Nová měření potvrzují, že vesmír se rozpíná příliš rychle pro současné modely

20. 1. 2025

Tento rozpor mezi modelem a daty se stal známým jako Hubbleovo napětí. Nyní výsledky publikované v časopise The Astrophysical Journal Letters poskytují ještě silnější podporu pro rychlejší tempo expanze.

"Napětí se nyní mění v krizi," řekl Dan Scolnic, který vedl výzkumný tým.

Určení rychlosti rozpínání vesmíru – známé jako Hubbleova konstanta – je hlavním vědeckým úsilím od roku 1929, kdy Edwin Hubble poprvé objevil, že se vesmír rozpíná.

Scolnic, docent fyziky na Duke University, to vysvětluje jako pokus vytvořit graf růstu vesmíru: víme, jakou velikost měl při velkém třesku, ale jak se dostal do velikosti, kterou má nyní? V jeho analogii představuje dětský obraz vesmíru vzdálený vesmír, prvotní zárodky galaxií.

Současný snímek vesmíru představuje místní vesmír, který obsahuje Mléčnou dráhu a její sousedy. Standardním modelem kosmologie je růstová křivka spojující tyto dva. Problém je v tom, že věci se nespojují.

"To v jistém ohledu říká, že náš model kosmologie může být porušen," řekl Scolnic.

Měření vesmíru vyžaduje sled metod používaných k měření vzdáleností nebeských objektů, přičemž každá metoda se při kalibraci spoléhá na předchozí.

"Žebřík" použitý observatoří Scolnic byl vytvořen samostatným týmem s využitím dat z přístroje DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), který pozoruje více než 100 000 galaxií každou noc ze svého pozorovacího bodu na observatoři Kitt Peak National Observatory.

Scolnic zjistil, že tento žebřík by mohl být ukotven blíže k Zemi s přesnější vzdáleností ke kupě galaxií Coma, jedné z nejbližších kup galaxií.

"Spolupráce s DESI obsahovala opravdu těžkou část, jejich žebřík postrádal první příčku," řekl Scolnic. "Věděl jsem, jak ji získat, a věděl jsem, že nám to poskytne jedno z nejpřesnějších měření Hubbleovy konstanty, jaké jsme mohli získat, takže když vyšel jejich článek, nechal jsem úplně všeho a pracoval jsem na tom bez přestání."

Aby získali přesnou vzdálenost ke kupě Coma, Scolnic a jeho spolupracovníci použili světelné křivky z 12 supernov typu Ia uvnitř hvězdokupy. Stejně jako svíčky osvětlující tmavou dráhu, supernovy typu Ia mají předvídatelnou svítivost, která koreluje s jejich vzdáleností, což z nich činí spolehlivé objekty pro výpočty vzdáleností.

Členové týmu dorazili do vzdálenosti asi 320 milionů světelných let, což je téměř střed rozsahu vzdáleností hlášených během 40 let předchozích studií – což je uklidňujícím znamením jeho přesnosti.

"Toto měření není zkresleno tím, jak si myslíme, že příběh napětí z HST skončí," říká Scolnic. "Tento shluk je na našem dvorku, byl změřen dlouho předtím, než kdokoli věděl, jak důležitý bude."

S použitím tohoto vysoce přesného měření jako první příčky členové týmu kalibrovali zbytek žebříku kosmických vzdáleností. Dospěli k hodnotě Hubbleovy konstanty 76,5 kilometrů za sekundu na megaparsek, což v podstatě znamená, že místní vesmír se rozpíná o 76,5 kilometrů za sekundu rychleji každých 3,26 milionu světelných let.

Tato hodnota odpovídá existujícím měřením rychlosti rozpínání lokálního vesmíru. Nicméně, stejně jako všechna tato měření, je v rozporu s měřením Hubbleovy konstanty pomocí předpovědí ze vzdáleného vesmíru.

Jinými slovy: odpovídá rychlosti rozpínání vesmíru, jak ji nedávno změřily jiné týmy, ale ne tak, jak to předpovídá naše současné chápání fyziky. Dlouhotrvající otázka zní: je chyba v měřeních nebo v modelech?

Nové výsledky Scolnicova týmu přidávají obrovskou podporu k objevujícímu se obrazu, že kořeny napětí z HST leží v modelech.

"Během posledních zhruba deseti let došlo v komunitě k mnoha opětovným analýzám, aby se zjistilo, zda původní výsledky mého týmu byly správné," řekl Scolnic, jehož výzkum důsledně zpochybňoval Hubbleovu konstantu předpovězenou pomocí standardního fyzikálního modelu.

"Nakonec, i když vyměňujeme tolik kusů, všichni stále dostáváme velmi podobné číslo. Takže pro mě je to nejlepší potvrzení, jakého se kdy dostalo."

"Jsme v bodě, kdy opravdu tvrdě tlačíme na modely, které používáme dvě a půl desetiletí, a vidíme, že věci neladí," řekl Scolnic.

Zdroj v angličtině: ZDE