Universumi paisumine on nii segane teema, et selle mõistmiseks võime vajada uut füüsikat

 (106)
Universumi paisumine on nii segane teema, et selle mõistmiseks võime vajada uut füüsikat
Hubble’i teleskoobist nähtud värvikirev universum (Foto: NASA, ESA, H. Teplitz ja Rafelski (IPAC / Caltech), A. Koekemoer (STScI), R. Windhorst (Arizona osariigi ülikool), Z. Levay (STScI)

Hubble'i konstant polegi konstant – uued mõõtmised seavad kahtluse alla universumi paisumise tempo ühtluse.

Suurest Paugust alates on universum paisunud. Mõnevõrra kummaline võib seejuures tunduda asjaolu, et pole olemas üht konkreetset punkti, millest universum väljapoole paisub — kõik galaktikad liiguvad laias laastus üksteisest eemale.

Meie vaatepunktist Linnutee galaktikas jääb mulje, et suurem osa täheparvedest liigub meist eemale, nagu asuksime me universumi keskpunktis. Kuid täpselt samasugune mulje jääks mis tahes teisest galaktikast vaadates — kõik objektid liiguvad kõigist teistest objektidest eemale.

Olukorra teeb veelgi keerulisemaks tõik, et värsked vaatlused annavad mõista, nagu sõltuks universumi paisumise tempo sellest, kui kaugele me ajas tagasi vaatame.

Pole välistatud, et teadusajakirjas The Astrophysical Journal hiljuti avaldatud uute andmete valguses tuleb meil kohendada oma arusaamist maailmaruumist.

Kosmoloogid iseloomustavad universumi paisumist lihtsa reegliga, mida nimetatakse Hubble’i reegliks ehk punanihke reegliks — vaatlused näitavad, et kaugemad galaktikad kaugenevad kiiremas tempos kui lähemal asuvad täheparved.

Lühidalt tähendab see, et mis tahes galaktika kogub iga meist eemaldumisel läbitud miljoni valgusaasta kohta kiirust umbes 80 500 kilomeetrit tunnis.

Seotud lood:

Universumi taoline paisumine, milles lähemal asuvad galaktikad liiguvad kaugetest täheparvedest aeglasema kiirusega, on ootuspärane eeldusel, et tumeenergiat (universumi paisumise tempot kiirendavat nähtamatut jõudu) ja tumeainet (tavalisest ainest viis korda levinumat tundmatut ja nähtamatut ainevormi) sisaldav kosmos paisub ühtlases tempos.

Galaktika kiiruse ja kauguse vahelise suhte paneb paika Hubble’i konstant, mille ajalugu on tulvil keerukaid probleeme ja ootamatuid paljastusi.

1929. aastal arvas Ameerika astronoom Edwin Hubble ise, et konstandi väärtus peaks olema umbes 550 400 kilomeetrit tunnis miljoni valgusaasta kohta — peaaegu kümme korda suurem sellest, mida näitavad nüüdisaegsed vaatlusandmed.

Hubble’i konstandi täppismõõtmine paljude aastate vältel oli tegelikult ajend, mis tõi kaasa tumeenergia avastamise. Püüdlused selle 70% kogu universumis leiduvast energiast moodustava jõu kohta rohkem teada saada olid ajendiks maailma (seni) parima, Hubble’i järgi nime saanud kosmoseteleskoobi ehitamisele.

Nüüd paistab, et probleemid konstandiga jätkuvad, kuna kaks äärmiselt täpset mõõtmistulemust ei taha kuidagi kattuda.

Ühest küljest on meil Euroopa Kosmoseagentuuri Max Plancki nimeliselt kosmoseobservatooriumilt pärinevad kosmilise mikrolaine-taustkiirguse — Suure Paugu n-ö järelhõõguse — mõõtmise tulemused, mis annavad Hubble’i konstandi väärtuseks umbes 74 350 kilomeetrit tunnis miljoni valgusaasta kohta (kosmoloogilistes ühikutes väljendatuna 67,4 km/s/Mpc — kilomeetrit sekundis megaparseki kohta).

Teisalt on meil olemas värskemad mõõtmisandmed lokaalsetes galaktikates pulseerivatelt tähtedelt, mis annavad Hubble’i konstandi väärtuseks umbes 81 100 kilomeetrit tunnis miljoni valgusaasta kohta (73,4 km/s/Mpc). Need galaktikad asuvad meile ajateljel lähemal.

Tulemused, nagu näha, ei klapi, mis tähendab, et miski peab järele andma. Pole välistatud, et meie kosmoloogiline mudel on väär. Vaatlused annavad mõista, et universum meie lähistel paisub kiiremini kui võiks eeldada kaugemate mõõtmiste põhjal.

Kosmilise mikrolaine-taustkiirguse mõõtmisel ei mõõdeta kohalikku paisumist vahetult, vaid tuletatakse mudeli — meie kehtiva kosmoloogilise mudeli — kaudu. Taoline meetod on olnud äärmiselt edukas suure hulga universumit puudutavate vaatlusandmete prognoosimisel ja kirjeldamisel.

Ehkki too mudel võib olla väär, pole seni veel keegi pakkunud välja lihtsat ja veenvat uut mudelit, mis selgitaks kirjeldatud vastuolu ja samal ajal ei satuks vastuollu kõige muuga, mida oleme vaadelnud.

Näiteks võiksime proovida lahknevust selgitada uue gravitatsiooniteooriaga, kuid sellega ei klapiks paljud muud vaatlusandmed. Samamoodi võiksime püüda leida lahendust uuest tumeaine- või tumeenergia-hüpoteesist, kuid siis ei klapiks sellega edasised vaatlused — ja nii edasi.

Seega, kui vastuolu põhjuseks on mingisugune uus füüsika, peab see olema väga keerukas ja senitundmatu.

Loe veel

Mõnevõrra vähem põnev selgitus võib olla, et andmetes leidub süsteemsete efektide tekitatud „tundmatuid tundmatuid suuruseid“ (ingl unknown unknowns — asjaolusid, millest me ei tea, et me neid ei tea), ja et ühel päeval võib andmete hoolikam analüüs paljastada mingisuguse seni tähelepanuta jäänud vaevumärgatava mõju.

Välistatud pole ka võimalus, et tegemist on lihtsalt statistilise kõrvalekaldega, mis hajub suurema hulga andmete kogunemisel.

Kui uute mõõtmistulemuste selgitamine nõuab siiski uut moodi füüsika väljatöötamist, tähendab see ilmselt, et meil tuleb oma arusaamist kosmosest radikaalselt redigeerida.

Jäta kommentaar
või kommenteeri anonüümselt
Postitades kommentaari nõustud reeglitega
Loe kommentaare Loe kommentaare