Cum se explică misterul constantei lui Hubble? Adică acea „constantă” care este legată de expansiunea universului. Calculată cu metode diverse, dă valori diferite.
Într-un articol publicat recent în Phys. Rev. Letters este prezentată o posibilă soluție, și anume existența unui univers paralel din materie întunecată care interacționează cu al nostru doar prin intermediul gravitației.
Expansiunea universului
Universul nostru este în expansiune. Acesta este rezultatul studiilor astronomice de la sfârșitul anilor ’20 ai secolului trecut, care au ajuns la concluzia că galaxiile se îndepărtează una de alta.
Viteza de expansiune este legată de așa-numita „constantă a lui Hubble”, cea cu ajutorul căreia calculăm această viteză.
Faptul că universul este în expansiune a dus inclusiv la concluzia că în trecutul îndepărtat universul ar fi luat naștere în urma unui eveniment epocal: toată materia și energia pe care le vedem la ora actuală s-ar fi „creat” atunci. Este vorba despre Big Bang, misterioasa „naștere” a universului, despre care încă nu știm exact cum a decurs. De asemenea, este un mister modul în care a avut loc generarea materiei și energiei care au dat naștere inclusiv structurilor pe care le vedem la ora actuală.
→ Citiți și: De ce credem că universul se află în expansiune
Misterul constantei lui Hubble
Pentru a calcula constanta lui Hubble cu valori cât mai precise au fost folosite mai multe metode. Unele dintre acestea măsoară viteza de îndepărtare de noi a obiectelor cosmice precum supernovele, altele studiază radiația cosmică de fond.
Valorile care se obțin însă pentru constanta lui Hubble nu sunt identice. Multă vreme s-a crezut că odată cu îmbunătățirea măsurătorilor aceste discrepanțe dintre valorile obținute prin metode diferite vor dispărea. Însă acest lucru nu s-a întâmplat.
În plus, valorile constantei lui Hubble prezise de teorie sunt diferite de valorile obținute prin măsurători.
O nouă idee: un univers paralel
Misterul valorii constantei lui Hubble continuă să îi fascineze pe cercetători. S-a crezut chiar că parte dintre măsurători ar fi greșite, dar care? Ar putea exista o soluție care explică diferența fără să fie vorba de erori de măsurătoare.
Într-un articol publicat recent în Phys. Rev. Letters se arată cum pe baza simetriilor ar putea exista un univers paralel, care co-există cu al nostru, format din materie întunecată, care însă nu interacționează cu materia „noastră” decât prin intermediul gravitației. Existența acestui univers întunecat ar putea explica misterul constantei lui Hubble.
În cosmologie simetria înseamnă că poți schimba anumite aspecte ale modelului, păstrând unele proprietăți observabile neschimbate. Valorile absolute nu contează în cosmologie, în opinia unui cercetător implicat în studiu, ci raporturile relative dintre valori.
Universul nostru ar fi compus din materia formată din particulele cuprinse de teoria modelului standard al particulelor elementare. Ar putea însă exista și alte particule, explicate prin simetrii ale legilor fizicii, care nu fac parte din modelul standard.
Aceste particule ar putea avea ca rezultat discrepanța pe care o observăm aplicând diverse metode în calculul constantei lui Hubble. Ba mai mult – ar putea – susțin cercetătorii – explica și alte mistere, precum anumite probleme legate de abundență cosmică a deuteriului și heliului primordiale (adică formate imediat după Big Bang).
Există materia întunecată?
Evident întrebarea este: există această materie întunecată, acest univers paralel care interacționează cu al nostru prin gravitație? Nu știm!
Cel puțin la ora actuală nu am descoperit acest gen de particule. Există mai multe experimente care încearcă să descopere materia întunecată, atât la acceleratoarele de particule, cât și în laboratoare subterane.
Vom vedea în anii următori dacă se va reuși în sfârșit să se descopere cel puțin una dintre particulele de materie întunecată pe care le-au propus teoreticienii. Acestea ar putea inclusiv explica diferențele între valorile obținute pentru constanta lui Hubble măsurate până în prezent.
Rezumatul articolului original:
„We point out a previously unnoticed symmetry of many important cosmological observables and show that a cosmological model with a "mirror world" dark sector can exploit this symmetry to completely eliminate the Hubble tension. Our work motivates searches for both a more detailed particle physics model that satisfies laboratory constraints and a means of increasing the cosmic photon scattering rate that respects observational bounds on the primordial helium abundance”
