Eksplozija supernove in nihanja v prostoru in času, ki sta nastala z združitvijo dveh nevtronskih zvezd, sta znanstvenikom pomagala natančno izmeriti hitrost širjenja vesolja. Prihodnje tovrstne meritve bodo pomagale razrešiti glavni paradoks kozmologije, pravijo znanstveniki v reviji Nature Astronomy.
Že leta 1929 je slavni astronom Edwin Hubble dokazal, da naše vesolje ne miruje, ampak se postopoma širi. Konec prejšnjega stoletja so astrofiziki ugotovili, da opazujejo supernove tipa I, da se širi ne s konstantno hitrostjo, temveč s pospeševanjem. Razlog za to danes velja za "temno energijo" - skrivnostno snov, zaradi katere se prostor-čas razteza vse hitreje in hitreje.
Junija 2016 je nobelov nagrajenec Adam Riess in njegovi sodelavci, ki so odkrili ta pojav, izračunali natančno hitrost širjenja vesolja danes z uporabo spremenljivih cefeidskih zvezd v Mlečni poti in sosednjih galaksijah, razdaljo do katere je mogoče izračunati z izjemno visoko natančnostjo.
Ta natančnost je dala izjemno nepričakovan rezultat - izkazalo se je, da se dve galaksiji, ločeni z razdaljo približno 3 milijone svetlobnih let, razkropita s hitrostjo približno 73 kilometrov na sekundo. Letos so objavili posodobljene rezultate opazovanj, v katerih je ta vrednost postala še višja - 74 kilometrov na sekundo.
Nove meritve Riesza in njegovih sodelavcev so se izkazale za skoraj 10% višje od podatkov, pridobljenih s pomočjo orbite teleskopov WMAP in Planck - 69 kilometrov na sekundo, kar pa ni mogoče razložiti z našimi trenutnimi predstavami o naravi temne energije in mehanizmu rojstva vesolja.
Ta neskladja so kozmologe pripeljala do razmišljanja o dveh možnih načinih, kako bi razložili to anomalijo. Po eni strani je povsem mogoče, da so meritve Plancka ali Riesza in njegovih sodelavcev zmotne ali nepopolne. Po drugi strani je povsem dopustno, da bi v zgodnjem vesolju lahko obstajala tretja "temna" snov, drugačna od temne snovi in energije, pa tudi, da bi lahko bila slednja nestabilna in postopoma razpadla.
Kenta Hotokezaka z univerze Princeton (ZDA) in njegovi sodelavci so to težavo naredili še bolj akutno in kontroverzno, saj je s pomočjo gravitacijskega observatorija LIGO in številnih "običajnih" optičnih teleskopov naredil prve razmeroma natančne meritve stopnje širitve vesolja.
Prve tovrstne meritve so, kot ugotavlja astrofizik, znanstveniki izvedli konec leta 2017, ko je LIGO zabeležil porušitev, nastalo z združitvijo dveh nevtronskih zvezd, stotine zemeljskih in vesoljskih teleskopov pa so lahko svoj vir lokalizirale v galaksiji NGC 4993 v ozvezdju Hydra.
Promocijski video:
Prve meritve LIGO so bile blizu podatkom, ki ga je pridobila ekipa Riesza, za kar so mnogi znanstveniki menili, da so nadaljnji dokazi, da se lahko hitrost širjenja vesolja bistveno spremeni. Hotokezaka in njegovi sodelavci so ugotovili, da to ni nujno s sledenjem ne samo gravitacijskim valovom, ampak tudi bliskom svetlobe in sproščanjem snovi, ki jo ustvarja ta kataklizma.
Pri teh opazovanjih je znanstvenikom pomagalo dejstvo, da je bil ta tok napihljive plazme, curka v jeziku fizikov, usmerjen ne neposredno na Zemljo, ampak nekoliko stran od nje. Zahvaljujoč temu se opazovalcem na našem planetu zdi, da se giblje približno štirikrat hitreje od svetlobne hitrosti in s tem "krši" teorijo relativnosti, kot sončni žarek ali senca.
Ta lastnost emisij, skupaj z meritvami "debeline" curka na njegovem izhodišču, omogoča zelo natančno določitev, v katero smer je bila usmerjena glede na Zemljo in merjenje njene hitrosti. Vsi ti podatki nam omogočajo, da določimo razdaljo do vira gravitacijskih valov in natančneje izračunamo, koliko so se "raztegnili" med potovanjem iz galaksije NGC 4993 na Zemljo.
Takšne izpopolnitve, kot ugotavlja Hotokezaka, so prinesle veliko presenečenje - vrednost Hubble stalnice se je približala ne meritvam Riesza in njegovih sodelavcev, temveč rezultatom Plancka in drugih teleskopov, ki so opazovali mikrovalovni odmev Velikega poka.
Po eni strani to lahko resnično pomeni, da se nobelov nagrajenec in njegovi sodelavci zmotijo, po drugi strani pa je natančnost "gravitacijskih" meritev še vedno opazno manjša - približno 7% kot pri tistih in drugih udeležencih tega univerzalnega spora (manj kot 2%). Trenutni rezultati, poudarja znanstvenik, ustrezajo obema teorijama, vendar se bo stanje v bližnji prihodnosti spremenilo.
Po trenutnih ocenah znanstvenih skupin LIGO in njegovega italijanskega "bratranca" ViRGO naj bi obe gravitacijski opazovalnici našli približno deset takšnih dogodkov na leto. V skladu s tem lahko v naslednjih 2-3 letih upamo, da nam bodo opažanja združitev nevtronskih zvezd pomagala, da bomo nedvoumno ugotovili, ali obstaja "nova fizika" v širitvi vesolja ali ne, zaključujejo avtorji članka.