wszechświat
Autor: Richard Panek | dodano: 2020-03-23
Kosmiczny kryzys

 

Któryś z dwóch wyników różnych pomiarów tempa ekspansji Wszechświata musi być błędny – ale który?

Na początku xxi wieku wydawało się, że standardowy model kosmologiczny jest kompletny. Kryjący wiele tajemnic – oczywiście. Pełen płodnych obszarów do dalszych badań – zdecydowanie. Ale ogólnie rzecz biorąc, wszystko trzymało się kupy: około dwie trzecie Wszechświata stanowiła ciemna energia (tajemnicze coś, co przyspiesza jego ekspansję), jakąś jedną czwartą – ciemna materia (tajemnicze coś, co determinuje ewolucję jego struktury), a 4 lub 5% – materia „zwykła” (czyli to, z czego zbudowani jesteśmy my, planety, gwiazdy, galaktyki i wszystko, o czym zawsze, nie licząc kilku ostatnich dziesięcioleci, myśleliśmy, że składa się na kompletny Wszechświat). Stanowiło to logiczną całość.

Nie tak szybko. Albo, bardziej precyzyjnie – za szybko.

W ostatnich latach pojawiła się rozbieżność między dwoma sposobami pomiaru tempa ekspansji Wszechświata – wielkości zwanej stałą Hubble’a (H0). Metoda polegająca na rozpoczynaniu pomiarów w dzisiejszym Wszechświecie i cofaniu się do coraz wcześniejszych etapów konsekwentnie dawała jedną wartość H0. Pomiary rozpoczynające się w najwcześniejszych stadiach Wszechświata i idące do chwili obecnej równie konsekwentnie dostarczały jednak inną wartość – taką, z której wynikałoby, że Wszechświat rozszerza się szybciej, niż myśleliśmy.

Różnica jest niewielka ilościowo, ale ponieważ subtelne różnice ilościowe zwiększają się w czasoprzestrzennej skali Wszechświata, może okazać się znacząca kosmologicznie. Znajomość obecnej wartości tempa ekspansji Wszechświata umoż­liwia kosmologom przeprowadzenie ekstrapolacji wstecz w czasie w celu określenia wieku Wszechświata. Kosmolodzy mogą także ekstrapolować w przyszłość i stwierdzić, kiedy zgodnie z obecną teorią przestrzeń między galaktykami stanie się tak rozległa, że kosmos będzie wyglądać jak kompletna pustka otaczająca nasze bezpośrednie sąsiedztwo. Prawidłowa wartość H0 może nawet pomóc w wyjaśnieniu, czym jest ciemna energia, która przyspiesza ekspansję.

Na razie pomiary rozpoczynające się we wczesnym Wszechświecie i postępujące naprzód dają jedną wartość H0, zaś pomiary startujące we Wszechświecie dzisiejszym i idące wstecz – inną. Takie sytuacje nie są wcale rzadkością w nauce. Różnice zwykle znikają po dokładniejszej analizie – i przez ostatnią dekadę kosmolodzy mieli nadzieję, że tak właśnie się stanie z obecnym problemem. Jednakże rozbieżność zaostrza się z roku na rok, a każdy kolejny zestaw pomiarów staje się coraz trudniejszy do podważenia. Obecnie w sprawie tego problemu pojawił się pewien konsens.

Nikt nie uważa, że standardowy model kosmologiczny jest całkowicie zły. Ale coś się nie zgadza – może w obserwacjach, a może w ich interpretacji. Oba te scenariusze wydają się wszakże mało prawdopodobne. Pozostaje ostatnia możliwość – równie nieprawdopodobna, ale coraz mniej nieakceptowalna: coś szwankuje w samym modelu kosmologicznym.

