Czy Wszechświat rozszerza się szybciej, niż myśleliśmy?

Jeżeli mielibyśmy znaleźć coś, co nie daje spać po nocach kosmologom, podważając naszą wiedzę o tym, jak wygląda przestrzeń międzygwiezdna, to zdecydowanie byłaby to jedna, podstępna liczba – stała Hubble’a (która wbrew swojej nazwie okazuje się nie taka stała). To właśnie ona mówi nam, jak szybko Wszechświat się rozszerza. Od dobrych kilku lat powoduje jednak spore napięcie – w matematycznych i fizycznych modelach, ale (może przede wszystkim) wśród samych naukowców.

Dlaczego jest tak problematyczna? Bo wraz z nią nasuwa się nie tylko pytanie o liczby, lecz być może o zupełnie nowe, ciągle nam umykające prawa fizyki.

Nie tak stała Stała Hubble’a

Wyobraźmy sobie, że Wszechświat to nieskończenie wielkie ciasto drożdżowe, które rośnie w kosmicznym piekarniku. Galaktyki, jak rodzynki w wypieku, z każdą minutą oddalają się od siebie, bo przestrzeń nieustannie od Wielkiego Wybuchu się rozszerza. Poszczególne galaktyki oddalają się od siebie, więc śmiało można powiedzieć, że ciasto przestrzeni po prostu pęcznieje. To zjawisko nazywamy ekspansją Wszechświata.

Ile kilometrów na sekundę (bo o tak dużych prędkościach mówimy w skali Wszechświata) oddala się jedna galaktyka od drugiej na każdy megaparsek odległości? Odpowiedź daje (lub powinna dawać) właśnie stała Hubble’a – prędkość, która określa tempo tej kosmicznej ucieczki. Dziś utrzymuje się, że wynosi ona coś w okolicach 70 km/s/Mpc. Kluczowe jest tu jednak właśnie wyrażenie „w okolicach”.

Liczby, które dzielą naukowców

Wydawałoby się, że prawa fizyki (a tym bardziej matematyki) są wszędzie takie same, a jednak w zależności od tego, jak mierzymy stałą Hubble’a, dostajemy inne wyniki. Jeśli spojrzymy na bardzo wczesny Wszechświat (np. analizując mikrofalowe promieniowanie tła), wychodzi ok. 67 km/s/Mpc. Ale jeśli badamy dzisiejszy Wszechświat – np. obserwując odległe supernowe – wychodzi trochę większa (a jednak niedająca się wtłoczyć w karby błędów pomiarowych) prędkość ok. 73 km/s/Mpc. To właśnie nazywamy „napięciem Hubble’a” – rosnącą różnicą między tym, co pokazuje nam młody Wszechświat, a tym, co widzimy dzisiaj. Jeśli obie metody pomiarów są poprawne – a wszystko wskazuje na to, że są – to być może coś nam umyka? Może brakuje nam jakiegoś puzzla w olbrzymim, kosmicznym krajobrazie?

W świecie naukowym krążą różne – mniej lub bardziej sprawdzone i prawdopodobne – hipotezy: nieznane cząstki, nowe formy ciemnej energii, interakcje między ciemną materią a promieniowaniem, a nawet… potrzeba przepisania niektórych równań Einsteina, czyli uniwersalnego modelu, który dotychczas sprawdzał się tak dobrze.

Dlaczego mówimy o tym właśnie teraz?

Bo jesteśmy na granicy rewolucji – albo w rozumieniu Wszechświata, albo w technikach pomiarowych. Nowe teleskopy, takie jak James Webb Space Telescope czy nadchodzący Euclid, pozwalają spojrzeć dalej, dokładniej i z nowych perspektyw. A technologia analizy danych – wspierana przez sztuczną inteligencję – umożliwia wyłapywanie subtelności, które dotąd nam umykały.

To, co kiedyś było tylko akademicką debatą, dziś może wpłynąć na fundamenty kosmologii. A może nawet otworzyć drzwi do nowych praw fizyki (całej dziedziny?), których jeszcze nie znamy.

Po nitce do kłębka – czy uda nam się rozwiązać napięcie Hubble’a?

Bo jesteśmy na granicy rewolucji – albo w rozumieniu Wszechświata, albo w technikach pomiarowych. Nowe teleskopy, takie jak James Webb Space Telescope czy nadchodzący Euclid, pozwalają spojrzeć dalej, dokładniej i z nowych perspektyw. A technologia analizy danych – wspierana przez sztuczną inteligencję – umożliwia wyłapywanie subtelności, które dotąd nam umykały.

To, co kiedyś było tylko akademicką debatą, dziś może wpłynąć na fundamenty kosmologii. A może nawet otworzyć drzwi do nowych praw fizyki (całej dziedziny?), których jeszcze nie znamy.