La prossima volta che mangi un muffin ai frutti di bosco, pensa a cosa è successo ai mirtilli nell'impasto mentre la dolcezza cotta. I mirtilli giacevano in un punto, ma man mano che il panino si espandeva, le bacche iniziarono ad allontanarsi l'una dall'altra. Se potessi stare su una bacca, vedresti tutti gli altri allontanarsi da te, ma lo stesso vale per qualsiasi altra bacca che scegli. In questo senso, le galassie sono come le bacche in un cupcake.
Dopo il Big Bang, l'universo si è espanso senza sosta. Il fatto strano è che non esiste un unico luogo da cui l'universo si sta espandendo, anzi, tutte le galassie si stanno (in media) allontanando dalle altre. Dal nostro punto di osservazione nella galassia della Via Lattea, sembrerà che la maggior parte delle galassie si stia allontanando da noi, come se fossimo il centro del nostro universo simile a un panino. Ma guarda da qualsiasi altra galassia e la vista sarà esattamente la stessa.
Per confonderti ulteriormente, una nuova ricerca suggerisce che la velocità con cui l'universo si espande può essere diversa a seconda di quanto si guarda indietro nel tempo. Nuovi dati, pubblicati sull'Astrophysical Journal, indicano che è tempo di ripensare alla nostra comprensione dello spazio.
Mistero di Hubble
I cosmologi caratterizzano l'espansione dell'universo con una semplice legge: la legge di Hubble (dal nome di Edwin Hubble). La legge di Hubble è l'osservazione che galassie più distanti si allontanano più velocemente. Ciò significa che le galassie vicine si muovono relativamente lentamente.
La relazione tra velocità e distanza dalla galassia è determinata dalla "costante di Hubble" - 70 km / s / Mpc. Ciò significa che la galassia si sposta a circa 90.000 km all'ora per ogni milione di anni luce di distanza da noi.
Questa espansione dell'universo, con galassie vicine che si allontanano più lentamente delle galassie lontane, è prevista da uno spazio in espansione uniforme con energia oscura (una forza invisibile che accelera l'espansione dell'universo) e materia oscura (una forma sconosciuta e invisibile di materia, che è cinque volte più grande del solito). Lo stesso si può osservare in un muffin ai frutti di bosco.
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La storia della misurazione della costante di Hubble è piena di difficoltà e rivelazioni inaspettate. Nel 1929, lo stesso Hubble credeva che il suo valore dovesse essere dell'ordine di 600.000 km all'ora per milione di anni luce, circa dieci volte di più di quanto attualmente misurato. I tentativi di misurare con precisione la costante di Hubble nel corso degli anni hanno portato alla scoperta involontaria dell'energia oscura. La ricerca di informazioni su questo misterioso tipo di energia, che rappresenta il 70% dell'energia nell'universo, ha ispirato il lancio del miglior telescopio spaziale al mondo (fino ad oggi), intitolato a Hubble.
Il problema è che i risultati delle due misurazioni più accurate non sono d'accordo e non sono correlati tra loro. Una volta che le misurazioni cosmologiche sono diventate così accurate da mostrare il valore della costante di Hubble, è diventato ovvio che questo non aveva senso. Invece di uno, abbiamo due risultati contrastanti.
Da un lato, abbiamo nuove misurazioni precise del fondo cosmico a microonde - il bagliore del Big Bang - effettuate dalla missione Planck, che ha misurato la costante di Hubble come 67,4 km / s / Mpc.
D'altra parte, abbiamo nuove misurazioni di stelle pulsanti nelle galassie vicine, anche incredibilmente accurate, che hanno misurato la costante di Hubble come 73,4 km / s / Mpc. Sono più vicini a noi nel tempo.
Entrambe queste misurazioni affermano di essere corrette e molto accurate. La discrepanza tra le misurazioni è di circa 500 km all'ora per milione di anni luce, quindi i cosmologi la chiamano "tensione" tra due dimensioni: in un certo senso estendono le statistiche in direzioni diverse e deve collassare da qualche parte.
Nuova fisica?
Come crollerà? Nessuno lo sa al momento. Forse il nostro modello cosmologico è sbagliato. Si può vedere che l'universo si sta espandendo più velocemente più vicino a noi di quanto ci aspetteremmo, a partire da dimensioni più distanti. Le misurazioni del fondo cosmico a microonde non misurano l'espansione locale, ma lo fanno attraverso un modello: il nostro modello cosmologico. Ha avuto un enorme successo nel prevedere e descrivere molti dei dati osservabili nell'universo.
Pertanto, sebbene questo modello possa essere sbagliato, nessuno ha escogitato un modello semplice e convincente che possa spiegare sia questo che tutto ciò che osserviamo. Ad esempio, potremmo provare a spiegarlo con una nuova teoria della gravità, ma poi altre osservazioni non si adattano. Oppure potrebbe essere spiegato dalla nuova teoria della materia oscura o dell'energia oscura, ma poi altre osservazioni non funzioneranno, e così via. Pertanto, se questa "tensione" è associata alla nuova fisica, deve essere complessa e sconosciuta.
Una spiegazione meno interessante sarebbe "incognite sconosciute" nei dati causati da effetti sistematici, e un'analisi più attenta un giorno rivelerà un effetto sottile che è stato perso. Oppure potrebbe essere solo un colpo di fortuna statistico che scomparirà quando verranno raccolti più dati.
Al momento non è chiaro quale combinazione di nuova fisica, effetti sistematici o nuovi dati risolverà queste tensioni, ma qualcosa diventerà sicuramente chiaro. L'immagine dell'universo come una torta in espansione potrebbe essere sbagliata e i cosmologi sono sfidati a trovare un'immagine diversa. Se è necessaria una nuova fisica per spiegare le nuove dimensioni, il risultato cambierà la nostra comprensione dello spazio.
Ilya Khel
