Universul este în expansiune cu o viteză definită de aşa-numita constantă a lui Hubble. Valoarea acesteia însă diferă în funcţie de metoda utilizată pentru a o măsura. Diferenţa între diversele valori ar putea avea legătură cu o nouă fizică sau poate fi o eroare de măsurătoare. A fost propusă recent o nouă metodă, care utilizează undele gravitaţionale ce provin de la fuziunea găurilor negre, pentru a obţine o nouă măsurătoare a acestei faimoase constante.


Încă din 1929 ştim că universul este în expansiune, când astronomul Edwin Hubble a descoperit că galaxiile se îndepărtau de noi, cu o viteză proporţională cu distanţa. Constanta de proporţionalitate a fost ulterior denumită constanta lui Hubble. Care este valoarea acestei constante? Măsurători din ce în ce mai precise au stabilit ca această valoare este în jur de 70 km/s/Mpc (adică 70 kilometri pe secundă pe megaparsec; megaparsecul reprezentând un milion de parsec, parsecul fiind o distanţă egală cu 3,26 ani-lumină).

Măsurători din ce în ce mai precise au arătat însă că în funcţie de metoda cu care este măsurată, constantă lui Hubble nu este chiar aşa de... constantă.

O primă metodă foloseşte stelele numite cefeide (după constelația Cefeu în care a fost descoperită prima dintre aceste stele), care sunt stele variabile foarte masive şi foarte luminoase, cu perioade cuprinse între 1 şi 70 de zile. Cefeidele clasice urmează o relaţie perioadă-luminozitate bine definită; cu cât perioada cefeidei este mai lungă, cu atât mai luminoasă va fi această stea. Această relaţie permite ca cefeidele să fie utilizate drept lumânări standard pentru determinarea distanţei. Măsurând deplasarea spre roşu a cefeidelor, din care se deduce viteza cu care se îndepărtează de noi, şi cunoscând distanţa până la acestea se extrage constanta lui Hubble, obţinându-se o valoare de 73 km/s/Mpc.

O metodă total diferită este cea care foloseşte radiația cosmică de fond, o formă de radiație electromagnetică care se găsește peste tot în univers şi care are o temperatură echivalentă de circa 2,7 K.  Măsurători ale variaţie acestei temperaturi obţinute cu telescopul spaţial Planck au permis determinarea constantei lui Hubble, valoarea obţinută fiind de 68 km/s/Mpc.

Erorile celor două măsurători sunt mici, măsurătorile fiind în conflict între ele. Mai mulţi cercetători au crezut că una dintre cele două valori ar putea fi afectată de erori derivate de la aparatele de măsură (aşa-numite erori sistematice). Însă până în prezent nu au fost descoperite astfel de erori.

Dacă într-adevăr cele două valori sunt diferite, ţinând cont că măsoară valoarea constantei lui Hubble în perioade diferite din istoria universului (radiaţia cosmică de fond a luat naştere la circa 400.000 de ani după Big Bang, în timp ce cefeidele s-au format mult mai târziu), acest lucru ar putea să aibă de-a face cu istoria şi evoluţia universului, care ar trebui să fie diferite faţă de modelul actual al Big Bangului.

Pentru a rezolva acest aparent conflict, recent a fost propusă o nouă metodă de măsurare a constantei lui Hubble, care se bazează pe undele gravitaţionale ce provin din unirea a două găuri negre îndepărtate.

Acest tip de unde au fost măsurate recent (2015) de către interferometrele gravitaţionale americane LIGO, la care s-a adăugat şi interferometrul VIRGO din Italia. Acestea au măsurat câteva unde gravitaţionale ce provin de la sisteme binare de găuri negre cu mase de câteva zeci decât cea a Soarelui, care se află la distanţe de circa un miliard de ani-lumină de noi.

Aceste găuri negre în rotaţie în spirală una în jurul celeilalte pierd energie, ajungând să se unească într-o unică gaura neagră. Energia pierdută se transformă în unde gravitaţionale care sunt ulterior măsurate de LIGO şi  VIRGO. Amplitudinea măsurată a acestor unde gravitaţionale, comparată cu amplitudinea reală, ne dă informaţii despre distanţa la care se află găurile negre ce emit undele gravitaţionale. Galaxiile în care se află aceste găuri negre ne permit măsurarea deplasării spre roşu. Din aceste informaţii se poate extrage constanta lui Hubble. La ora actuală valoarea obţinută este extrem de imprecisă, cu erori foarte mari. În viitor însă, prin măsurarea a zeci şi chiar sute de unde gravitaţionale, se va avea o valoare din ce în ce mai precisă şi va fi posibil să o comparăm cu valorile anterioare.

Constanta lui Hubble este extrem de importantă, întrucât ne spune cum a evoluat universul de-a lungul timpului şi ne va ajuta, se speră, să elucidăm şi misterul care învăluie materia şi energia întunecată, care, se crede, domină în univers.


Dacă găsiţi scientia.ro util, sprijiniţi-ne cu o donaţie.


PayPal ()
CoinGate Payment ButtonCriptomonedă
Susţine-ne pe Patreon!