Universul local s-ar putea extinde mai lent decât se credea – noi studii propun o soluție pentru „tensiunea Hubble” și pun sub semnul întrebării rolul materiei întunecate

Universul local s-ar putea extinde mai lent decât se credea anterior, conform concluziilor a două cercetări separate, publicate în revista Astronomy & Astrophysics, care ar putea reprezenta un pas în direcția rezolvării uneia dintre ‘marile dureri de cap’ din cosmologie, problema valorii constantei Hubble, transmite marți Space.com, potrivit Agerpres.

Constanta Hubble – numită după Edwin Hubble, astronomul care a descoperit la începutul anilor 1900 că Universul se extinde – este rata cu care are loc această expansiune.

Tensiunea Hubble provine din faptul că observarea universului local oferă o valoare diferită pentru constanta Hubble față de cea derivată folosind fundalul cosmic de microunde (CMB) – prima lumină a Universului, care a strălucit la scurt timp după Big Bang. Astronomii fac măsurători CMB și apoi avansează folosind modelul standard al cosmologiei, așa-numitul model Lambda al materiei întunecate reci (LCDM), conform sursei citate.

Discrepanța a persistat chiar dacă cele două tehnici separate de măsurare au devenit mai precise. Ea este îngrijorătoare deoarece sugerează că un ingredient crucial al fizicii lipsește din rețeta noastră pentru cosmos. Prin urmare, mulți astronomi invocă necesitatea unei a treia metode care să ajute la reducerea acestei disparități sau cel puțin să clarifice de ce ea există.

Cele două studii noi sugerează o nouă modalitate de măsurare a expansiunii în Universul local, analizând mișcarea a două grupuri de galaxii apropiate. Galaxiile din cadrul acestor grupuri sunt simultan atrase între ele de gravitația reciprocă și despărțite una de cealaltă de fluxul cosmic cauzat de întinderea spațiului în care sunt încorporate.

Ambele rezultate indică faptul că Universul se extinde mai lent în vecinătatea noastră decât s-a estimat anterior. Această tehnică nu numai că apropie măsurătorile constantei Hubble din Universul local de cele efectuate folosind modelul CMB și LCDM, dar sugerează și că este nevoie de mai puțină materie întunecată pentru a explica observațiile cosmice și dinamica galaxiilor.

Echipele au ajuns la concluziile lor examinând două grupuri de galaxii – grupul Centaurus A (unul dintre cele mai apropiate de noi, cu excepția grupului local al Căii Lactee) și grupul M81. În loc să folosească observații ale supernovelor de tip Ia din apropiere sau fosila cosmică a primei lumini a Universului reprezentată de CMB pentru a măsura constanta Hubble, cercetătorii au folosit mișcarea acestor galaxii grupate sub echilibrul dintre influența atracției gravitaționale și efectul repulsiv al expansiunii Universului, mai scrie Agerpres.

Astronomii au descoperit că zecile de galaxii mici care alcătuiesc grupul Centaurus A nu sunt, de fapt, dominate de galaxia eliptică gigantică cu același nume. Mai degrabă, această galaxie formează de fapt un sistem binar cu galaxia M83 a grupului.

De asemenea, grupul M81 are un sistem binar de galaxii (M81 și M82) în centrul său. Noua cercetare a dezvăluit că, deși structura acestui grup este bine organizată, regiunea interioară de aproximativ 1 milion de ani-lumină este înclinată cu aproximativ 34 de grade față de împrejurimile sale mai largi. La o distanță de aproximativ 10 milioane de ani-lumină, orientarea grupului M81 se aliniază cu cea a unei vaste structuri de materie asemănătoare unei foi, care se întinde până la grupul Centaurus A.

Cele două echipe de oameni de știință au descoperit, de asemenea, că, pe lângă faptul că cele două grupuri de galaxii au un mediu similar, masele celor mai strălucitoare galaxii din aceste grupări reprezintă cea mai mare parte a masei totale. Astfel, mișcările tuturor galaxiilor din cadrul grupărilor pot fi considerate un rezultat al interacțiunii dintre influența gravitațională a acestor galaxii strălucitoare și fluxul cosmic al Universului în expansiune.

Aceasta înseamnă că, în contradicție cu predicțiile simulărilor cosmice, grupurile de galaxii nu trebuie să fie încorporate într-un vast halou de materie întunecată care să-și exercite influența gravitațională, potrivit sursei citate.

Constanta Hubble se măsoară în kilometri pe secundă pe megaparsec (km/s/Mpc), 1 megaparsec fiind echivalent cu aproximativ 3,3 milioane de ani-lumină. În prezent, atunci când cercetătorii calculează rata de expansiune a Universului folosind supernovele locale de tip Ia, obțin o constantă Hubble de 73 km/s/Mpc. Cu toate acestea, atunci când constanta Hubble este calculată folosind CMB, teoreticienii obțin o valoare mai mică, de 68 km/s/Mpc.

Echipele implicate în această cercetare au ajuns la o valoare a constantei Hubble de 64 km/s/Mpc. Acest lucru le-a sugerat cercetătorilor că în parte tensiunea Hubble (discrepanța dintre cele două valori cosmologice ale constantei Hubble) este cauzată de metodele folosite de oamenii de știință pentru a măsura această constantă. Aceasta lucru ar putea însemna că un element adăugat, în prezent necunoscut, al cosmosului (așa cum sunt materia întunecată și energia întunecată) nu este necesar pentru a elimina tensiunea Hubble.

Următorul pas pentru această cercetare va fi aplicarea acestei tehnici de calcul pe grupuri de galaxii la o regiune mai largă a spațiului din Universul nostru local. Acest lucru ar putea deveni posibil atunci când observațiile grupurilor de galaxii aflate la distanțe mai mari vor deveni disponibile în datele adunate de telescopul 4MOST (4-meter Multi-Object Spectroscopic Telescope).