורם הוטבע בכבידה על ידי עצמים מאסיביים שבינינו לבינם. על ידי לימוד הקוואזרים הללו, הקבוצה קיבלה לאחרונה הערכה קרובה יותר לצד האסטרונומים. מידע ממצפה הכוכבים של גל אינטרפרומטר לייזר (LIGO), המתבונן בגלי הכבידה מכוכבי הנויטרונים המתרסקים, עשוי לספק נקודת נתונים עצמאית נוספת. אבל חישובים כאלה עדיין בשלבים המוקדמים שלהם, אמרה מדור, והם טרם הגיעו לבשלות מלאה.
מדור, מצדו, אמר שהוא חושב שהמספר האמצעי בין פלנק לערך האסטרונומים יכריע בסופו של דבר, אם כי הוא לא יבצע יותר מדי על אפשרות זו באותו הרגע. אך עד שלא תמצא מסקנה כלשהי, הוא היה רוצה לראות את עמדות החוקרים מתכווצות מעט.
"הרבה מאוד קצף הושם על ידי אנשים שמתעקשים שהם צודקים," אמר. "מספיק חשוב שזה ייפתר, אבל זה ייקח זמן."
