Εδώ και χρόνια, οι επιστήμονες διαπιστώνουν ότι διαφορετικές μέθοδοι μέτρησης δίνουν διαφορετικές τιμές για τον ρυθμό διαστολής του – ένα παράδοξο που είναι γνωστό ως «ένταση του Hubble» (Hubble tension). Μια νέα ερευνητική προσέγγιση προτείνει τώρα ότι η απάντηση μπορεί να κρύβεται στα βαρυτικά κύματα, δηλαδή στις «ρυτίδες» του ίδιου του χωροχρόνου.
Το πρόβλημα της διαστολής
Η διαστολή του Σύμπαντος περιγράφεται από τη λεγόμενη σταθερά του Hubble, έναν αριθμό που συνδέει την ταχύτητα απομάκρυνσης των γαλαξιών με την απόστασή τους. Ωστόσο, οι επιστήμονες έχουν εστιάσει σε δύο διαφορετικές τιμές.
Η πρώτη προέρχεται από παρατηρήσεις του πρώιμου Σύμπαντος, ενώ η δεύτερη βασίζεται σε πιο «τοπικές» μετρήσεις, όπως οι εκρήξεις υπερκαινοφανών αστέρων τύπου Ia. Οι δύο υπολογισμοί διαφέρουν αισθητά, δημιουργώντας μια από τις μεγαλύτερες ασυμφωνίες στη σύγχρονη κοσμολογία.
Μια νέα μέθοδος με βαρυτικά κύματα
Ερευνητές από το Πανεπιστήμιο του Ιλινόι και το Πανεπιστήμιο του Σικάγο προτείνουν μια τρίτη, ανεξάρτητη μέθοδο: τη χρήση των βαρυτικών κυμάτων, τα οποία προβλέφθηκαν από τη θεωρία της Γενικής Σχετικότητας και ανιχνεύθηκαν για πρώτη φορά το 2015.
Τα κύματα αυτά παράγονται όταν συγκρούονται εξαιρετικά πυκνά αντικείμενα, όπως μαύρες τρύπες ή αστέρες νετρονίων. Στο Σύμπαν συμβαίνουν αμέτρητες τέτοιες συγκρούσεις, δημιουργώντας ένα αδύναμο αλλά συνεχές «υπόβαθρο» βαρυτικών κυμάτων — μια κοσμική δόνηση που διαπερνά τον χωροχρόνο.
Οι επιστήμονες εξετάζουν την τεχνική των λεγόμενων “stochastic sirens” (στοχαστικών «σειρήνων»), η οποία βασίζεται στην ανάλυση αυτού του συλλογικού σήματος. Η ένταση του υποβάθρου βαρυτικών κυμάτων εξαρτάται από το πόσο γρήγορα διαστέλλεται το Σύμπαν: αν η διαστολή είναι πιο αργή, τα γεγονότα συγχώνευσης εμφανίζονται πιο πυκνά και το σήμα είναι ισχυρότερο. Αντίθετα, μια ταχύτερη διαστολή οδηγεί σε ασθενέστερο σήμα.
Πρώτες ενδείξεις για ταχύτερη διαστολή
Παρότι οι σημερινοί ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων – όπως το δίκτυο LIGO-Virgo-KAGRA – δεν είναι ακόμη αρκετά ευαίσθητοι για να «ακούσουν» πλήρως αυτό το κοσμικό υπόβαθρο, οι πρώτες αναλύσεις των δεδομένων δείχνουν ότι η πραγματική τιμή της σταθεράς του Hubble ίσως είναι πιο κοντά στη μεγαλύτερη από τις δύο υπάρχουσες εκτιμήσεις.
Η επόμενη δεκαετία της κοσμολογίας
Οι ερευνητές εκτιμούν ότι μέσα στα επόμενα χρόνια, καθώς οι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων θα γίνονται όλο και πιο ευαίσθητοι, θα μπορέσουν να μετρήσουν με μεγαλύτερη ακρίβεια το κοσμικό «βουητό» που δημιουργούν οι συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών. Αν αυτό επιτευχθεί, η νέα μέθοδος θα μπορούσε να δώσει την πιο αξιόπιστη απάντηση στο πόσο γρήγορα διαστέλλεται το Σύμπαν — και ίσως να λύσει ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα της σύγχρονης αστροφυσικής.
Με άλλα λόγια, οι ίδιες οι δονήσεις του χωροχρόνου μπορεί να αποκαλύψουν την πραγματική ταχύτητα με την οποία μεγαλώνει το Σύμπαν.
