משהו לא ממש בסדר ביקום. לפחות על סמך כל מה שפיזיקאים יודעים עד כה. כוכבים, גלקסיות, חורים שחורים וכל שאר האובייקטים השמימיים מתרחקים זה מזה מהר יותר ויותר עם הזמן. מדידות עבר בשכונת היקום המקומית שלנו מגלות שהיקום מתפוצץ החוצה מהר יותר ממה שהיה בתחילת הדרך. זה לא אמור להיות המקרה, על סמך המתאר הטוב ביותר של המדענים ליקום.
אם המדידות שלהם בערך המכונה קבוע האבל נכונות, פירוש הדבר שהמודל הנוכחי חסר בפיסיקה חדשה מכרעת, כמו חלקיקים יסודיים בלתי מוסדרים, או משהו מוזר שקורה עם החומר המסתורי המכונה אנרגיה כהה.
כעת, במחקר חדש, שפורסם ב -22 בינואר בכתב העת Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, מדדו מדענים את קבוע האבל בצורה חדשה לחלוטין, ומאשרים כי אכן היקום מתרחב מהר יותר מכפי שהיה בו ימים מוקדמים.
"משהו מעניין קורה"
כדי להסביר כיצד היקום עבר מכתם זעיר, חם וצפוף של פלזמה מרקחת למרחב העצום שאנו רואים כיום, הציעו המדענים את מה שמכונה מודל Lambda Cold Dark Matter (LCDM). המודל שם מגבלות על תכונותיו של חומר אפל, סוג של חומר המפעיל משיכת כבידה אך אינו פולט אור, ואנרגיה כהה, הנראית כמתנגדת לכוח המשיכה. LCDM יכול לשחזר בהצלחה את מבנה הגלקסיות ואת הרקע המיקרוגל הקוסמי - האור הראשון של היקום - כמו גם את כמות המימן והליום ביקום. אבל זה לא יכול להסביר מדוע היקום מתרחב מהר יותר מכפי שהיה מוקדם יותר.
זה אומר שמודל LCDM שגוי או שמדידת קצב ההתרחבות הם.
השיטה החדשה שמה לה למטרה ליישב סופית את הדיון בשיעור ההתרחבות, אמר סימון בירר, חוקר מאוניברסיטת קליפורניה, לוס אנג'לס, וסופר ראשי במחקר החדש. עד כה, המדידות החדשות, הבלתי תלויות, מאשרות את ההתאמה, ומציעות כי יתכן שיהיה צורך בפיזיקה חדשה.
כדי לסגור את הקבוע של האבל, מדענים השתמשו בעבר בכמה שיטות שונות. חלקם השתמשו בסופרנובות ביקום המקומי (החלק הסמוך ליקום), ואחרים הסתמכו על קפידים, או על סוגים של כוכבים המפעימים ומבהבים בקביעות בהירות. אחרים עדיין חקרו את קרינת הרקע הקוסמית.
המחקר החדש השתמש בטכניקה המערבת אור מקוואזרים - גלקסיות בהירות במיוחד המופעלות על ידי חורים שחורים מסיביים - במאמץ לשבור את העניבה.
"לא משנה כמה ניסוי זהיר, תמיד יכולה להיות השפעה המובנית בסוגי הכלים שהם משתמשים בכדי לבצע מדידה זו. אז כשקבוצה מגיעה ככה ומשתמשת בסט כלים אחר לגמרי ... ומקבל את אותה התשובה, אז אתה יכול די מהר להסיק שהתשובה הזו אינה תוצאה של השפעה רצינית כלשהי בטכניקות, "אמר אדם רייס, חתן פרס נובל וחוקר במכון למדע טלסקופ החלל ובאוניברסיטת ג'ונס הופקינס. "אני חושב שהביטחון שלנו הולך וגובר שיש משהו באמת מעניין", אמר רייס, שלא היה מעורב במחקר, ל- Live Science.
