'בועה' ענקית המכילה את הגלקסיה שלנו יכולה להסביר מדוע קבוע האבל נשבר

גורי כוכב משתנה Cepheid RS. (נאס'א/ESA/צוות מורשת האבל/שיתוף פעולה האבל-אירופה/H. Bond)

יש בעיה עם קצב האצה של התפשטות היקום.

ליתר דיוק, יש בעיה עם האופן שבו אנו מודדים את קצב האצה של התפשטות היקום, הנקראת האבל קבוע . יש לנו שתי שיטות עיקריות למדידת קבוע האבל, ולא משנה כמה פעמים אנחנו מיישמים אותן, הן תמיד מחזירות תוצאות שונות.

זה הוביל כמה להציע שאנחנו צריכים פיזיקה חדשה כדי להסביר את הפער. אבל הפיזיקאי התיאורטי לוקאס לומבריזר מאוניברסיטת ז'נבה בשוויץ מצא גישה אחרת.



לפי Lombriser, אם גלקסיית שביל החלב מרחפת בחלל עצום בצפיפות נמוכה בחלל, זה יכול להסביר מדוע המדידות אינן תואמות. על ידי התאמת המשוואות שלנו כדי להסביר את הפרש הצפיפות הזה, נוכל לצמצם משמעותית את פער המדידה.

אבל לפני שניכנס לזה, עלינו להסביר בקצרה את שתי המדידות של קבוע האבל.

הראשון מבוסס על רקע מיקרוגל קוסמי (CMB), הזוהר הקלוש של קרינת הרקע החודרת ליקום, שנשאר מה- המפץ הגדול . ה-CMB מופה בצורה די מקיפה על ידי מספר סקרים, כך שאנו יודעים שיש לו אזורים חמים וקרירים יותר שמתכתבים עם התרחבות והתכווצויות של חומר ביקום המוקדם.

ניתן ללמוד את אלה כדי ללמוד על היסטוריית ההתפשטות של היקום. בהתבסס על מידע זה, חישובים של קבוע האבל בדרך כלל מחזירים תוצאה שתלויה בסביבה של כ-67.4 ק'מ לשנייה למגה-פארסקה.

השיטה האחרת להגיע לקוסטת האבל כוללת מדידת המרחקים לעצמים בעלי בהירות ידועה, כמו סופרנובות מסוג Ia בהירות במיוחד ו כוכבים משתנים של קפאיד , סוג של כוכב שיש לו קשר ידוע בין בהירותו לבין פעימותיו המחזוריות.

ידיעת הבהירות המוחלטת שלהם מאפשרת לאסטרונומים לחשב את המרחק לעצמים אלה, מכיוון שהבהירות דועכת לאורך המרחק בקצב ידוע; לפיכך, אנו מתייחסים לפעמים לאובייקטים כגון נרות סטנדרטיים .

שיטה אחרונה זו מחזירה קצב התרחבות שונה מזה שאנו מקבלים כאשר מציצים ברקע המיקרוגל הקוסמי. סופרנובות מסוג Ia לאחרונה החזיר תוצאה של 72.8 קילומטרים לשנייה למגה-פרסק. משתני קפאיד חוץ-גלקטיים בגלקסיות מארחות סופרנובה נתן תוצאה פרועה עוד יותר - 74.03 קילומטרים לשנייה למגה-פארסק.

'שני הערכים הללו המשיכו להיות מדויקים יותר במשך שנים רבות תוך שהם נשארו שונים זה מזה', אמר לומבריסר .

'לא היה צריך הרבה כדי לעורר מחלוקת מדעית ואפילו לעורר את התקווה המרגשת שאולי עסקינן ב'פיזיקה חדשה'.'

אבל לדגם הנר הסטנדרטי יש חולשה. ה משוואות לחישוב התפשטות החלל נניח חלוקה הומוגנית של מסה ברחבי היקום. בקנה מידה גדול, זה כנראה פחות או יותר נכון - אבל בקנה מידה קטן יותר, זה אולי לא.

וזה יכול להשפיע על האופן שבו המרחב סביבנו מתנהג. מכיוון שאם הגלקסיה הביתית שלנו נמצאת בבועה בצפיפות נמוכה, משיכה הכבידה מהקליפה בצפיפות גבוהה יותר מחוץ לבועה תיתן לגלקסיות שהיא מושכת דחיפה קטנה של תאוצה - מה שגורם להן להיראות כמו זזות מהר יותר ממה שהרחבת היקום מציעה.

'אם היינו במעין 'בועה' ענקית,' אמר לומבריסר , 'כאשר צפיפות החומר הייתה נמוכה משמעותית מהצפיפות הידועה עבור היקום כולו, יהיו לכך השלכות על מרחקי הסופרנובות ובסופו של דבר על קביעת קבוע האבל.'

זה לא בפעם הראשונה דינמיקה כזו הוצעה. אבל מה שלומבריסר עשה הוא לתאר מתמטית את הפרמטרים של הבועה שיביאו להשפעה הנצפה.

הוא חישב שאם היינו בתוך בועת חלל בקוטר של כ-250 מיליון שנות אור, עם פחות מחצי מצפיפות המסה של החלל שמסביב, אז חישובי הנר הסטנדרטיים האבל Constant יהיו עקביים יותר עם רקע המיקרוגל הקוסמי Hubble Constant חישובים.

ואנו יודעים שקיימים חללים בעלי צפיפות נמוכה יותר, כי היקום הוא מקום מגושם בצורה מוזרה. שביל החלב הוא ממש על קצהו של אחד . רוחבו לפחות 150 מיליון שנות אור, ואולי גם 300 מיליון שנות אור.

עם זאת, לפני שנוכל להודיע ​​שהתעלומה נפתרה, עלינו לזכור מחקר אחר אחר מצא שלמבנה המקומי של היקום אין השפעה על מדידות הנרות הסטנדרטיות של קבוע האבל.

זה עדיין לא אומר שאנחנו צריכים פיזיקה חדשה. אולם מחקרים נוספים הצביעו על כך שלנו ההבנה של סופרנובות מסוג Ia לוקה בחסר , ושיכול להיות שאנחנו טועים בחישוב הבהירות שלהם. מחקר אחר מצביע על כך שיכול היה להיות סוג אחר של אנרגיה שחורה שסיפק תאוצה נוספת ביקום המוקדם .

אבל לומבריסר מאמין שלתיאוריה שלו יש רגליים.

'ההסתברות שיש תנודה כזו בסולם הזה היא אחד ל-20 עד אחד לחמישה, מה שאומר שזו לא פנטזיה של תיאורטיקן', הוא אמר .

'יש הרבה אזורים כמו שלנו ביקום העצום'.

המחקר פורסם ב פיזיקה אותיות ב .

אודותינו

פרסום עובדות עצמאיות ומוכחות של דיווחים על בריאות, מרחב, טבע, טכנולוגיה וסביבה.