Μια Ριζικά Συντηρητική Λύση για το Μεγαλύτερο Μυστήριο της Κοσμολογίας

Οι κοσμολόγοι έχουν χρησιμοποιήσει κάθε εργαλείο που έχουν στη διάθεσή τους για να μετρήσουν ακριβώς πόσο γρήγορα διαστέλλεται το σύμπαν, με ρυθμό γνωστό ως σταθερά Hubble. Ωστόσο, αυτές οι μετρήσεις επέστρεψαν αντιφατικά αποτελέσματα.

Οι αντικρουόμενες μετρήσεις έχουν ενοχλήσει τους αστροφυσικούς και έχουν εμπνεύσει αχαλίνωτες εικασίες σχετικά με το εάν άγνωστες φυσικές διεργασίες μπορεί να προκαλούν την ασυμφωνία. Ίσως τα σωματίδια της σκοτεινής ύλης αλληλεπιδρούν έντονα με την κανονική ύλη των πλανητών, των αστεριών και των γαλαξιών; Ή ίσως ένα εξωτικό σωματίδιο που δεν έχει ακόμη ανιχνευθεί, όπως το λεγόμενο στείρο νετρίνο, μπορεί να παίζει κάποιο ρόλο. Οι δυνατότητες είναι τόσο απεριόριστες όσο η φαντασία των θεωρητικών φυσικών.

Ωστόσο, μια νέα μελέτη από τον John Peacock, έναν κοσμολόγο στο Πανεπιστήμιο του Εδιμβούργου και ηγετική φυσιογνωμία στην κοσμολογική κοινότητα, έχει μια βαθιά πιο συντηρητική άποψη για τη σύγκρουση. Μαζί με τον συν-συγγραφέα του, José Luis Bernal, μεταπτυχιακό φοιτητή στο Πανεπιστήμιο της Βαρκελώνης, υποστηρίζει ότι είναι πιθανό να μην υπάρχει ένταση στις μετρήσεις τελικά. Για παράδειγμα, μόνο ένα gremlin σε ένα όργανο ενός τηλεσκοπίου ή ένα υποτιμημένο σφάλμα είναι το μόνο που χρειάζεται για να εξηγηθεί το χάσμα μεταξύ των τιμών Hubble. «Όταν κάνετε αυτές τις μετρήσεις, υπολογίζετε όλα όσα γνωρίζετε, αλλά φυσικά μπορεί να υπάρχουν πράγματα που δεν γνωρίζουμε. Το χαρτί τους το επισημοποιεί αυτό με μαθηματικό τρόπο», δήλωσε η Wendy Freedman, αστρονόμος στο Πανεπιστήμιο του Σικάγο.

Ο Freedman είναι πρωτοπόρος στη μέτρηση της σταθεράς Hubble με αστέρια Κηφειδών, τα οποία λάμπουν όλα με την ίδια εγγενή φωτεινότητα. Προσδιορίστε πόσο φωτεινά είναι τέτοια αστέρια και μπορείτε να υπολογίσετε με ακρίβεια την απόσταση από τους κοντινούς γαλαξίες που έχουν αυτά τα αστέρια. Μετρήστε πόσο γρήγορα απομακρύνονται αυτοί οι γαλαξίες από εμάς και ακολουθεί η σταθερά Hubble. Αυτή η μέθοδος μπορεί να επεκταθεί στο πιο μακρινό σύμπαν ανεβαίνοντας τη «σκάλα της κοσμικής απόστασης» — χρησιμοποιώντας τη φωτεινότητα των Κηφειδών για τη βαθμονόμηση της φωτεινότητας των σουπερνόβα που μπορεί να δει κανείς από δισεκατομμύρια έτη φωτός μακριά.

Όλες αυτές οι μετρήσεις έχουν φυσικά αβεβαιότητες. Κάθε ερευνητική ομάδα πρώτα κάνει ακατέργαστες μετρήσεις και στη συνέχεια προσπαθεί να εξηγήσει τις ιδιοτροπίες των μεμονωμένων τηλεσκοπίων, τα αστροφυσικά άγνωστα και αμέτρητες άλλες πηγές αβεβαιότητας που μπορούν να κρατήσουν τους αστρονόμους ξενύχτηδες όλη μέρα. Στη συνέχεια, όλες οι μεμονωμένες δημοσιευμένες μελέτες συνδυάζονται σε έναν ενιαίο αριθμό για τον ρυθμό επέκτασης, μαζί με μια μέτρηση του πόσο αβέβαιος είναι αυτός ο αριθμός.

