Universumi paisumise mõistatus

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Viimati modifitseeritud: 2023-12-16 16:03

Veidi üle saja aasta tagasi ei teadnud meie planeedil keegi, et universum paisub. Kuid hoolimata kõigist muredest ja õnnetustest, mida kahekümnes sajand inimkonnale tõi, iseloomustas seda sajandit teaduse ja tehnika areng. Uskumatult lühikese aja jooksul oleme õppinud maailma ja universumi kohta rohkem kui kunagi varem.

Idee, et meie universum on viimase 13,8 miljardi aasta jooksul laienenud, pakkus esmakordselt välja Belgia füüsik Georges Lemaitre 1927. aastal. Kaks aastat hiljem suutis Ameerika astronoom Edwin Hubble seda hüpoteesi kinnitada. Ta leidis, et iga galaktika liigub meist eemale ja mida kaugemale see on, seda kiiremini see juhtub. Tänapäeval on teadlastel palju võimalusi mõista, kui kiiresti meie universum laieneb. Siin on vaid numbrid, mille teadlased mõõtmise käigus saavad, iga kord, kui need osutuvad erinevaks. Aga miks?

Universumi suurim mõistatus

Nagu me täna teame, on galaktika kauguse ja selle taandumise vahel tihe seos. Näiteks meie planeedist 1 megaparseki kaugusel (üks megaparsek võrdub ligikaudu 3,3 miljoni valgusaastaga) asuv galaktika eemaldub kiirusega 70 kilomeetrit sekundis. Ja veidi kaugemal, kahe megaparseki kaugusel asuv galaktika liigub kaks korda kiiremini (140 km/s).

Huvitav on ka see, et tänapäeval on universumi vanuse ehk teaduslikult Hubble'i konstandi määramisel kaks peamist lähenemisviisi. Nende kahe rühma erinevus seisneb selles, et üks meetodite komplekt vaatleb universumi suhteliselt lähedasi objekte, teine aga väga kaugeid. Kuid hoolimata sellest, millist meetodit teadlased kasutavad, on tulemused iga kord erinevad. Selgub, et kas teeme midagi valesti või kuskil kaugel universumis toimub midagi täiesti tundmatut.

Hiljuti airxiv.org eelprintserveris avaldatud uuringus kasutasid lähedalasuvaid galaktikaid uurivad astronoomid universumi paisumise mõõtmiseks nutikat meetodit, mida nimetatakse pinna heleduse kõikumiseks. See on väljamõeldud nimi, kuid see sisaldab ideed, mis on tegelikult intuitiivne.

Kujutage ette, et seisate metsa servas, otse puu ees. Kuna olete väga lähedal, näete oma vaateväljas ainult ühte puud. Aga kui natukene tagasi astuda, näed rohkem puid. Ja mida edasi, seda rohkem puid su silme ette ilmub. Peaaegu sama juhtub galaktikatega, mida teadlased teleskoopidega vaatlevad, kuid palju keerulisem.

Kuidas sa tead universumi paisumise kiirust?

Hea statistika saamiseks jälgivad astronoomid galaktikaid, mis asuvad Maale üsna lähedal, umbes 300 miljoni valgusaasta kaugusel või lähemal. Küll aga tuleb galaktikate vaatlemisel arvestada tolmu, taustgalaktikate ja täheparvedega, mida on näha teleskoobiga tehtud piltidel.

Universum on aga kaval. Alates 1990. aastatest on astronoomid näinud, et väga kaugel plahvatavad tähed on alati olnud kaugemal, kui lihtsad mõõtmised näitavad. See pani nad uskuma, et universum paisub praegu kiiremini kui varem, mis omakorda viis tumeenergia avastamiseni – see salapärane jõud, mis kiirendab universaalset paisumist.

Nagu kirjutavad teadusliku töö autorid, siis väga kaugeid objekte vaadates näeme neid sellisena, nagu nad olid minevikus, kui universum oli noorem. Kui universumi paisumiskiirus oli toona (näiteks 12–13,8 miljardit aastat tagasi) teistsugune kui praegu (vähem kui miljard aastat tagasi), saame Hubble'i konstandi jaoks kaks erinevat väärtust. Või äkki paisuvad universumi eri osad erineva kiirusega?

Kui aga paisumiskiirus on muutunud, siis pole meie universumi vanus sugugi see, mida me arvame (teadlased kasutavad universumi paisumiskiirust selle vanuse jälgimiseks). See omakorda tähendab, et universumi suurus on erinev, mis tähendab, et ka aeg, mis kulub millegi toimumiseks, on erinev.

Kui seda arutlusahelat jälgida, siis lõpuks selgub, et varajases Universumis toimunud füüsikalised protsessid toimusid erinevatel aegadel. Samuti on võimalik, et kaasatud olid muud protsessid, mis mõjutavad laienemiskiirust. Üldiselt on mingi jama. «Sellest järeldub, et me kas ei saa piisavalt hästi aru, kuidas universum käitub, või mõõdame seda valesti,» märgivad uuringu autorid.

Igal juhul on Hubble'i konstant astronoomiaringkondades kuumalt vaieldud teema. Uus uuring on aga lisanud veelgi rohkem küsimusi, mistõttu võitlus ebakindlusega saab olema pikk. Ühel päeval meie arusaam kosmosest muidugi muutub. Kuid kui see juhtub, peavad kosmoloogid otsima midagi muud, mille üle vaielda. Mida nad kindlasti teevad.