Care este viteza de expansiune a Universului? Diverse metode de a o măsura dau rezultate diferite. O nouă teorie, a bulei cosmice intergalactice, ar explica aceste rezultate.

Teoria naşterii şi a evoluţiei Universului are ca punct de plecare aşa-numitul Big Bang, un fel de explozie cosmică, care ar fi generat materia, spaţiul şi timpul Universului nostru. De atunci, adică acum circa 13,7 miliarde de ani, Universul se află în expansiune şi în răcire. Dacă la început era un Univers extrem de cald, o supă de cuarci şi gluoni, la ora actuală temperatura Universului, măsurată de radiaţia cosmică de microunde, este de circa 2,7 K.

Această radiaţie a fost generată la circa 300.000 de ani după Big Bang, când materia şi radiaţia s-au decuplat, şi informaţia pe care ne-o dă ne arată cum era Universul în perioada respectivă.

Expansiunea Universului, care deci continuă de la Big Bang încoace, este la ora actuală un subiect extrem de dezbătut întrucât metode diferite dau rezultate asupra valorii vitezei de expansiune diferite. De când metodele care o masoară au devenit precise, deci cu erori mici, rezultatele obţinute nu se mai suprapun. Cosmologii la ora actuală încearcă să rezolve acest mister. Să vedem însă despre ce metode este vorba.

O primă metodă este destul de directă: măsurarea deplasării spre roşu, un fel de efect Doppler, a stelelor numite cefeide şi a supernovelor. Cefeidele sunt stele bine cunoscute care pot fi folosite ca standard în măsurătorile astronomice.

A doua metodă care permite măsurarea vitezei de expansiune a Universului are de-a face cu temperatura radiaţiei cosmice de microunde. Această temperatură nu este perfect omogenă, ci are mici variaţii care au fost măsurate recent. Măsurarea acestor variaţii la rândul ei permite extragerea vitezei de expansiune a Universului.

Ei bine, cele două metode dau valori diferite pentru H0, aşa-numita constantă a lui Hubble, care dă viteza de expansiune a Universului. Cele două valori nu sunt compatibile între ele.

Care să fie explicaţia acestei incompatibilităţi?

O parte dintre oamenii de ştiinţă sunt convinşi că este vorba despre o „nouă fizică” – adică fenomene pe care încă nu le cunoaştem, precum ar fi particule sau câmpuri de energie noi. Ar putea avea de-a face cu materia şi energia întunecată care, la rândul lor, reprezintă mistere pe care fizicienii încearcă să le dezlege atât prin experimente la acceleratoarele de particule şi în laboratoare subterane, cât şi cu noi teorii care să înglobeze aceste noi forme de materie şi energie.

O altă explicaţie însă, mult mai simplă, a fost propusă recent de un grup de cercetători într-un articol care va fi publicat în Physics Letters B şi care a fost anticipat de către Live Science. Acest grup de cercetători propune o explicaţie mult mai simplă, care nu are nevoie de o fizică nouă.

În acest articol se susţine că noi am „locui” într-o bulă cosmică cu densitate scăzută. Deci o regiune intergalactică cu o densitate mai mică decât regiunile care o înconjoară. Ipoteza cosmologică care stă la baza cosmologiei actuale susţine că densitatea medie în Univers este constantă şi stă la baza rezultatelor obţinerii valorii lui H0. Dacă însă într-adevăr Universul care a evoluat din fluctuaţii de densitate după Big Bang nu are o densitate medie constantă ci ar exista regiuni cu densitate mai mare a materiei şi altele, precum, susţin cercetătorii, a noastră cu densitate mai mică, atunci măsurătorile obţinute aplicând cele două metode, cea care măsoară deplasarea spre roşu a vitezei stelelor şi cea care măsoară diferenţele de temperatură în radiaţia cosmică de fond, nu trebuie să dea acelaşi rezultat.

Evident la ora actuală aceasta este doar o ipoteză care nu are o confirmare experimentală. Avantajul este că nu are nevoie de o nouă fizică, însă nu este clar dacă Universul este organizat în regiuni cu densităţi de materie diferite şi noi suntem într-o bulă cosmică cu densitate mică. Desigur, în viitorul apropiat vom ajunge să înţelegem mai bine expansiunea Universului şi structura acestuia şi să confirmăm sau nu această nouă ipoteză.

[Articol scris de Cătălina Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi Luminiţa Costea, profesor la Colegiului Naţional “Mihai Viteazul”, Sfântu Gheorghe]