Faptul că Universul este în expansiune, descoperire care a şocat oamenii de ştiinţă secolul trecut, rămâne încă învăluit 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. Au fost propuse mai multe ipoteze, printre care şi cea conform căreia teoria lui Einstein ar putea să fie incorectă, aplicată la nivelul Universului.


La începutul secolului trecut oamenii de ştiinţă erau convinşi că Universul este static şi că a existat dintotdeauna şi va exista 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 singur „loc”, iar expansiunea iniţială a Universului a fost denumită Big Bang.

De atunci însă lucrurile au evoluat şi s-a descoperit nu numai că Universul este în expansiune, dar şi că această expansiune este accelerată, ca şi cum Universul s-ar grăbi să se „mărească”.

Viteza 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 viteza 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 supernove de tipul 1a – stele la sfârşitul vieţii, în faza în care explodează, generând multă radiaţie (lumină) al 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 ne este deocamdată necunoscută.

Riess a continuat studiul asupra expansiunii Universului şi în ultimii ani a studiat un nou tip de stele, aşa-numitele cefeide. Cefeidele sunt stele gigant, 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 calculul distanţei, întrucât luminozitatea măsurată depinde de distanţă.

Grupul lui Riess a studiat 2.400 de cefeide din 19 galaxii. Combinând acest studiu cu cel efectuat asupra a 300 supernove s-a ajuns la concluzia că viteza 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 distanţa parcursă de lumină în 3,26 de milioane de ani). Cu această viteză de expansiune distanţa 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 fundamentale de fond a Universului.

Care este cauza acestei expansiuni şi mai ales a acceleraţiei acesteia?

Pentru a o explica a fost propusă 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 aibă legătură cu existenţa unor noi tipuri de particule capabile să călătorească cu viteza luminii (denumită radiaţie întunecată). Chiar dacă sunt puţini cei care cred acest lucru, a fost avansată şi ipoteza conform căreia 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, iar măsurători de precizie, precum cea despre care v-am relatat în acest articol, sunt extrem de importante pentru a înţelege originea şi evoluţia Universului nostru.