Qualcosa non è giusto nell'universo "Almeno sulla base di tutto ciò che i fisici conoscono fin'ora"

Qualcosa non è giusto nell'universo. Almeno sulla base di tutto ciò che i fisici conoscono fin'ora. Le stelle, le galassie, i buchi neri e tutti gli altri oggetti celesti si allontanano a vicenda sempre più velocemente nel tempo.Misurazioni passate nel nostro vicinato locale dell'universo scoprono che l'universo sta esplodendo verso l'esterno più velocemente di quanto non fosse all'inizio.
Non dovrebbe essere così, sulla base del miglior descrittore dell'universo degli scienziati.

Questa immagine del telescopio Hubble mostra un quasar doppiamente immaginato, che può essere usato per misurare la costante di Hubble. Una nuova tecnica per misurare la costante di Hubble da tali sistemi quasar doppiamente immaginati potrebbe aiutare gli astronomi a capire meglio come il tasso di espansione dell'universo sia cambiato nel tempo.

Se le loro misurazioni di un valore noto come Costante di Hubble sono corrette, significa che al modello corrente mancano nuove, fondamentali particelle fisiche, come particelle non contabili, o qualcosa di strano che va avanti con la misteriosa sostanza nota come energia oscura. [ 5 Particelle elusive oltre l'Higgs | Fisica quantistica ]

Ora, in un nuovo studio, pubblicato il 22 gennaio sulla rivista Monthly Notices della Royal Astronomical Society , gli scienziati hanno misurato la costante di Hubble in un modo completamente nuovo, confermando che, effettivamente, l'universo si sta espandendo più velocemente ora di quanto lo fosse nella sua All'inizio.

"Qualcosa di interessante in corso"

Per spiegare come l'universo è passato da una minuscola, calda, densa macchia di plasma zuppa alla vasta distesa che vediamo oggi, gli scienziati hanno proposto quello che è noto come il modello Lambda Cold Dark Matter (LCDM).Il modello pone vincoli sulle proprietà della materia oscura , un tipo di materia che esercita attrazione gravitazionale ma non emette luce e energia oscura, che sembra opporsi alla gravità. LCDM può riprodurre con successo la struttura delle galassie e lo sfondo cosmico delle microonde - la prima luce dell'universo - così come la quantità di idrogeno ed elio nell'universo. Ma non può spiegare perché l'universo si sta espandendo più velocemente ora di quanto non fosse all'inizio.

Ciò significa che il modello LCDM è errato o le misure del tasso di espansione lo sono.

Il nuovo metodo mira a risolvere definitivamente il dibattito sull'espansione, Simon Birrer, ricercatore presso l'Università della California a Los Angeles, e autore principale del nuovo studio, ha detto a Live Science. Fino ad ora, le nuove misurazioni indipendenti confermano la discrepanza , suggerendo che potrebbe essere necessaria una nuova fisica.

Per inchiodare la Costante di Hubble, gli scienziati avevano precedentemente usato diversi metodi. Alcuni hanno usato le supernove nell'universo locale (la parte vicina dell'universo), e altri si sono affidati a Cefeidi , o tipi di stelle che pulsano e regolarmente tremolano di luminosità. Altri ancora hanno studiato la radiazione cosmica di fondo.

La nuova ricerca ha utilizzato una tecnica che coinvolge la luce dai quasar - galassie estremamente luminose alimentate da enormi buchi neri - nel tentativo di rompere il legame.

"Non importa quanto sia accurato un esperimento, ci può sempre essere un qualche effetto che è incorporato nel tipo di strumenti che usano per fare quella misura, quindi quando un gruppo arriva così e usa un set di strumenti completamente diverso ... e ottiene la stessa risposta, quindi è possibile concludere rapidamente che la risposta non è il risultato di qualche serio effetto nelle tecniche ", ha affermato Adam Riess, premio Nobel e ricercatore presso lo Space Telescope Science Institute e alla Johns Hopkins University. "Penso che cresca la nostra fiducia nel fatto che ci sia qualcosa di veramente interessante in corso", ha detto Riess, che non è stata coinvolta nello studio, ha detto a Live Science.

Vedendo doppio

Ecco come la tecnica ha funzionato: quando la luce proveniente da un quasar passa attraverso una galassia, la gravità della galassia fa sì che quella luce "si piega gravitazionalmente"prima di colpire la Terra. La galassia ha agito come una lente per distorcere la luce del quasar in più copie - più comunemente due o quattro a seconda dell'allineamento dei quasar in relazione alla galassia. Ognuna di quelle copie ha percorso un percorso leggermente diverso attorno alla galassia.

I quasar di solito non brillano costantemente come molte stelle.A causa del materiale che cade nei loro buchi neri centrali, cambiano in luminosità su scale di ore a milioni di anni. Pertanto, quando l'immagine di una quasar viene letta in più copie con percorsi di luce non uguali, qualsiasi cambiamento nella luminosità della quasar si tradurrà in un sottile sfarfallio tra le copie, poiché la luce di alcune copie richiede un tocco più lungo per raggiungere la Terra.

Da questa discrepanza, gli scienziati hanno potuto determinare con precisione quanto siamo lontani sia dalla quasar che dalla galassia intermedia. Per calcolare la costante di Hubble, gli astronomi hanno poi confrontato quella distanza con il redshift dell'oggetto, o lo spostamento delle lunghezze d'onda della luce verso l'estremità rossa dello spettro (che mostra quanto la luce dell'oggetto si sia allungata man mano che l'universo si espande ).

Lo studio della luce da sistemi che creano quattro immagini o copie di un quasar è stato fatto in passato. Ma, nel nuovo documento, Birrer ei suoi collaboratori hanno dimostrato con successo che è possibile misurare la costante di Hubble da sistemi che creano solo una doppia immagine del quasar. Ciò aumenta drasticamente il numero di sistemi che possono essere studiati, il che alla fine consentirà di misurare con maggiore precisione la costante di Hubble.

"Le immagini di quasar che appaiono quattro volte sono molto rare - ci sono forse solo da 50 a 100 in tutto il cielo, e non tutte sono abbastanza luminose per essere misurate", ha detto Birrer a Live Science. "I sistemi a doppia lente, tuttavia, sono più frequenti di circa un fattore cinque".

I nuovi risultati di un sistema a doppia lente, combinato con altri tre sistemi con lenti quadruple precedentemente misurate, hanno messo il valore per la costante di Hubble a 72,5 chilometri al secondo per megaparsec; questo è in accordo con le altre misurazioni dell'universo locale, ma ancora circa l'8% in più rispetto alle misurazioni dell'universo distante (il più vecchio o antico universo). Poiché la nuova tecnica viene applicata a più sistemi, i ricercatori saranno in grado di comprendere la differenza esatta tra le universi lontane (o primitive) e quelle locali (più recenti).

"La chiave è andare da un punto in cui stiamo dicendo, sì, queste cose non sono d'accordo, avere una misura molto precisa del livello a cui non sono d'accordo, perché alla fine quello sarà l'indizio che permette teoria per dire cosa sta succedendo ", ha detto Riess a Live Science.

Misurare con precisione la costante di Hubble aiuta gli scienziati a capire più di quanto velocemente l'universo stia volando a pezzi. Il valore è imperativo nel determinare l'età dell'universo e la dimensione fisica delle galassie distanti.Fornisce inoltre agli astronomi indizi sulla quantità di materia oscura e energia oscura, là fuori.

Per quanto riguarda la spiegazione di ciò che la fisica forse esotica potrebbe spiegare la loro discrepanza nelle misurazioni del tasso di espansione, è davvero lungo la linea.

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