Galaxia Messier 51
Totul în univers se rotește. Galaxiile, planetele, stelele și găurile negre se învârt, chiar și doar puțin. Acest lucru are bază faptul că norii de gaz și praf din cosmos nu sunt niciodată perfect simetrici.
Însă universul în ansamblu nu se rotește. Unele obiecte se rotesc într-un sens, altele în sens opus, dar dacă le adunăm pe toate, rotația totală este zero. Cel puțin așa am crezut până acum.
Dar un nou studiu sugerează că universul chiar se rotește, iar această rotație ar putea rezolva un mare mister al cosmologiei cunoscut sub numele de „tensiunea Hubble”.
Ideea unui univers în rotație nu este nouă. Chiar și Einstein a contemplat această posibilitate. Cel mai faimos, Kurt Gödel a conceput un model de univers în rotație care reprezintă o soluție a ecuațiilor câmpului ale lui Einstein.
„Metrica Gödel”, cum este cunoscută, are unele proprietăți foarte ciudate. În timp ce metricile standard ale cosmologiei, cum e cea folosită în modelul nostru standard, au spațiu plus o dimensiune temporală, modelul lui Gödel are două dimensiuni asemănătoare timpului. Galaxiile îndepărtate ar prezenta o tendință de rotație ciudată, iar lumina s-ar polariza spontan. Și mai bizar este faptul că universul ar fi plin de bucle temporale. Cunoscute ca „curbe temporale închise” (CTC), acestea ți-ar permite să te întâlnești cu tine însuți în trecut doar călătorind prin spațiu.
Modelul lui Gödel este o explorare interesantă a limitelor teoretice ale relativității, dar nu seamănă prea mult cu universul real. Astronomii au căutat semne precum tendința de rotație a galaxiilor și asimetrii în radiația cosmică de fond care ar sugera o rotație cosmică, dar toate susțin un univers fără rotație, în limitele observațiilor actuale.
Totuși, aceste limite observaționale s-au îmbunătățit în timp și par să ne fi condus într-un impas teoretic.
Știm că universul a început într-o stare fierbinte și densă pe care o numim Big Bang și că de atunci, adică de aproximativ 13,8 miliarde de ani, cosmosul s-a extins. Continuă să se extindă cu o viteză din ce în ce mai mare, datorită energiei întunecate. Dar care este exact această rată de expansiune rămâne un mister. Observațiile fluctuațiilor din radiația cosmică de fond indică o expansiune de aproximativ 67 km/s/Mpc. Însă observațiile asupra supernovelor și stelelor variabile (numite cefeide) din galaxii îndepărtate indică o rată mai mare, de 73 km/s/Mpc. Conform modelului standard, aceste valori ar trebui să fie egale. Faptul că nu sunt este cunoscut sub numele de „tensiunea Hubble”.
N.n. - Cefeidele sunt stele gigant, de 4 până la 15 ori mai masive decât Soarele şi de 100 până la circa 30 000 de ori mai luminoase, a căror strălucire variază potrivit unei perioade bine definite, cuprinsă între 1 şi 135 de zile, de unde îşi trag şi numele de stele variabile.
Acest mister stă în centrul cosmologiei moderne, așa că nu e de mirare că au fost propuse tot felul de soluții îndrăznețe: gravitație modificată, quintesența, particule exotice supersimetrice – orice îți poți imagina. Așa că de ce să nu reconsiderăm modelul unui univers în rotație?
Noul model nu folosește metrica Gödel, ci presupune că universul conține un fluid rotativ uniform. Versiuni fără rotație ale acestui fluid au fost propuse pentru a explica energia întunecată, dar adăugarea rotației înseamnă că spațiu-timpul capătă o torsiune, asemănătoare efectului de „tragere a cadrului” observat în cazul maselor aflate în rotație, cum este Pământul.
După cum arată autorii, fluidul rotativ ar influența observațiile noastre despre expansiunea cosmică pe măsură ce privim la distanțe tot mai mari. Cu alte cuvinte, cu cât măsurătoarea parametrului Hubble este pentru o distanță mare distanță, cu atât acesta pare mai mic.
Presupunând că observațiile din apropierea noastră sunt cele mai precise, echipa pornește de la ideea că valoarea de 73 km/s/Mpc este corectă și apoi întreabă cu ce viteză ar trebui să se rotească fluidul pentru a obține valoarea de 67 km/s/Mpc observată în radiația cosmică de fond. Comparând datele, au obținut o rată de rotație de ω = 3,5 radiani pe miliard de ani.
La un nivel de bază, rotația cosmică poate rezolva problema tensiunii Hubble. Interesant este că rata de rotație obținută este chiar sub limita care ar crea curbe temporale închise. Modelul se rotește cât de repede poate, fără ca logica temporală să fie complet distrusă.
Deși este un rezultat fascinant, există multe rezerve. Pentru început, modelul este unul „ajustat”. Autorii presupun că este adevărat, pentru a demonstra apoi că funcționează. Nu este nimic greșit în mod intrinsec cu modelele ajustate, dar „modelele ajustate sunt modele slabe”. Faptul că poate rezolva problema nu înseamnă că reprezintă soluția. În plus, introducerea unui fluid rotativ va afecta aspecte precum evoluția galaxiilor și gruparea acestora. Autorii sunt conștienți de acest lucru și menționează că următorul lor obiectiv este identificarea unor teste observabile ale modelului. Timpul (și spațiul) ne vor spune dacă modelul funcționează în cele din urmă.
Traducere și adaptare după Cosmology Takes a Turn de Brian Koberlein.