Στο νέο έργο, ο Peacock υποστηρίζει ότι άγνωστα σφάλματα μπορούν να εισχωρήσουν σε οποιοδήποτε στάδιο αυτών των υπολογισμών και με τρόπους που δεν είναι καθόλου προφανείς για τους αστρονόμους που εργάζονται σε αυτά. Αυτός και ο Bernal παρέχουν μια μετα-ανάλυση των διαφορετικών μετρήσεων με μια «Bayesian» στατιστική προσέγγιση. Διαχωρίζει τις μετρήσεις σε ξεχωριστές κλάσεις που είναι ανεξάρτητες η μία από την άλλη — που σημαίνει ότι δεν χρησιμοποιούν το ίδιο τηλεσκόπιο ή έχουν τις ίδιες σιωπηρές υποθέσεις. Μπορεί επίσης να ενημερωθεί εύκολα όταν βγαίνουν νέες μετρήσεις. "Υπάρχει μια σαφής ανάγκη - την οποία θα νόμιζες ότι οι στατιστικολόγοι θα είχαν δώσει πριν από χρόνια - για το πώς συνδυάζεις τις μετρήσεις με τέτοιο τρόπο ώστε να μην είναι πιθανό να χάσεις το πουκάμισό σου αν αρχίσεις να ποντάρεις στις μπάρες σφάλματος που προκύπτουν." είπε ο Παγώνος. Στη συνέχεια, αυτός και ο Bernal εξετάζουν την πιθανότητα υποτιμημένων σφαλμάτων και προκαταλήψεων που θα μπορούσαν να μετατοπίσουν συστηματικά έναν μετρημένο ρυθμό επέκτασης προς τα πάνω ή προς τα κάτω. «Είναι κάπως το αντίθετο από την κανονική νομική διαδικασία:Όλες οι μετρήσεις είναι ένοχοι μέχρι να αποδειχθεί ότι είναι αθώοι», είπε. Λάβετε υπόψη αυτά τα άγνωστα άγνωστα και η διαφορά Hubble θα εξαφανιστεί.

Άλλοι ερευνητές συμφωνούν ότι τέτοιοι εγκόσμιοι παράγοντες θα μπορούσαν να λειτουργούν και ότι ο ενθουσιασμός για τη σταθερά του Hubble οφείλεται εν μέρει από την πείνα να βρει κάτι νέο στο σύμπαν. «Έχω ένα πολύ άσχημο συναίσθημα ότι είμαστε κατά κάποιο τρόπο κολλημένοι με ένα κοσμολογικό μοντέλο που λειτουργεί, αλλά ότι δεν μπορούμε ούτε να κατανοήσουμε ούτε να εξηγήσουμε από τις πρώτες αρχές, και μετά υπάρχει μεγάλη απογοήτευση», δήλωσε ο Andrea Macciò, αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης. , Αμπού Ντάμπι. "Αυτό ωθεί τους ανθρώπους να πηδήξουν σε οποιαδήποτε πιθανότητα για νέα φυσική, ανεξάρτητα από το πόσο λεπτές είναι οι αποδείξεις."

Εν τω μεταξύ, οι ερευνητές συνεχίζουν να βελτιώνουν τις μετρήσεις τους για τη σταθερά Hubble. Σε μια εργασία που εμφανίζεται σήμερα στον επιστημονικό ιστότοπο προεκτύπωσης arxiv.org, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μετρήσεις 1,7 δισεκατομμυρίων αστεριών που έγιναν από τον δορυφόρο Gaia της Ευρωπαϊκής Διαστημικής Υπηρεσίας για να βαθμονομήσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια την απόσταση από τα κοντινά αστέρια των Κηφείδων. Στη συνέχεια ανέβηκαν τη σκάλα της κοσμικής απόστασης για να υπολογίσουν εκ νέου την τιμή της σταθεράς Hubble. Με τα νέα δεδομένα, η διαφωνία μεταξύ των δύο μετρήσεων του Hubble έχει γίνει ακόμη χειρότερη. Οι ερευνητές εκτιμούν ότι υπάρχει λιγότερο από 0,01 τοις εκατό πιθανότητα ότι η απόκλιση οφείλεται σε τύχη. Μια απλή λύση θα ήταν ευπρόσδεκτη, αλλά μην υπολογίζετε ότι θα έρθει σύντομα.

Αυτό το άρθρο ανατυπώθηκε στα Ισπανικά στο  Investigacionyciencia.es