Eksplozija supernove i fluktuacije u prostoru i vremenu nastali spajanjem dviju neutronskih zvijezda pomogli su znanstvenicima da precizno mjere brzinu širenja u svemiru. Buduća mjerenja ove vrste pomoći će riješiti glavni paradoks kozmologije, kažu znanstvenici u časopisu Nature Astronomy.
Još davne 1929. godine poznati astronom Edwin Hubble dokazao je da naš Svemir ne miruje, već se postupno širi. Krajem prošlog stoljeća astrofizičari su otkrili, supernove, tip I, da se širi ne konstantnom brzinom, već ubrzanjem. Razlog za to danas se smatra „tamnom energijom“- tajanstvenom supstancom koja se prostor-vrijeme proteže sve brže i brže.
U lipnju 2016., nobelovac Adam Riess i njegovi kolege, koji su otkrili ovaj fenomen, izračunali su točnu brzinu širenja svemira danas koristeći promjenjive cefeidske zvijezde u Mliječnom putu i susjednim galaksijama, udaljenost do koje se može izračunati s ultra velikom preciznošću.
Ovo je preciziranje dalo krajnje neočekivan rezultat - pokazalo se da se dvije galaksije, razdvojene udaljenosti od oko 3 milijuna svjetlosnih godina, raspršuju brzinom od oko 73 kilometra u sekundi. Ove su godine objavili ažurirane rezultate opažanja u kojima je ta vrijednost postala još veća - 74 kilometra u sekundi.
Pokazalo se da su nova mjerenja Riesza i njegovih kolega gotovo 10% veća od podataka dobivenih WMAP-om i Planck-ovim orbite-teleskopom - 69 kilometara u sekundi i to se ne može objasniti korištenjem naših trenutnih ideja o prirodi tamne energije i mehanizmu nastanka svemira.
Ove razlike su navele kozmologe da razmisle o dva moguća načina da objasne ovu anomaliju. S jedne strane, sasvim je moguće da su mjerenja Plancka ili Riesza i njegovih kolega pogrešna ili nepotpuna. S druge strane, sasvim je prihvatljivo da bi u ranom Svemiru mogla postojati treća "tamna" tvar, različita od tamne materije i energije, kao i da bi potonja mogla biti nestabilna i postepeno propadati.
Kenta Hotokezaka sa Sveučilišta Princeton (SAD) i njegovi kolege učinili su ovaj problem još oštrijim i kontroverznijim izvodeći prva relativno točna mjerenja brzine širenja svemira koristeći LIGO gravitacijski opservatorij i niz „konvencionalnih“optičkih teleskopa.
Prva takva mjerenja, prema astrofizičaru, znanstvenici su obavili krajem 2017., kada je LIGO zabilježio rafal nastao spajanjem dviju neutronskih zvijezda, a stotine zemaljskih i svemirskih teleskopa uspjeli su lokalizirati svoj izvor u galaksiji NGC 4993 u zviježđu Hydra.
Promotivni video:
Prva LIGO mjerenja bila su bliska podacima dobivenim od Rieszovog tima, koji su mnogi znanstvenici smatrali daljnjim dokazima da se brzina širenja svemira može značajno promijeniti. Hotokezaka i njegovi kolege otkrili su da to nije nužno slučaj prateći ne samo gravitacijske valove, već i bljesak svjetlosti i oslobađanje materije nastale ovim kataklizmom.
U tim je promatranjima znanstvenicima pomogla činjenica da je taj tok žarnice sa žarnom niti, mlaz na jeziku fizičara, usmjeren ne izravno na Zemlju, već nešto dalje od nje. Zahvaljujući tome, promatračima na našem planetu čini se da se kreće oko četiri puta brže od brzine svjetlosti, "kršeći" teoriju relativnosti, poput sunčeve zrake ili sjene.
Ovo svojstvo emisije, zajedno s mjerenjima "debljine" mlaza na njegovom početnom mjestu, omogućuje vrlo precizno određivanje smjera koji je usmjeren prema Zemlji i mjerenje njegove brzine. Svi ti podaci, zauzvrat, omogućuju nam da odredimo udaljenost do izvora gravitacijskih valova i točnije izračunamo koliko su se "razvukli" tijekom putovanja iz galaksije NGC 4993 do Zemlje.
Takve preciznosti, kako primjećuje Hotokezaka, donijele su veliko iznenađenje - vrijednost Hubble konstante postala je bliža ne mjerenjima Riesza i njegovih kolega, već rezultatima Plancka i drugih teleskopa koji su promatrali mikrovalni odjek Velikog praska.
S jedne strane, to stvarno može značiti da nobelovac i njegovi kolege griješe, ali s druge strane, točnost "gravitacijskih" mjerenja i dalje je primjetno manja - otprilike 7% od vrijednosti onih i ostalih sudionika ovog univerzalnog spora (manje od 2%). Trenutni rezultati, naglašava znanstvenik, odgovaraju objema teorijama, ali situacija će se promijeniti u vrlo skoroj budućnosti.
Prema trenutnim procjenama znanstvenih timova LIGO-a i njegovog talijanskog "rođaka" ViRGO-a, obje bi gravitacijske opservatorije trebale otkriti desetak takvih događaja godišnje. U skladu s tim, u naredne 2-3 godine možemo se nadati da će nam promatranja spajanja neutronskih zvijezda pomoći da nedvosmisleno otkrijemo postoji li "nova fizika" u širenju svemira ili ne, zaključuju autori članka.