Mysteriet med den feluppblåsta ballongen: ju mer vi beräknar storleken på universum, desto mindre vettigt blir allt

Vi har länge vetat att universum expanderar. Men hastigheten med vilken det gör det är en huvudvärk. Beroende på vilken metod som används för att mäta det erhålls ett annat resultat.

Nu har man äntligen hittat ett mycket mer exakt sätt att mäta det, men det löser inte riktigt mycket av röran.

Det förstör det ännu mer. En superposition av tekniker. Genom en superposition av olika tekniker har ett internationellt team av forskare gjort den mest exakta beräkningen hittills av universums expansionshastighet: 73,5 ± 0,81 kilometer per sekund per megaparsek.

Siffran sammanfaller ganska bra med de som har beräknats tidigare med hjälp av data från det närliggande universum. Det är dock ganska långt ifrån vad som beräknas när data från universums gryning används. Detta indikerar att det finns något i fysiken på den längsta punkten i kosmos som vi inte har någon aning om.

Långt ifrån löst har mysteriet blivit mer komplicerat.

En ballong som blåser upp. När vi talar om att universum expanderar hänvisar vi till det faktum att galaxer är allt mer avlägsna från varandra. Men inte för att galaxerna själva rör sig, utan för att utrymmet mellan dem vidgas.

Vi kan se den som en ballong på vilken en serie prickar är målade. När ballongen blåses upp visas prickarna längre bort, även om de inte har flyttat från sin plats. I Xataka Vad är ett ljusår och varför det är omöjligt att resa det på mindre än ett år, enligt Einsteins relativitet Hubble-spänning.

Traditionellt beräknas universums expansionshastighet på två sätt. Eller genom att mäta avstånden mellan stjärnor och galaxer i det närliggande universum, eller genom att mäta den kosmiska mikrovågsbakgrunden. Detta är den elektromagnetiska strålningen som blivit över från Big Bang.

Det vill säga det äldsta ljuset som vi kan hitta i universum, eftersom det bildades i den explosion som det bildades med. Därför är uppgifterna inte hämtade från det närliggande universum, utan från det mest avlägsna och gamla, det som närmar sig Big Bang. Siffran som erhålls med båda typerna av beräkningar bör vara densamma.

Men med det närliggande universum erhålls en hastighet på 73 kilometer per sekund per megaparsec, medan med det mest avlägsna universum beräknas en hastighet på 67 kilometer per sekund per megaparsec. Denna inkonsekvens är känd som Hubble-spänning och indikerar att universum möjligen expanderar snabbare och snabbare. Det är därför den närmaste expanderar snabbast.

Denna graf representerar spänningen som finns mellan mätningar av expansionshastigheten för det sena och närliggande universum, jämfört med vad som skulle förväntas baserat på mätningar av det tidiga universum, särskilt den kosmiska mikrovågsbakgrunden.

Det kan vara ett fel. En av hypoteserna som försöker förklara Hubble-spänningen är att det i verkligheten finns något fel när man mäter expansionshastigheten i det närliggande universum. Det finns många metoder för att beräkna avståndet mellan stjärnor och galaxer och det kan vara ett fel.

Därför har ett internationellt team av forskare beslutat att använda en överlagring av tekniker för att göra en mer exakt beräkning.

Olika typer av stjärnor. Denna metod består av att samtidigt analysera en stor mängd data som erhållits från mark- och rymdteleskop. Dessa fokuserar främst på ljusstyrkan hos Cepheidstjärnor, röda jättar, supernovor och galaxer med känd ljusstyrka.

De tre nämnda typerna av stjärnor kännetecknas av att de har en karakteristisk ljusstyrka, som används för att kartlägga universum och därför också för att beräkna avstånd. Med denna överlagring av tekniker erhölls siffran 73,5 ± 0,81 kilometer per sekund per megaparsek.

Inget fel. När en av superpositionsmetoderna eliminerades var förändringen i universums expansionshastighet minimal.

Figuren var praktiskt taget densamma. Detta indikerar att antalet har mätts perfekt.

Det finns inget misstag. Så om Hubble-stammen inte beror på fel, varför uppstår den? Mysteriet fortsätter.

Efter att ha uppnått dessa resultat förblir Hubble-spänningen upptakten till ett mysterium. Det är dock sant att det finns några hypoteser. Till exempel tror man att de olika figurerna i det avlägsna och nära universum kan bero på ingrepp av mörk materia.

Det finns mycket vi inte vet om henne, så det kanske kan förklara vad som händer. Å andra sidan finns hypotesen att jorden befinner sig på en plats med rumsliga egenskaper. Det skulle vara ett område där det finns relativt lite materia, jämförbart med en luftbubbla i en kaka.

Som en av forskarna som stöder denna hypotes, Indranil Banik, förklarade 2023, "materiens täthet är större runt bubblan, så att gravitationskrafter utgår från denna omgivande materia och attraherar galaxerna i bubblan mot hålighetens kanter." "Det är därför de flyttar ifrån oss snabbare än man egentligen förväntar sig." Nu måste vi lösa den delen av mysteriet. Vi vet åtminstone att det inte finns några fel i beräkningarna och att Hubble-spänningen är en realitet. Bild | CTIO/NOIRLab/DOE/NSF/AURA/J.

Pollard i Xataka | Att vederlägga Einstein är en av fysikens stora utmaningar. Vi kunde inte ens ändra skalan