Care este viteza de expansiune a Universului? Diverse metode de a o măsura dau rezultate diferite. O nouă teorie, a bulei cosmice intergalactice, ar explica aceste rezultate.
Teoria nașterii și a evoluţiei Universului are ca punct de plecare aşa-numitul Big Bang, un fel de explozie cosmică ce ar fi generat materia, spaţiul și timpul Universului nostru. De atunci, adică de acum circa 13.7 miliarde de ani, Universul se află în expansiune și în răcire. Dacă la început era un Univers extrem de cald, o supă de cuarci și gluoni, la ora actuală temperatura Universului, măsurată de radiaţia cosmică de microunde, este de circa 2.7 K.
Această radiaţie a fost generată la circa 300.000 de ani după Big Bang, când materia și radiaţia s-au decuplat. Informația pe care aceasta ne-o furnizează ne arată cum era Universul în perioada respectivă.
Expansiunea Universului, care deci continuă de la Big Bang încoace, este la ora actuală un subiect extrem de dezbătut, întrucât metode diferite dau rezultate diferite asupra valorii vitezei de expansiune. De când metodele care o măsoară au devenit precise, deci cu erori mici, rezultatele obţinute nu se mai suprapun. Cosmologii încearcă să rezolve acest mister. Să vedem însă despre ce metode este vorba.
O primă metodă este destul de directă: măsurarea deplasării spre roșu, un fel de efect Doppler, a stelelor numite cefeide și a supernovaelor. Cefeidele sunt stele bine cunoscute care pot fi folosite ca standard în măsurătorile astronomice.
A doua metodă care permite măsurarea vitezei de expansiune a Universului are de-a face cu temperatura radiaţiei cosmice de microunde. Această temperatură nu este perfect omogenă, ci are mici variaţii care au fost măsurate recent. Măsurarea acestor variaţii permite extragerea vitezei de expansiune a Universului.
Ei bine, cele două metode ajung la valori diferite pentru H0, așa-numita constantă a lui Hubble, care dă viteza de expansiune a Universului. Cele două valori nu sunt compatibile între ele. Care să fie explicația acestei incompatibilități?
O parte dintre oamenii de ştiinţă sunt convinși că este vorba despre o „nouă fizică” – adică de fenomene pe care încă nu le cunoaştem, cum ar fi particule sau câmpuri de energie noi. Ar putea avea de-a face cu materia și energia întunecată care, la rândul lor, reprezintă mistere pe care fizicienii încearcă să le dezlege atât prin experimente la acceleratoarele de particule și în laboratoare subterane, cât și prin teorii care să înglobeze aceste noi forme de materie și energie.
O altă explicaţie, mult mai simplă, a fost propusă recent de un grup de cercetători într-un articol publicat în Physics Letters B și prezentat de către Live Science. Explicația oferită de acești cercetători nu are nevoie de o fizică nouă.
Autorii susțin că noi am „locui” într-o bulă cosmică cu densitate scăzută. Adică o regiune intergalactică cu o densitate mai mică decât regiunile ce o înconjoară.
Ipoteza care subîntinde cosmologia actuală susţine că densitatea medie în Univers este constantă și stă la baza rezultatelor obținerii valorii lui H0. Dar dacă Universul, care a evoluat din fluctuații de densitate după Big Bang, nu are o densitate medie constantă ci ar exista regiuni cu densitate mai mare a materiei și altele – precum a noastră, după cum susțin cercetătorii – cu densitate mai mică, atunci măsurătorile obţinute aplicând cele două metode, cea care măsoară deplasarea spre roșu a vitezei stelelor și cea care măsoară diferenţele de temperatură în radiaţia cosmică de fond, nu trebuie să dea același rezultat.
Evident, la ora actuală aceasta este doar o ipoteză ce nu are o confirmare experimentală. Avantajul este că nu are nevoie de o nouă fizică, însă nu este clar dacă Universul este organizat în regiuni cu densități de materie diferite și că noi ne-am afla într-o bulă cosmică cu densitate mică. Desigur, în viitorul apropiat vom ajunge să înţelegem mai bine expansiunea Universului și structura acestuia și să confirmăm sau nu această nouă ipoteză.
Articol scris de Cătălina Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi de Luminiţa Costea, profesor la Colegiului Naţional „Mihai Viteazul”, Sfântu Gheorghe.
