Neste gang du spiser en bærmuffin, bør du tenke på hva som skjedde med blåbærene i deigen mens søtheten bakt. Blåbærene lå på ett sted, men etter hvert som bolle utvidet seg begynte bærene å bevege seg fra hverandre. Hvis du kunne stå på ett bær, ville du se alle andre bevege seg bort fra deg, men det samme vil være tilfelle for alle andre bær du velger. Slik sett er galakser som bær i en cupcake.
Siden Big Bang har universet utvidet nådeløst. Det merkelige faktum er at det ikke er et eneste sted universet ekspanderer fra - snarere, alle galakser (i gjennomsnitt) beveger seg bort fra andre. Fra utsiktspunktet vårt i Melkeveis galaksen vil det se ut som de fleste galakser beveger seg bort fra oss - som om vi er sentrum i vårt bollelignende univers. Men se fra enhver annen galakse, og utsikten vil være nøyaktig den samme.
For å forvirre deg ytterligere, antyder ny forskning at hastigheten som universet utvider seg til kan være forskjellig avhengig av hvor langt tilbake i tid du ser. Nye data, publisert i Astrophysical Journal, indikerer at det er på tide å revurdere vår romforståelse.
Hubble mysterium
Kosmologer kjennetegner utvidelsen av universet ved en enkel lov - Hubble-loven (oppkalt etter Edwin Hubble). Hubbles lov er observasjonen av at fjernere galakser beveger seg raskere. Dette betyr at galakser i nærheten beveger seg relativt sakte.
Forholdet mellom hastighet og avstand til galaksen bestemmes av "Hubble-konstanten" - 70 km / s / Mpc. Dette betyr at galaksen beveger seg omtrent 90 000 km i timen for hvert million lysår borte fra oss.
Denne utvidelsen av universet, med nærliggende galakser som beveger seg vekk saktere enn fjerne galakser, forventes fra et jevnt ekspanderende rom med mørk energi (en usynlig kraft som akselererer utvidelsen av universet) og mørk materie (en ukjent og usynlig form for materie, som er fem ganger større enn vanlig). Det samme kan observeres i en muffins med bær.
Salgsfremmende video:
Historien om å måle Hubble-konstanten er full av vanskeligheter og uventede avsløringer. I 1929 mente Hubble selv at dens verdi skulle være i størrelsesorden 600 000 km per time per million lysår - omtrent ti ganger mer enn det som nå er målt. Forsøk på å måle Hubble-konstanten gjennom årene har ført til utilsiktet oppdagelse av mørk energi. Å finne informasjon om denne mystiske typen energi, som utgjør 70% av energien i universet, inspirerte lanseringen av det beste romteleskopet i verden (til dags dato), oppkalt etter Hubble.
Fangsten er at resultatene fra de to mest nøyaktige målingene ikke er enige og ikke korrelerer med hverandre. Når de kosmologiske målingene ble så nøyaktige at de viste verdien av Hubble-konstanten, ble det tydelig at dette ikke var fornuftig. I stedet for ett, har vi to motstridende resultater.
På den ene siden har vi nye presise målinger av den kosmiske mikrobølgebakgrunnen - Big Bang-ettergløden - laget av Planck-oppdraget, som målte Hubble-konstanten som 67,4 km / s / Mpc.
På den annen side har vi nye målinger av pulserende stjerner i nærliggende galakser, også utrolig nøyaktige, som målte Hubble-konstanten som 73,4 km / s / Mpc. De er nærmere oss i tide.
Begge disse målingene hevder å være korrekte og veldig nøyaktige. Avviket mellom målingene er rundt 500 km per time per million lysår, så kosmologer kaller det "spenning" mellom to dimensjoner - de strekker statistikken i forskjellige retninger, og den må kollapse et sted.
Ny fysikk?
Hvordan vil det kollapse? Ingen vet for øyeblikket. Kanskje er vår kosmologiske modell feil. Det kan sees at universet utvider seg raskere nærmere oss enn vi forventer, med utgangspunkt i fjernere dimensjoner. Målinger av den kosmiske mikrobølgebakgrunnen måler ikke lokal utvidelse, men gjør det gjennom en modell - vår kosmologiske modell. Hun har vært ekstremt vellykket med å forutsi og beskrive mange av de observerbare dataene i universet.
Selv om denne modellen kan være feil, har ingen derfor kommet frem til en enkel overbevisende modell som kan forklare både dette og alt vi observerer. Vi kan for eksempel prøve å forklare dette med en ny teori om tyngdekraften, men da passer andre observasjoner ikke. Eller det kan forklares med den nye teorien om mørk materie eller mørk energi, men da vil ikke andre observasjoner fungere - og så videre. Derfor, hvis denne "spenningen" er assosiert med ny fysikk, må den være sammensatt og ukjent.
En mindre interessant forklaring ville være "ukjente ukjente" i dataene forårsaket av systematiske effekter, og nærmere analyse vil en dag avsløre en subtil effekt som har blitt savnet. Eller det kan bare være en statistisk fluke som vil forsvinne når mer data blir samlet inn.
Det er foreløpig uklart hvilken kombinasjon av ny fysikk, systematiske effekter eller nye data som vil løse disse spenningene, men noe vil helt sikkert bli klart. Bildet av universet som en ekspanderende kake kan være galt, og kosmologer blir utfordret til å komme med et annet bilde. Hvis det kreves ny fysikk for å forklare de nye dimensjonene, vil resultatet endre vår forståelse av rommet.
Ilya Khel
