Care este viteză expansiunii universului? Metode diferite dau rezultate diferite... Gigantele roșii oferă posibilitatea unei măsurători suplimentare.
Giganta roșie Mira A
O măsurătoare recentă efectuată cu ajutorul gigantelor roșii pare că rezolvă misterul.
Ce este o gigantă roșie?
Gigantele roșii sunt stele care, după ce și-au epuizat hidrogenul din nucleu, încep să consume hidrogenul aflat în stratul din jurul nucleului, acum bogat în heliu.
Miezul stelei se contractă odată cu încetarea reacțiilor de fuziune ale hidrogenului, iar temperatura în jurul său creşte. Acest moment coincide cu începutul arderilor hidrogenului în stratul exterior miezului, făcând ca diametrul stelei să crească. O astfel de stea poartă numele de gigantică roșie.
Chiar și Soarele va deveni o gigantică roșie peste circa cinci miliarde de ani, iar raza sa va atinge maximum actuala orbită a Pământului, adică de aproximativ 100 de ori mai mult decât raza sa actuală.
Expansiunea universului
Până în anii ’20 ai secolului trecut se credea că universul nostru este static, că ar fi existat dintotdeauna și va exista pentru totdeauna mai mult sau mai puțin cum îl vedem. Einstein însuși credea acest lucru, ceea ce l-a făcut să introducă în ecuațiile relativității generale constanta cosmologică, care avea rolul de „menține” universul static.
În 1929 însă Edwin Hubble demonstrează, măsurând deplasarea spre roșu a galaxiilor, cum că universul nostru este în expansiune. Practic, observă că galaxiile se depărtează de noi, ceea ce duce la concluzia expansiunii universului.
Care este viteza expansiunii? Această viteză depinde de distanța obiectului cosmic față de noi; cu cât mă îndepărtat, cu atât mai repede se îndepărtează. Există însă o relație între distanță și viteză; viteza fiind proporțională (lăsând la o parte expansiunea accelerată) cu distanța, constanta de proporționalitate fiind denumită constanta lui Hubble.
Care este valoarea constantei lui Hubble?
Hubble însuși a efectuat prima măsurătoare a constantei obținând o valoare cu erori foarte mari de circa 500 km/s/Mpc (Mpc fiind un megaparsec, adică distanța astronomică echivalentă cu circa 3,26 milioane ani-lumină). Ulterior au fost efectuat observații și măsurători folosind metode diferite și obiecte cosmice diferite. Cu cât precizia măsurătorilor a fost mai mare, cu atât s-au putut compara mai bine aceste valori. Astfel a luat naștere misterul constantei lui Hubble – deoarece metode diferite dădeau valori diferite.
Astfel, o metodă folosește măsurători ale radiației cosmice de fond, care a luat naștere la circa 380.000 ani după Big Bang, și obține o valoare în jur de 67 km/s/Mpc.
Măsurători efectuate asupra cefeidelor, stele variabile gigante, dau însă valori mai mari, circa 72 km/s/Mpc. Valori diferite – care în limita erorilor nu sunt (prea) compatibile.
Misterul constantei lui Hubble
De la această diferență între constantele lui Hubble măsurate cu metode diverse a luat naștere o enigmă. Este cu adevărat vorba de valori diferite sau sunt la mijloc erori de măsurătoare? Mulți s-au grăbit să spună cum că diferența ar avea de-a face cu o nouă fizică, întrucât valorile măsurate s-ar referi la două faze din evoluția universului diferite, una în universul timpuriu, cealaltă într-un univers mai recent. Ar fi nevoie, așadar, de noi măsurători.
O astfel de nouă măsurătoare a constantei lui Hubble a fost recent efectuată având la bază gigantele roșii.
Gigantele roșii și noua constanta a lui Hubble
Gigantele roșii sunt stele mari și foarte luminoase care ajung la un maxim de luminozitate (mereu același), pentru ca ulterior această luminozitate să scadă. Pot deci fi folosite ca faruri pentru măsurarea distanței în univers.
Un grup condus de astronoma Wendy Freedman de la University of Chicago a folosit deci aceste gigante roșii, mai întâi verificând metoda de calibrare a distanțelor, după care pentru o nouă măsurătoare a constantei lui Hubble. Au obținut un rezultat care se apropie de cel obținut cu radiația de fond: 69,8 km/s/Mpc, rezultat pe care l-au publicat într-un articol recent în The Astrophysical Journal. Ba mai mult: se pare că folosirea cefeidelor nu este atât de potrivită cum se spera, întrucât cefeidele sunt stele tinere în formare în regiuni pline de praf interstelar care ar putea influența rezultatele măsurătorii.
Pe viitor: James Webb Space Telescope
Pentru viitor vor fi folosite datele obținute cu telescopul spațial James Webb care va fi lansat în curând și se vor efectua măsurători de mare precizie care vor fi folosite pentru a rezolva, se speră, în mod definitiv problemă constantei lui Hubble. Vom ști, sperăm, cu o precizie și mai bună care este viteză de expansiune a universului.
• Dacă vreți să știți mai multe despre constanta lui Hubble și expansiunea universului, citiți și:
→ Constanta lui Hubble. Evoluția universului (partea 1, 2, 3 și 4)
