O nouă măsurătoare ar putea schimba modul în care înțelegem Universul

Universul se extinde, dar cu ce viteză anume? Răspunsul pare să depindă de estimarea ratei de expansiune cosmică – denumită constanta lui Hubble, sau H0 – pe baza ecoului Big Bang-ului (fondul cosmic de microunde, sau CMB) sau dacă măsurați H0 direct pe baza stelelor și galaxiilor de astăzi.

Această problemă, cunoscută sub numele de tensiunea Hubble, a nedumerit astrofizicienii și cosmologii din întreaga lume.

Un studiu realizat de grupul de cercetare Stellar Standard Candles and Distances, condus de Richard Anderson de la Institutul de Fizică al EPFL, adaugă o nouă piesă la acest puzzle.

Cercetarea lor, publicată în Astronomy & Astrophysics, a realizat cea mai precisă calibrare a stelelor Cefeide – un tip de stea variabilă a cărei luminozitate fluctuează pe o perioadă definită – pentru măsurarea distanțelor de până acum, pe baza datelor colectate de misiunea Gaia a Agenției Spațiale Europene (ESA). Această nouă calibrare amplifică și mai mult tensiunea Hubble.

Ce măsoară Constanta Hubble (H0)?

Constanta Hubble (H0) este denumită după numele astrofizicianului care – împreună cu Georges Lemaître – a descoperit fenomenul la sfârșitul anilor 1920. Aceasta se măsoară în kilometri pe secundă pe megaparsec (km/s/Mpc), unde 1 Mpc reprezintă aproximativ 3,26 milioane de ani lumină.

Cea mai bună măsurătoare directă a H0 utilizează o „scară a distanței cosmice”, a cărei primă treaptă este stabilită prin calibrarea absolută a luminozității Cefeidelor, recalibrată acum de studiul EPFL. La rândul lor, Cefeidele calibrează următoarea treaptă a scării, unde supernovele – exploziile puternice ale stelelor aflate la sfârșitul vieții lor – urmăresc expansiunea spațiului însuși.

Prima radiație după Big Bang

Această scară de distanță, măsurată de echipa Supernovae, H0, for the Equation of State of dark energy (SH0ES) condusă de Adam Riess, laureat al Premiului Nobel pentru Fizică în 2011, plasează H0 la 73,0 ± 1,0 km/s/Mpc.

H0 poate fi determinat, de asemenea, prin interpretarea CMB – care este radiația omniprezentă de microunde rămasă de la Big Bang-ul de acum mai bine de 13 miliarde de ani. Cu toate acestea, această metodă de măsurare a „Universului timpuriu” trebuie să presupună cea mai detaliată înțelegere fizică a modului în care evoluează Universul, ceea ce o face dependentă de model. Satelitul Planck al ESA a furnizat cele mai complete date privind CMB și, conform acestei metode, H0 este de 67,4 ± 0,5 km/s/Mpc.

Tensiunea Hubble se referă la această discrepanță de 5,6 km/s/Mpc, în funcție de utilizarea metodei CMB (Univers timpuriu) sau a metodei scării de distanță (Univers târziu). Implicația sugerează că există ceva greșit în înțelegerea legilor fizice de bază care guvernează Universul.

În mod firesc, această problemă majoră subliniază cât de esențial este ca metodele astrofizicienilor să fie fiabile. Poziția pe cer, poziția în spațiul mișcării proprii și diagrama de magnitudine a culorilor pentru diferite roiuri de Cefeide, scrie Phys.org.

Universul trebuie regândit?

Noul studiu al EPFL este atât de important deoarece consolidează prima treaptă a scării distanțelor prin îmbunătățirea calibrării Cefeidelor ca urmăritori de distanțe. Într-adevăr, noua calibrare ne permite să măsurăm distanțele astronomice cu o precizie de ± 0,9%, iar acest lucru oferă un sprijin puternic pentru măsurarea Universului târziu. În plus, rezultatele obținute la EPFL, în colaborare cu echipa SH0ES, au ajutat la rafinarea măsurătorii H0, ceea ce a dus la o precizie îmbunătățită și la o semnificație sporită a tensiunii Hubble.

„Studiul nostru confirmă rata de expansiune de 73 km/s/Mpc, dar, mai important, oferă, de asemenea, cele mai precise și fiabile calibrări ale Cefeidelor ca instrumente de măsurare a distanțelor de până acum”, spune Anderson.

„Am dezvoltat o metodă care a căutat Cefeidele aparținând unor roiuri stelare alcătuite din câteva sute de stele, testând dacă stelele se deplasează împreună prin Calea Lactee. Datorită acestui truc, am putut profita de cele mai bune cunoștințe din măsurătorile Gaia, beneficiind în același timp de câștigul de precizie oferit de numeroasele stele membre ale roiului. Acest lucru ne-a permis să împingem la limită precizia paralaxelor Gaia și oferă cea mai solidă bază pe care se poate sprijini scara distanțelor”.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Astronomii au asistat la nașterea unui roi de galaxii îndepărtat din Universul timpuriu

Care este cea mai mare gaură neagră din Univers?

O animație halucinantă dezvăluie cum ar arăta Universul dacă am putea vedea razele gamma

Universul timpuriu era plin de stele de 10.000 de ori mai mari decât Soarele