Universul ar putea fi mai tânăr decât credem, pe baza mișcărilor galaxiilor satelit care dezvăluie cât de recent au căzut într-o grupare de galaxii.
Conform măsurătorilor radiației cosmice de fond cu microunde (CMB) de către Agenția Spațială EuropeanăMisiunea lui Planck, universul are aproximativ 13,8 miliarde de ani. Acest calcul se bazează pe ceea ce este cunoscut sub numele de Modelul Standard al cosmologiei, care descrie un univers plat dominat de energia întunecată și materie întunecată și care se extinde într-un ritm accelerat.
Modelul standard este apoi folosit ca bază pentru simulările de supercomputer care pot reprezenta creșterea structura pe scară largă în univers — galaxii, grupuri de galaxii și lanțuri uriașe și pereți de galaxii.
Legate de: După 2 ani în spațiu, telescopul James Webb a rupt cosmologia. Se poate repara?
Cu toate acestea, aceste modele au fost acum în conflict cu noile măsurători ale mișcărilor perechilor de galaxii care nu se potrivesc cu ceea ce ne spun simulările.
Într-un nou studiu, astronomii conduși de Guo Qi de la Observatoarele Naționale Astronomice ale Academiei Chineze de Științe au studiat perechi de sateliți în grupuri de galaxii.
Grupurile de galaxii sunt mici colecții de galaxii, cum ar fi propriul nostru Grup Local, în care câteva galaxii mari sunt unite de un roi de galaxii mai mici. La fel ca grupurile de galaxii mai mari, aceste grupuri de galaxii se formează acolo unde filamentele din rețeaua cosmică de materie care se întinde pe univers, galaxiile mai mici se deplasează de-a lungul filamentelor înainte de a cădea într-un grup.
Folosind observațiile făcute de Sloan Digital Sky Survey (SDSS) a 813 grupuri de galaxii la aproximativ 600 de milioane de ani lumină de la Pământechipa lui Qi sa concentrat pe cea mai masivă galaxie din fiecare grup și a măsurat modul în care perechile sateliți pe laturile opuse ale acelei galaxii s-a mutat.
Ei au descoperit că fracțiunea de galaxii satelit care se contrarotau unele față de altele – cu alte cuvinte, orbitează în jurul galaxiei mari în direcții opuse – este mai mare decât cea prevăzută de simulările computerizate ale structurii la scară mare, cum ar fi Simularea Mileniului și modelul Illustris TNG300, care se bazează ambele pe modelul standard, așa cum este descris de misiunea Planck.
Aceasta este o stare naturală de lucruri dacă sateliții tocmai au căzut pe orbită în jurul galaxiei mai mari a grupului. Dar, în timp, grupurile și clusterele de galaxii ar trebui să atingă o stare relaxată dinamic, majoritatea sateliților co-rotând. Dacă grupurile și clusterele de galaxii s-au unit atunci când modelul standard sugerează că ar trebui, atunci fracția de sateliți contrarotați ar trebui să fie mai mică. Faptul că sunt o fracțiune mai mare de sateliți este o problemă pentru modelul standard.
„Am descoperit în datele SDSS că galaxiile satelit se acumulează/cad în grupuri masive, cu un semnal mai puternic de asamblare în curs de desfășurare în comparație cu simulările cu parametrii Planck”, a spus Qi pentru Space.com într-un e-mail.
Cu alte cuvinte, se pare că galaxiile satelit au căzut abia recent în grupurile lor respective.
„Acest lucru sugerează că universul este mai tânăr decât cel sugerat de observațiile Planck ale CMB”, a spus Qi. „Din păcate, această lucrare nu poate estima vârsta universului într-o manieră cantitativă”.
Acest lucru se datorează faptului că există încă prea multă marjă de manevră în mișcările perechilor de sateliți și modelele modului în care se formează grupurile pentru a putea pune o cifră fermă asupra cât de mai tineri de 13,8 miliarde de ani sugerează aceste rezultate că este universul.
Dacă sunt corecte, atunci noile descoperiri sugerează că ceva nu este în regulă în Modelul standard și că unele dintre presupunerile noastre despre univers trebuie să fie greșite. De fapt, un paradox cosmic pe care oamenii de știință îl investighează în prezent ar putea fi răspunsul.
Rata de expansiune a universului este definită de un număr numit constanta Hubble. Planck a măsurat constanta Hubble ca fiind de 67,8 kilometri pe secundă per megaparsec – cu alte cuvinte, fiecare volum de megaparsec de spaţiu se extinde cu 67,8 kilometri (42,1 mile) în fiecare secundă. (Un megaparsec este aproximativ (3,26 milioane de ani lumină.) Pe baza acestei rate de expansiune, cosmologii sunt capabili să calculeze vârsta universului la 13,8 miliarde de ani, derulând ceasul înapoi.
Cu toate acestea, observațiile privind deplasarea spre roșu a supernovelor de tip Ia, care explodează pitice albe, dau valoarea constantei Hubble de 73,2 kilometri (45,5 mile) pe secundă pe megaparsec. Cu această rată de expansiune, derularea ceasului ar da o vârstă mai tânără de 12,6 miliarde de ani.
Ambele măsurători ale constantei Hubble sunt considerate a fi de necontestat și totuși diferă drastic. Acest paradox a devenit cunoscut sub numele de „tensiunea Hubble”.
„Desigur, acest lucru ar putea fi legat de problema tensiunii Hubble”, a spus Qi când a fost întrebat dacă vârsta mai tânără sugerată de perechile de sateliți din grupurile de galaxii este un suport pentru rata mai rapidă de expansiune din măsurătorile supernovei.
Cu toate acestea, există și alte obstacole de depășit. Dacă coborâm prea mult vârsta universului, atunci astronomii se vor găsi în situația incomodă de a avea stele despre care se știe că sunt mai vechi decât universul însuși.
Poate că explicația constă în alte aspecte ale modelului standard. De exemplu, modelul depinde în mare măsură de materia întunecată, dar până acum oamenii de știință nu știu ce este materia întunecată. Alți cercetători susțin că materia întunecată nu există deloc și că efectele ei gravitaționale pot fi explicate printr-o modificare a legilor gravitației la accelerații mici, cum ar fi cele experimentate de galaxiile satelit care orbitează la distanțe mai mari. Echipa lui Qi a descoperit că perechile de sateliți cu raze orbitale mai mari au mai multe șanse să se rotească în sens invers.
În acest moment, mai multe date ar fi binevenite. Același fenomen ar trebui să fie valabil și pentru clusterele mai mari de galaxii, a spus Qi, dar clusterele tind să fie mai îndepărtate, iar dimensiunea limitată a eșantionului și calitatea mai slabă a datelor fac în prezent orice măsurătoare neconcludentă.
Universul este străvechi, indiferent de valoarea de vârstă este corectă, dar aceste noi rezultate sugerează că ar putea fi capabil să-și recupereze o parte din tinerețe.
Noile descoperiri au fost publicate pe 22 ianuarie în jurnal Astronomia naturii.
Postat inițial pe Space.com.