Næste gang du spiser en bærmuffin, skal du tænke over, hvad der skete med blåbærene i dejen, når sødmen bages. Blåbærene lå ét sted, men efterhånden som bollen blev større, begyndte bærene at bevæge sig væk fra hinanden. Hvis du kunne stå på et bær, ville du se alle andre bevæge sig væk fra dig, men det samme vil gælde for alle andre bær, du vælger. I denne forstand er galakser som bær i en cupcake.
Siden Big Bang har universet ekspanderet nådeløst. Den underlige kendsgerning er, at der ikke er et enkelt sted, hvor universet ekspanderer fra - snarere flytter alle galakser (i gennemsnit) væk fra andre. Fra vores udsigtspunkt i Mælkevej-galaksen ser det ud til, at de fleste galakser bevæger sig væk fra os - som om vi er centrum i vores bollelignende univers. Men kig fra enhver anden galakse, og udsigten vil være nøjagtig den samme.
For yderligere at forvirre dig tyder ny forskning på, at hastigheden, som universet ekspanderer til, kan være anderledes afhængigt af hvor langt tilbage i tiden, du ser. Nye data, der er offentliggjort i Astrophysical Journal, viser, at det er på tide at genoverveje vores forståelse af rummet.
Hubble mysterium
Kosmologer karakteriserer udvidelsen af universet ved en simpel lov - Hubble-loven (opkaldt efter Edwin Hubble). Hubbles lov er iagttagelsen af, at fjernere galakser bevæger sig hurtigere. Dette betyder, at nærliggende galakser bevæger sig relativt langsomt.
Forholdet mellem hastighed og afstand til galaksen bestemmes af "Hubble-konstanten" - 70 km / s / Mpc. Dette betyder, at galaksen bevæger sig omkring 90.000 km i timen for hver million lysår væk fra os.
Denne udvidelse af universet, med nærliggende galakser bevæger sig langsommere end fjerne galakser, forventes fra et ensartet ekspanderende rum med mørk energi (en usynlig kraft, der fremskynder udvidelsen af universet) og mørkt stof (en ukendt og usynlig form for stof, som er fem gange større end normalt). Det samme kan ses i en muffin med bær.
Salgsfremmende video:
Historien om måling af Hubble-konstanten er fuld af vanskeligheder og uventede åbenbaringer. I 1929 mente Hubble selv, at dens værdi skulle være i størrelsesordenen 600.000 km i timen pr. Million lysår - cirka ti gange mere end det, der for tiden er målt. Forsøg på nøjagtigt at måle Hubble-konstanten gennem årene har ført til utilsigtet opdagelse af mørk energi. At finde information om denne mystiske type energi, der tegner sig for 70% af energien i universet, inspirerede lanceringen af det bedste rumteleskop i verden (hidtil) opkaldt efter Hubble.
Fangsten er, at resultaterne af de to mest nøjagtige målinger ikke er enige og ikke korrelerer med hinanden. Når de kosmologiske målinger blev så nøjagtige, at de viste værdien af Hubble-konstanten, blev det tydeligt, at dette ikke gav mening. I stedet for et, har vi to modstridende resultater.
På den ene side har vi nye præcise målinger af den kosmiske mikrobølgebaggrund - Big Bang-efterglød - foretaget af Planck-missionen, som målte Hubble-konstanten som 67,4 km / s / Mpc.
På den anden side har vi nye målinger af pulserende stjerner i nærliggende galakser, også utroligt nøjagtige, som målte Hubble-konstanten som 73,4 km / s / Mpc. De er tættere på os i tide.
Begge disse målinger hævder at være korrekte og meget nøjagtige. Uoverensstemmelsen mellem målingerne er ca. 500 km pr. Time pr. Million lysår, så kosmologer kalder det "spænding" mellem to dimensioner - de strækker slags statistikkerne i forskellige retninger, og det må kollapse et eller andet sted.
Ny fysik?
Hvordan vil det kollapse? Ingen ved det i øjeblikket. Måske er vores kosmologiske model forkert. Det kan ses, at universet ekspanderer hurtigere tættere på os, end vi ville forvente, ud fra mere fjerne dimensioner. Målinger af den kosmiske mikrobølgebakgrund måler ikke lokal ekspansion, men gør det gennem en model - vores kosmologiske model. Hun har været meget succesrig med at forudsige og beskrive mange af de observerbare data i universet.
Selvom denne model muligvis er forkert, er der ikke kommet nogen med en overbevisende model, der kan forklare både dette og alt, hvad vi observerer. For eksempel kunne vi forsøge at forklare dette med en ny teori om tyngdekraften, men så passer andre observationer ikke. Eller det kan forklares med den nye teori om mørkt stof eller mørk energi, men så fungerer andre observationer ikke - og så videre. Derfor, hvis denne "spænding" er forbundet med ny fysik, skal den være kompleks og ukendt.
En mindre interessant forklaring ville være "ukendte ukendte" i dataene forårsaget af systematiske effekter, og en nærmere analyse vil en dag afsløre en subtil effekt, der er gået glip af. Eller det kan bare være en statistisk fluke, der forsvinder, når der indsamles flere data.
Det er i øjeblikket uklart, hvilken kombination af ny fysik, systematiske effekter eller nye data, der løser disse spændinger, men noget vil helt sikkert blive klart. Billedet af universet som en ekspanderende kage kan være forkert, og kosmologer udfordres til at komme med et andet billede. Hvis der er behov for ny fysik for at forklare de nye dimensioner, ændrer resultatet vores forståelse af rummet.
Ilya Khel