Zamislite da pokušavate da izmerite brzinu automobila koji juri od vas, ali dva vrhunska merna instrumenta daju tvrdoglavo različite rezultate. U kosmologiji, ovaj problem je poznat kao „Hablova tenzija“ i predstavlja jedan od najvećih izazova za naš standardni model kosmologije, poznat kao Lambda hladna tamna materija (LCDM). Brzina kojom se prostor rasteže nije samo apstraktna cifra; ona određuje starost univerzuma i samu sudbinu svega što postoji.
Decenijama se suočavamo sa paradoksom: merenja zasnovana na svetlosti iz drevne prošlosti ne poklapaju se sa posmatranjima našeg galaktičkog komšiluka. Da li nam je potrebna radikalno nova fizika da bismo objasnili ovaj jaz, ili su naši merni aršini suptilno pogrešni? Nova studija nudi intrigantan odgovor koji sugeriše da bi rešenje moglo ležati u „sastojcima“ koje već dobro poznajemo.
Lokalni svemir je „sporiji“
Dva nezavisna istraživanja bacila su novo svetlo na brzinu širenja prostora, donoseći rezultate koji bi mogli da preoblikuju modernu astronomiju. Standardna merenja pomoću supernova tipa Ia dugo su sugerisala da Hablova konstanta iznosi oko 73 km/s/Mpc. Nasuprot tome, teoretski modeli zasnovani na analizi kosmičke fosilne svetlosti(CMB) – zračenja preostalog iz vremena Velikog praska – predviđaju nižu vrednost od 68 km/s/Mpc.
Međutim, najnoviji podaci sugerišu da je lokalni svemir možda još „tromiji“ nego što smo mislili, sa vrednošću od 64 km/s/Mpc. Ovo otkriće donosi neočekivani obrt: dok nova cifra značajno ublažava tenziju približavajući se predviđanjima iz rane mladosti kosmosa, ona zapravo odlazi korak dalje i „podbacuje“ u odnosu na vrednost dobijenu iz kosmičkog pozadinskog zračenja. Ovaj naučni „undershoot“ unosi novu dozu intrige u debatu, sugerišući da jaz možda nije onoliki kolikim se činio.
Balansiranje gravitacije i kosmičkog toka
Umesto oslanjanja na sjaj dalekih zvezda, istraživači su primenili inovativnu metodu analize kretanja galaksija unutar grupa Centaurus A i M81. Fokus studije bio je na preciznoj meri „igre nadvlačenja“: dok gravitacija nastoji da poveže članove grupe u tesan zagrljaj, kosmički tok usled širenja svemira pokušava da ih razdvoji.
By ESA/Hubble, CC BY 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=34205807
Posebno je fascinantna unutrašnja struktura ovih sistema. Utvrđeno je da grupa M81 poseduje binarno jezgro (galaksije M81 i M82), pri čemu je njena unutrašnja regija do milion svetlosnih godina udaljenosti nagnuta za 34 stepena u odnosu na šire okruženje. Slično tome, utvrđeno je da džinovska eliptična galaksija Centaurus A zapravo čini binarni sistem sa galaksijom M83.
„Ovaj balansni čin zajednički ograničava masu gravitaciono vezane grupe i Hablovu konstantu. Članovi grupe su istovremeno uvučeni u unutrašnjost sopstvenom gravitacijom i potisnuti ka spoljašnjem prostoru kosmičkim tokom koji rasteže samu potku svemira,“ objašnjava suštinu istraživanja Robert Lea.
Iznenađenje sa tamnom materijom: Manje je više?
Istraživanje je donelo i kontraintuitivan zaključak o „nevidljivom lepku“ kosmosa. Prema dominantnim simulacijama, galaktičke grupe bi trebalo da budu utopljene u gigantske, sferične haloe tamne materije koji dominiraju njihovom dinamikom. Podaci iz grupa Centaurus A i M81/M82, međutim, slikaju drugačiju realnost.
Analiza je pokazala da masa najsjajnijih galaksija u ovim sistemima zapravo čini najveći deo ukupne mase čitave grupe. To sugeriše da galaktičke grupe možda nisu okružene tako masivnim strukturama tamne materije kao što se pretpostavljalo u okviru LCDM modela. Ovaj nalaz pojednostavljuje kosmički recept, ukazujući na to da vidljiva materija igra mnogo značajniju ulogu u lokalnoj dinamici nego što smo se usuđivali da pretpostavimo.
Da li nam je uopšte potrebna „nova fizika“?
Dugo se verovalo da se Hablove tenzije mogu rešiti samo uvođenjem egzotičnih elemenata – poput neotkrivenih čestica ili promene u prirodi tamne energije. Ipak, ovi rezultati sugerišu da bi problem mogao biti u samim metodama merenja, a ne u nedostatku fizičkih zakona.
Ako se lokalni svemir zaista širi brzinom od 64 km/s/Mpc, kontradikcija između rane i sadašnje ere kosmosa se značajno smanjuje, iako ne nestaje u potpunosti. Implikacija je duboka: možda možemo pomiriti našu sliku univerzuma koristeći sastojke koje već imamo pri ruci, pod uslovom da bolje razumemo kako ih merimo.
Zaključak: Pogled ka širem horizontu
Ova studija je tek prvi korak, jer je metoda za sada primenjena na samo dve lokalne grupe galaksija. Sledeći veliki skok nas očekuje sa novim podacima sa moćnog teleskopa 4MOST, koji će omogućiti primenu ove tehnike na znatno širi region lokalnog svemira.
O tenziji:
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