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 04/2020 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
12/2020
10/2020 - specjalny
Kalendarium
Grudzień
3

W 1992 r. wysłano pierwszy w historii SMS.
Warto przeczytać
Czy wiesz, że wszyscy mężczyźni zaczynają życie jako kobiety? A może fakt, że skóra chroni nas przed wyparowaniem, to dla ciebie żadna nowość? Nawet jeśli tak jest, książka "100 rzeczy, których nie wiesz o swoim ciele" i tak będzie cię nieustannie zaskakiwać.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Richard Panek | dodano: 2020-03-23
Kosmiczny kryzys

 

Któryś z dwóch wyników różnych pomiarów tempa ekspansji Wszechświata musi być błędny – ale który?

Na początku xxi wieku wydawało się, że standardowy model kosmologiczny jest kompletny. Kryjący wiele tajemnic – oczywiście. Pełen płodnych obszarów do dalszych badań – zdecydowanie. Ale ogólnie rzecz biorąc, wszystko trzymało się kupy: około dwie trzecie Wszechświata stanowiła ciemna energia (tajemnicze coś, co przyspiesza jego ekspansję), jakąś jedną czwartą – ciemna materia (tajemnicze coś, co determinuje ewolucję jego struktury), a 4 lub 5% – materia „zwykła” (czyli to, z czego zbudowani jesteśmy my, planety, gwiazdy, galaktyki i wszystko, o czym zawsze, nie licząc kilku ostatnich dziesięcioleci, myśleliśmy, że składa się na kompletny Wszechświat). Stanowiło to logiczną całość.

Nie tak szybko. Albo, bardziej precyzyjnie – za szybko.

W ostatnich latach pojawiła się rozbieżność między dwoma sposobami pomiaru tempa ekspansji Wszechświata – wielkości zwanej stałą Hubble’a (H0). Metoda polegająca na rozpoczynaniu pomiarów w dzisiejszym Wszechświecie i cofaniu się do coraz wcześniejszych etapów konsekwentnie dawała jedną wartość H0. Pomiary rozpoczynające się w najwcześniejszych stadiach Wszechświata i idące do chwili obecnej równie konsekwentnie dostarczały jednak inną wartość – taką, z której wynikałoby, że Wszechświat rozszerza się szybciej, niż myśleliśmy.

Różnica jest niewielka ilościowo, ale ponieważ subtelne różnice ilościowe zwiększają się w czasoprzestrzennej skali Wszechświata, może okazać się znacząca kosmologicznie. Znajomość obecnej wartości tempa ekspansji Wszechświata umoż­liwia kosmologom przeprowadzenie ekstrapolacji wstecz w czasie w celu określenia wieku Wszechświata. Kosmolodzy mogą także ekstrapolować w przyszłość i stwierdzić, kiedy zgodnie z obecną teorią przestrzeń między galaktykami stanie się tak rozległa, że kosmos będzie wyglądać jak kompletna pustka otaczająca nasze bezpośrednie sąsiedztwo. Prawidłowa wartość H0 może nawet pomóc w wyjaśnieniu, czym jest ciemna energia, która przyspiesza ekspansję.

Na razie pomiary rozpoczynające się we wczesnym Wszechświecie i postępujące naprzód dają jedną wartość H0, zaś pomiary startujące we Wszechświecie dzisiejszym i idące wstecz – inną. Takie sytuacje nie są wcale rzadkością w nauce. Różnice zwykle znikają po dokładniejszej analizie – i przez ostatnią dekadę kosmolodzy mieli nadzieję, że tak właśnie się stanie z obecnym problemem. Jednakże rozbieżność zaostrza się z roku na rok, a każdy kolejny zestaw pomiarów staje się coraz trudniejszy do podważenia. Obecnie w sprawie tego problemu pojawił się pewien konsens.

Nikt nie uważa, że standardowy model kosmologiczny jest całkowicie zły. Ale coś się nie zgadza – może w obserwacjach, a może w ich interpretacji. Oba te scenariusze wydają się wszakże mało prawdopodobne. Pozostaje ostatnia możliwość – równie nieprawdopodobna, ale coraz mniej nieakceptowalna: coś szwankuje w samym modelu kosmologicznym.