לראות כפול
כך עבדה הטכניקה: כאשר אור מקוואזר עובר גלקסיה מתערבת, כוח הכבידה מהגלקסיה גורם לאור הזה להתכופף בכבידה לפני שפגע בכדור הארץ. הגלקסיה פעלה כמו עדשה כדי לעוות את האור של הקוואר למספר עותקים - לרוב שניים או ארבעה, תלוי ביישור הקוואזרים ביחס לגלקסיה. כל אחד מאותם עותקים נסע בדרך שונה מעט סביב הגלקסיה.
הקוואזרים בדרך כלל לא זורחים בהתמדה כמו כוכבים רבים. בגלל חומר שנפל לחורים השחורים המרכזיים שלהם, הם משתנים בבהירות בסולמות של שעות למיליוני שנים. לפיכך, כאשר דמותו של קוואזאר מודבקת למספר עותקים עם נתיבי אור לא שווים, כל שינוי בהירותו של הקוואסר יביא להבהב דק בין העותקים, שכן אור מהעתקים מסוימים לוקח זמן רב יותר להגיע לכדור הארץ.
מתוך אי-התאמה זו, מדענים יכלו לקבוע במדויק כמה רחוק אנחנו מכיוון הקוואזאר והן מהגלקסיה המתווכת. כדי לחשב את קבוע האבל, אסטרונומים השוו אז את המרחק לתזוזה האדומה של האובייקט, או את התזוזה באורכי הגל של האור לעבר הקצה האדום של הספקטרום (מה שמראה עד כמה אור האובייקט נמתח ככל שהיקום מתרחב).
לימוד אור ממערכות היוצרות ארבע תמונות או עותקים של קוואזאר נעשה בעבר. אבל, בעיתון החדש, בירר ומשתפי הפעולה שלו הדגימו בהצלחה שאפשר למדוד את קבוע האבל ממערכות היוצרות רק תמונה כפולה של הקוואזר. זה מגדיל באופן דרמטי את מספר המערכות שניתן ללמוד, מה שבסופו של דבר יאפשר למדוד את קבוע האבל בצורה מדויקת יותר.
בירר אמר ל- Live Science "תמונות של קוואזרים המופיעים ארבע פעמים נדירות מאוד - יש אולי רק 50 עד 100 בכל השמים, ולא כולם בהירים מספיק כדי להימדד." "לעומת זאת, מערכות בעלות עדשות כפולה נפוצות בערך בגודל של חמש."
התוצאות החדשות ממערכת בעלת עדשות כפולה, בשילוב עם שלוש מערכות עדשות אחרות שנמדדו בעבר, מציבות את הערך עבור קבוע האבל על 72.5 קמ"ש לשנייה למגה-פארק; זה מסכים עם מדידות יקום מקומיות אחרות, אך עדיין גבוהות בסביבות 8 אחוזים ממדידות מהיקום הרחוק (היקום הישן או מוקדם יותר). ככל שהטכניקה החדשה מיושמת במערכות רבות יותר, החוקרים יוכלו להכניס את ההבדל המדויק בין מדידות יקום רחוקות (או מוקדמות) לבין מדידות יקום מקומיות (עדכניות יותר).
"המפתח הוא לעבור מנקודה בה אנו אומרים, כן, הדברים האלה לא מסכימים, לקבל מידה מדויקת מאוד של הרמה שאליה הם לא מסכימים, כי בסופו של דבר זה יהיה הרמז המאפשר תיאוריה לומר מה קורה, "אמר רייז ל- Live Science.
מדידה מדויקת של קבוע האבל עוזרת למדענים להבין יותר מסתם כמה מהר היקום מתעופף. הערך הוא הכרחי בקביעת גיל היקום והגודל הפיזי של גלקסיות רחוקות. זה גם נותן לאסטרונומים רמזים לגבי כמות החומר האפל והאנרגיה האפלה שם בחוץ.
באשר להסבר מה ייתכן שפיזיקה אקזוטית עשויה להסביר את חוסר ההתאמה שלהם במדידות בקצב ההתרחבות, זה בדרך למטה.
