Harta radiaţiei cosmice de fond

Este cu siguranță adevărat că există un dezacord științific fascinant între două preziceri ale teoriei Big Bang despre cât de rapid se extinde universul. Și acest dezacord, deși  mic, reprezintă o problemă mare, iar astronomii se gândesc deja dacă teoria existentă va necesita modificări și adăugiri. Sau poate că întreaga situație va dispărea printr-o mai bună înțelegere a teoriei existente.


Mai întâi elementele de bază. Există patru aspecte importante privind apariţia şi evoluţia universului:
· Big Bangul a avut un început
· universul se află în expansiune
· universul a evoluat
· gravitația afectează rata de expansiune a universului.

În timp ce Pământul nu este în centrul universului și nu există o locație unică în care Big Bangul a avut loc, Pământul este în centrul universului nostru vizibil. Asta înseamnă că, în orice direcție am privi, vom vedea același comportament al obiectelor cosmice mari, însemnând că galaxiile se îndepărtează de noi și se îndepărtează cu o anumită rată.

Constanta Hubble este valoarea care ne spune cât de repede se îndepărtează galaxiile de la noi, funcție de distanța acestora.


Așadar, o galaxie aflată la o distanță de un megaparsec (3,3 milioane de ani-lumină) de noi se îndepărtează, în medie, cu 70 de kilometri pe secundă. O galaxie aflată la doi megaparseci se depărtează cu 140 de kilometri pe secundă, una aflată la trei megaparseci cu 210 kilometri pe secundă și așa mai departe.

Scânteile apar atunci când oamenii de știință încearcă să măsoare cu exactitate acest număr, al ratei de depărtare de noi a galaxiilor, folosind două metode diferite. Rezultatele ar trebuie să fie aceleaşi. Da nu sunt.

Primul mod măsoară condițiile universului când era foarte tânăr și apoi calculează care ar trebui să fie acum rata de expansiune. Al doilea pur și simplu măsoară rata de expansiune acum. Să aruncăm o privire rapidă la ambele metode.


Metoda 1: analiza radiaţiei cosmice de fond

Oamenii de știință nu pot folosi telescoape pentru a măsura momentul în care a avut loc Big Bangul. Dar în 1964 au folosit radiotelescoape pentru a privi radiaţia cosmică de fond, care este o imagine a universului când avea aproximativ 400.000 de ani.

Radiaţia cosmică de fond este o măsură a temperaturii Big Bangului, deși universul s-a răcit foarte mult în ultimii 14 miliarde de ani și este foarte uniform. Temperatura este în esență aceeași în toate direcțiile. Dar, dacă priviți cu atenție la harta radiaţiei cosmice de fond, veţi vedea că există variații minuscule în temperatură, unele locuri fiind puțin mai calde, iar altele sunt mai reci.

Aceste variații sunt de aproximativ 0,001 la sută, dar le putem măsura. Astronomii care folosesc o instalație precum Telescopul Planck pentru a măsura distanța între zonele mai calde şi cele mai reci de pe harta radiaţiei cosmice de fond, pot face o predicţie cu privire la valoarea constantei Hubble astăzi, care ne spune cât de rapid se extinde universul astăzi.

Folosind aceste observații ale universului timpuriu, astronomii spun că constanta Hubble are valoarea: 67,4 plus sau minus 0,5 kilometri pe secundă pe megaparsec.

Este o măsurătoare destul de precisă, cu o imprecizie mai mică de un procent. Deci aceasta este prima măsurare.


Metoda 2: Măsurarea directă a distanţei şi a vitezei galaxiilor

A doua măsurătoare este mai simplă. Folosind telescopul spațial Hubble și alte echipamente astronomice, astronomii măsoară distanța până la galaxii care se află chiar şi la sute de milioane de ani-lumină; apoi măsoară viteza cu care se depărtează acestea de noi.

Din aceasta, putem calcula constanta Hubble. Astăzi, cea mai precisă măsurare a constantei Hubble folosind această metodă indică o valoare de 74,0 plus sau minus 1,4 kilometri pe secundă pe megaparsec. Aceasta este o imprecizie de 1,9 la sută.


Cum diferă rezultatele celor două măsurători?

Putem compara aceste două numere. Unul dintre ei are o incertitudine de 1,9 la sută, în timp ce celălalt are o incertitudine de 0,7 la sută. Cu toate acestea, nu sunt de acord cu circa zece la sută. Și de asta sunt îngrijorați oamenii de știință. Aceste două numere nu sunt de acord. Și nu ar trebui să fie aşa.

 


Imagine extrasă din videoclipul de mai jos



Înseamnă că teoria Big Bangului a fost respinsă de oamenii de ştiinţă şi trebuie înlocuită cu altă teorie?

Nu, desigur că nu. Nimeni nu pune la îndoială la modul serios că universul a început acum circa 14 miliarde de ani și se află în expansiune de atunci. Datele care susțin această idee sunt pur și simplu copleșitoare. Dar dacă cercetătorii vor ajunge la concluzia că datele lor, pe baza măsurătorilor, sunt corecte, dar există totuşi numere diferite, atunci este posibil să fie necesară modificarea ori completarea teoriei existente.

Notă: textul de mai sus reprezintă o prelucrare a discursului din videoclip. Vedeţi întreaga explicaţie, urmărind videoclipul (subtitrare în limba engleză).