Universul este în expansiune – descoperirea care a şocat oamenii de ştiinţă secolul trecut, rămâne încă învăluită în mister.
O nouă măsurătoare mai precisă decât cele precedente arată cum expansiunea Universului ar putea să fie mai rapidă decât se credea. Care este însă cauza acestei expansiuni accelerate, încă nu se ştie. Mai multe ipoteze, printre care şi cea conform căreia teoria lui Einstein ar putea să fie greşită la nivelul Universului, au fost propuse.
La începutul secolului trecut oamenii de ştiinţă erau convinşi că Universul este static şi că a existat dintotdeauna şi va există la infinit. Descoperirea de către Hubble a expansiunii Universului în 1929 a şocat lumea ştiinţei: această descoperire demonstra inclusiv că în trecut Universul observat a fost mult mai mic decât cel actual, ba mai mult, la începuturi totul era într-un singul „loc” – acest moment a fost denumit Big Bang care se consideră a fi naşterea Universului nostru. De atunci însă lucrurile au evoluat şi s-a descoperit nu numai că Universul este în expansiune dar şi că această expansiune acceleraza – că şi cum Universul s-ar grăbi să se „mărească”. Viteză de expansiune a Universului este determinată prin studiul deplasării spre roşu a liniilor din spectrele emise de diverse obiecte astronomice. Aceste spectre ne dau informaţii foarte utile legate de viteză de expansiune în funcţie de distanţă obiectelor faţă de noi. Tocmai folosind această metodă Adam Riess de la Johns Hopkins University a reuşit să demonstreze la sfârşitul secolului trecut cum că expansiunea este accelerată – obiectele măsurate erau Supernovae de tipul 1a – stele la sfârşitul vieţii în faza în care explodează generând multă radiaţie (lumina) a cărei spectru măsurat depinde de distanţă. Adam Riess a obţinut premiul Nobel în 2011 pentru această descoperire: expansiunea accelerată a fost atribuită unei noi forme de energie – energia întunecată – a cărei sursă încă nu o cunoaştem. Riess a continuat studiul asupra expansiunii Universului şi în ultimii ani a studiat un nou tip de stele, aşa-numitele cefeide. Cefeidele sunt stele gigante, de 4 până la 15 ori mai masive decât Soarele şi de 100 până la circa 30 000 de ori mai luminoase, a căror strălucire variază potrivit unei perioade bine definite, cuprinsă între 1 şi 135 de zile, de unde îşi trag şi numele de stele variabile. Aceste stele sunt folosite în astronomie pentru calcului distanţei întrucât luminositatea măsurată depinde de distanţă. Grupul lui Riess a studiat 2400 de cefeide din 19 galaxii. Combinând acest studiu cu cel efectuat asupra a 300 supernovae s-a ajuns la concluzia că viteză de expansiune a Universului este cu circa 9% mai mare decât se credea până acum. Această viteză este de circa 73,2 km/s pe Megaparsec (un Megaparsec reprezintă distanţă parcursă de lumina în 3.26 de milioane de ani). Cu această viteză de expansiune distanţă între două obiecte (de exemplu între două galaxii) se dublează în aproximativ 9.8 miliarde de ani. Rezultatul antecedent a fost obţinut prin studiul radiaţiei de fond (microwave background radiation) a Universului. Care este cauza acestei expansiuni, şi mai ales a acceleraţiei acesteia? Pentru a o explică a fost propuse energia întunecată, o formă de energie datorată ori fluctuaţiilor vidului prin efecte cuantice, ori unui câmp de energie încă necunoscut, asemănător întrucâtva câmpului legat de bosonul Higgs. Există însă şi alte propuneri: expansiunea ar putea să fie legată de existenţa unor noi tipuri de particule capabile să călătorească cu viteză luminii (denumită radiaţie întunecată). Chiar dacă sunt puţini cei care cred acest lucru, a fost făcută şi ipoteza cum că de vină ar fi teoria lui Einstein, cea a relativităţii generale, care, susţin anumiţi cercetători, la distanţe atât de mari precum cele din măsurătorile efectuate de Riess, nu ar mai fi valabilă – ar trebui descoperită o nouă teorie la nivelul întregului Univers. Energia întunecată şi expansiunea accelerată a Universului sunt misterele cele mai mari ale fizicii moderne şi măsurători de precizie, precum cea despre care v-am povestit n acest articoo, sunt extrem de importante pentru a înţelege originea şi evoluţia Universului nostru.
Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro
Recomandările noastre
