מחקר חדש שיפר את הדיוק של הפרמטרים השולטים בהתפשטות היקום. פרמטרים מדויקים יותר יעזרו לאסטרונומים לקבוע כיצד היקום גדל למצבו הנוכחי, וכיצד הוא יתפתח בעתיד.
אתגרים במדידת התפשטות היקום
ידוע היטב כי היקום מתפשט. אך בהיעדר נקודות ציון בחלל, קשה למדוד במדויק כמה מהר הוא מתפשט. לכן, אסטרונומים מחפשים נקודות ציון מהימנות. באופן דומה לנר שנראה עמום יותר ככל שהוא מתרחק, עצמים רחוקים ביקום נראים עמומים יותר, למרות שהעצמים עצמם לא השתנו.
אם אנו יודעים את הבהירות הפנימית (ההתחלתית) של עצם, אנו יכולים לחשב את המרחק שלו על סמך הבהירות הנצפית. עצמים ביקום שבהירותם הידועה מאפשרת לנו לחשב מרחק נקראים "נרות תקן".
שיטות חדשניות ומגוון נתונים
צוות בינלאומי בהובלת מריה ג'יובנה דיינוטי, פרופסור עוזר במצפה הכוכבים הלאומי של יפן (NAOJ), וג'אדה ברג'אקי, סטודנטית לדוקטורט בבית הספר העליון בדרום נאפולי, בסיוע מתקני המחשוב העל ב-NAOJ שמופעלים על ידי קאזונארי איוואסאקי, פרופסור עוזר ב-NAOJ וחבר במרכז לאסטרופיזיקה חישובית, חנכו תחום מחקר חדש על ידי ניצול מגוון שיטות סטטיסטיות חדשות לניתוח נתונים עבור נרות תקן שונים כגון סופרנובות, קוואזרים (חורים שחורים עוצמתיים הצורכים חומר ביקום הרחוק) והבזקי קרני גמא (הבזקים פתאומיים של קרינה חזקה). נרות תקן שונים שימושיים בטווחי מרחק שונים, לכן שילוב נרות תקן מרובים אפשר לצוות למפות אזורים גדולים יותר ביקום.
התוצאות החדשות מפחיתות את אי הוודאות של הפרמטרים המרכזיים בעד 35 אחוז. פרמטרים מדויקים יותר יעזרו לקבוע האם היקום ימשיך להתפשט לנצח, או שבסופו של דבר יקרוס על עצמו.
רקע - חוסר הסכמה בין שתי שיטות לקביעת קבוע האבל
אסטרופיזיקאים יודעים על התפשטות היקום כבר כמאה שנים. עם זאת, מדענים חלוקים בדעותיהם לגבי קצב ההתפשטות, בעיה הידועה כ"מתח האבל". הבעיה נובעת מחוסר הסכמה בין שתי שיטות המשמשות למדידת קבוע האבל.
קבוע האבל מתאר את קצב ההתרחקות של גלקסיות מכדור הארץ כתלות במרחק שלהן ממנו. השיטה הישירה היא למדוד מרחקים לגלקסיות ובמקביל את מהירות התרחקותן, וכך לקבוע את ערכו של קבוע האבל. שיטה זו נותנת ערך של כ-73 ק"מ לשנייה לכל מיליון פארסק.
השיטה השנייה היא לבחון את תנאי הקוסמוס זמן קצר לאחר המפץ הגדול. ניתן למדוד וריאציות זעירות ברקע הקרינה הקוסמית שנותרה מהמפץ הגדול. בהינתן המידע הזה ורעיונות תיאורטיים שונים, אסטרופיזיקאים מנבאים שקבוע האבל צריך להיות סביב 67.5 ק"מ לשנייה לכל מיליון פארסק.
וכאן טמון העימות - שתי השיטות פשוט אינן מסכימות, וזוהי "בעיית המתח של האבל". אי-הסכמות נוטות לעורר התרגשות בקרב הקהילה האסטרונומית, מאחר שפער מסדר גודל כזה עשוי לרמז שיש לחשוב מחדש על התאוריות.
עם זאת, לפני שמתרגשים יתר על המידה, חשוב שהחוקרים יאמתו את תוצאותיהם. טעות במדידה יכולה להסביר הכל. הטעות הסבירה ביותר היא שהחוקרים שקבעו את הערך "המאוחר" שגו במדידת המרחק לגלקסיות. עם זאת, מחקרים חדשים טוענים שצמצמו את טווח אי-הוודאות עד כדי כך שרבים מתחילים לחשוב על שינויים אפשריים בהבנתנו את לידת הקוסמוס והתפתחותו.
אם לוקחים את זה ברצינות, המדידות המוקדמות מרמזות שתופעה פיזיקלית לא ידועה "דחפה" את היקום בתחילת דרכו, מה שהוביל למדידות מהירות יותר כיום. הועלתה השערה שב-10% הראשונים מחיי היקום, צורה כלשהי של כבידה דוחפת הפעילה עצמה בקצרה, ונתנה דחיפה קלה להתפשטות היקום, לפני שכבתה ונעלמה.
בלי קשר להסבר הסופי, מתח האבל מסתמן כתעלומה נאה. המאמצים נמשכים כדי לנסות ולשפר את שתי המדידות של קבוע האבל, ויעבור זמן עד שהשאלה תיושב.
עוד בנושא באתר הידען: