Naukowcy uważają, że wczesny wszechświat był grudkowaty – z niektórymi częściami gęstszymi niż inne. Te fale gęstości, znane jako perturbacje, służą jako zalążek gwiazd i galaktyk. Teraz naukowcy dodali nową zmarszczkę do tego obrazu. W miarę jak fale szybko ewoluowały, stawały się coraz bardziej strome, jak fale puchnące przy brzegu, aż w końcu tworzyły wstrząsy analogiczne do załamującej się fali. Gdy wstrząs przechodzi przez region wszechświata, gęstość zmienia się gwałtownie, zanim ustali się z powrotem do bardziej typowej, powoli zmieniającej się gęstości. „Przy najprostszych i najbardziej konserwatywnych założeniach dotyczących natury wszechświata wychodzącego z Wielkiego Wybuchu, te wstrząsy nieuchronnie by się tworzyły” – mówi kosmolog Neil Turok z Perimeter Institute for Theoretical Physics w Waterloo w Kanadzie.
W pracy opublikowanej 21 września w Physical Review Letters, Turok i Ue-Li Pen z Canadian Institute for Theoretical Astrophysics w Toronto przeprowadzili obliczenia i symulacje, które wskazują, że wstrząsy tworzyłyby się w czasie krótszym niż jedna dziesięciotysięczna sekundy po Wielkim Wybuchu.
„To ciekawe, że nikt wcześniej tego właściwie nie zauważył” – mówi kosmolog Kevork Abazajian z University of California, Irvine. „To ważny efekt, jeśli rzeczywiście miał miejsce”.
Te wstrząsy, stwierdzili Turok i Pen, mogą wytwarzać pola magnetyczne, potencjalnie wskazując na odpowiedź na kosmologiczną zagadkę. Pola magnetyczne przenikają Drogę Mleczną i inne części kosmosu, ale naukowcy nie wiedzą, czy powstały one tuż po narodzinach wszechświata, czy znacznie później, po uformowaniu się galaktyk. Fale uderzeniowe mogą wyjaśnić, w jaki sposób pola mogły powstać we wczesnym okresie. Kiedy dwa wstrząsy zderzają się, tworzą ruch wirowy, wysyłając elektrycznie naładowane cząstki w sposób, który mógłby generować pola magnetyczne.
Jeśli to niedopasowanie się utrzyma, może ujawnić istnienie nowych, ukradkowych cząstek subatomowych lub oświetlić szczegóły tajemniczej ciemnej energii, która popycha wszechświat do coraz szybszego rozszerzania się.
Pomiary oparte na obserwacji supernowych, masywnych eksplozji gwiezdnych, wskazują, że oddalone od siebie galaktyki rozchodzą się z prędkością 73 kilometrów na sekundę na każdy megaparsek (około 3,3 miliona lat świetlnych) odległości między nimi. Naukowcy wykorzystali dane z należącego do NASA Kosmicznego Teleskopu Hubble’a, aby dokonać swoich szacunków, przedstawionych w pracy, która zostanie opublikowana w Astrophysical Journal i będzie dostępna online na arXiv.org. Analiza wyznacza stałą Hubble’a z dokładnością do 2,4 procenta, co jest dokładniejsze niż poprzednie szacunki przy użyciu metody supernowej.
Jednak inny zestaw pomiarów, dokonany przez satelitę Europejskiej Agencji Kosmicznej Planck, stawia tę wartość na poziomie o 9 procent niższym niż pomiary supernowej, na poziomie 67 km/s na megaparsek z błędem eksperymentalnym mniejszym niż 1 procent. To stawia te dwa pomiary w konflikcie. Wynik Plancka, podany w pracy opublikowanej 10 maja na arXiv.org, oparty jest na pomiarach kosmicznego mikrofalowego promieniowania tła, starożytnego światła, które powstało zaledwie 380 000 lat po Wielkim Wybuchu.
A teraz inny zespół dołożył się do pomiarów stałej Hubble’a. W pracy opublikowanej na stronie arXiv.org 11 lipca, BOSS (Baryon Oscillation Spectroscopic Survey) podał, że wszechświat rozszerza się z prędkością 67 km/s na megaparsek, z błędem 1,5 procenta. To stawia BOSS w konflikcie z pomiarami supernowych. Aby dokonać pomiarów, naukowcy z BOSS badali wzory w skupiskach 1,2 miliona galaktyk. To zgrupowanie jest wynikiem fal ciśnienia we wczesnym wszechświecie; analiza odstępów pomiędzy tymi odciskami na niebie dostarcza miary rozszerzania się wszechświata.
Chociaż konflikt nie jest nowy (SN: 4/5/14, str. 18), dowody na to, że coś jest nie tak wzmocniły się w miarę jak naukowcy kontynuują udoskonalanie swoich pomiarów.
Najnowsze wyniki są teraz na tyle precyzyjne, że rozbieżność jest mało prawdopodobna jako fluke. „To przeszło z wyglądu jak może po prostu pech, do – nie, to nie może być pech”, mówi lider zespołu pomiarowego supernowej, Adam Riess z Johns Hopkins. Ale przyczyna jest wciąż nieznana, mówi Riess. „W tym momencie jest to pewnego rodzaju tajemnica”.
Od momentu narodzin z kosmicznej drobiny w Wielkim Wybuchu, wszechświat nieustannie się rozszerza. Obecnie ekspansja ta przyspiesza, ponieważ gromady galaktyk oddalają się od siebie w coraz większym tempie. Odkrycie tego przyspieszenia w latach 90. doprowadziło naukowców do wniosku, że ciemna energia przenika wszechświat, popychając go do coraz szybszej ekspansji.
