Fyzici se po desetiletí potýkají se základním rozporem: dvě různé metody měření rychlosti rozpínání vesmíru přinášejí nekonzistentní výsledky – rozpor známý jako „Hubbleovo napětí“. Nyní tým výzkumníků navrhuje nové řešení: pomocí gravitačních vln, vlnění v časoprostoru, k nezávislému určení rychlosti expanze, což může potenciálně vyřešit tuto dlouhotrvající záhadu.
Hubbleovo napětí: Základní problém v kosmologii
Od roku 1998 pozorování potvrzují, že vesmír se nejen rozpíná, ale také zrychluje. Toto zrychlení je připisováno „temné energii“, i když jeho skutečná povaha zůstává neznámá. Hlavním problémem je nekonzistence Hubbleovy konstanty, kritické hodnoty, která určuje rychlost expanze. Měření této konstanty z blízkých supernov dává jeden výsledek, zatímco výpočty založené na raném vesmíru – pomocí standardního kosmologického modelu – poskytují jiný. Tento konflikt vyžaduje třetí nezávislé měření k potvrzení, která hodnota je správná.
Gravitační vlny jako nový nástroj měření
Navrhované řešení využívá gravitační vlny předpovězené Einsteinovou teorií relativity. Tyto vlny jsou generovány urychlováním hmotných objektů, jako jsou slučování černých děr a neutronových hvězd. Tyto vlny, které byly poprvé objeveny v roce 2015 laserovým interferometrem Gravitational-Wave Observatory (LIGO), nyní poskytují jedinečnou příležitost ke studiu expanze vesmíru.
Klíč spočívá v technice zvané metoda stochastické sirény : místo toho, aby se soustředila na jednotlivá sloučení, analyzuje slabé, nepřetržité „hučení“ gravitačních vln z bezpočtu vzdálených srážek – pozadí gravitačních vln. Intenzita tohoto pozadí přímo souvisí s Hubbleovou konstantou: pomalejší expanze znamená více prostoru pro kolize, což oslabuje signál pozadí. Naopak rychlejší rozšiřování komprimuje prostor a vylepšuje pozadí.
Proč na tom záleží: Nezávislé ověření a budoucí potenciál
Tento přístup nabízí rozhodující výhodu: je nezávislý na metodách, které jsou v současnosti kontroverzní. Kombinací dat gravitačních vln s tradičními elektromagnetickými pozorováními – technikou zvanou vícekanálová astronomie – mohou vědci porovnat výsledky a určit, zda je Hubbleovo napětí skutečným rozdílem nebo systematickou chybou ve stávajících měřeních.
„To by mělo připravit cestu pro budoucí aplikace této metody, protože budeme nadále zvyšovat citlivost, lépe omezovat pozadí gravitačních vln a možná je dokonce detekovat,“ říká výzkumník Alex Cousins.
Ačkoli současné detektory dosud nepotvrdily signál pozadí, předběžné analýzy založené na existujících datech LIGO-Virgo-KAGRA naznačují vyšší rychlost expanze v souladu s měřeními supernov. Vzhledem k tomu, že se citlivost detektorů gravitačních vln během příštích šesti let zvyšuje, tato metoda slibuje zpřesnění měření Hubbleovy konstanty a přiblíží nás k vyřešení Hubbleova napětí. Vývoj tohoto nového přístroje představuje významný pokrok v kosmologii a nabízí jedinečnou cestu k pochopení základní povahy našeho rozpínajícího se vesmíru.
