Care este viteza de expansiune a Universului? Diverse metode de a o masura dau rezultate diferite. O noua teorie, a bulei cosmice intergalactice, ar exlica aceste rezultate.

Teoria nasterii si a evolutiei Universului are ca punct de plecare asa-numitul Big Bang, un fel de explozie cosmica, care ar fi generat materia, spatiul si timpul Universului nostru. De atunci, adica acum circa 13.7 miliarde de ani, Universul se afla in expansiune si in racire. Daca la inceput era un Univers extrem de cald, o supa de cuarci si gluoni, la ora actuala temperatura Universului, masurata de radiatia cosmica de microunde , este de circa 2.7 K.

Aceasta radiatie a fost generata la circa 300.000 de ani dupa Big Bang, cand materia si radiatia s-au decuplat, si informatia pe care ne-o da ne arata cum era Universul in perioada respectiva.

Expansiunea Universului, care deci continua de la Big Bang incoace, este la ora actuala un subiect extrem de dezbatut intrucat metode diferite dau rezultate asupra valorii vitezei de expansiune diferite. De cand metodele care o masuara au devenit precise, deci cu erori mici, rezultatele obtinute nu se mai suprapun. Cosmologii la ora actuala incearca sa rezolve acest mister. Sa vedem insa despre ce metode este vorba.

O prima metoda este destul de directa: masurarea deplasarii spre rosu, un fel de efect Doppler, a stelelor numite cefeide si a supernovaelor. Cefeidele sunt stele bine cunoscute care pot fi folosite ca standard in masuratorile astronomice.

A doua metoda care permite masurarea vitezei de expansiune a Universului are de-a face cu temperatura radiatiei cosmice de microunde. Aceasta temperatura nu este perfect omogena, ci are mici variatii care au fost masurate recent. Masurarea acestor variatii la randul ei permite extragerea vitezei de expansiune a Universului.

Eu bine, cele doua metode dau valori diferite pentr H0, asa-numita constanta a lui Hubble, care da viteza de expansiune a Universului. Cele doua valori nu sunt compatibile intre ele.

Care sa fie explicatia acestei incompabilitati?

O parte dintre oamenii de stiinta sunt convinsi ca este vorba despre o „noua fizica” – adica fenomene pe care inca nu le cunostem, precum ar fi particule sau campuri de energie noi. Ar putea avea de-a face cu materia si energia intunecata care, la randul lor, reprezinta mistere pe care fizicienii incearca sa le dezlege atat prin experimente la acceleratoarele de particule si in laboratoare subterane, cat si cu noi teorii care sa inglobeze aceste noi forme de materie si energie.

O alta explicatie insa, mult mai simpla, a fost propusa recent de un grup de cercetatori intr-un articol care va fi publicat in Physics Letters B si care a fost anticipat de catre Live Science. Acest grup de cercetatori propune o explicatie mult mai simpla, care nu are nevoie de o fizica noua.

In acest articol se sustine ca noi am „locui” intr-o bula cosmica cu densitate scazuta. Deci o regiune intergalactica cu o densitate mai mica decat regiunile care o inconjoara. Ipoteza cosmologica care sta la baza cosmologiei actuale sustine ca densitatea medie in Univers este constanta si sta la baza rezultatelor obtinerii valorii lui H0. Daca insa intr-adevar Universul care a evoluat din fluctuatii de densitate dupa Big Bang nu are o densitate medie constanta ci ar exista regiuni cu densitate mai mare a materiei si altele, precum, sustin cercetatorii, a noastra cu densitate mai mica, atunci masuratorile obtinute aplicand cele doua metode, cea care masoara deplasarea spre rosu a vitezei stelelor si cea care masoara diferentele de temperatura in radiatia cosmica de fond, nu trebuie sa dea acelasi rezultat.

Evident la ora actuala aceasta este doar o ipoteza care nu are o confirmare experimentala. Avantajul este ca nu are nevoie de o noua fizica, insa nu este clar daca Universul este organizat in regiuni cu densitati de materie diferite si noi suntem intr-o bula cosmica cu densitate mica. Desigur, in viitorul apropiat vom ajunge sa intelegem mai bine expansiune Universului si structura acestuia si sa confirmam sau nu aceasta noua ipoteza.

 

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