Distorcioni i Universitit të Hershëm Sugjeron Se Jetojmë në Një ‘Boshe’ të Madh

Duke shikuar qiellin e natës, mund të duket se fqinjësia jonë kozmike është e mbushur me planete, yje dhe galaksi. Por shkencëtarët prej kohësh sugjerojnë se mund të ketë më pak galaksi në mjedisin tonë kozmik sesa pritej.

Në të vërtetë, duket se jetojmë në një bosë kozmike, me dendësi materie rreth 20% më të ulët se mesatarja.

Jo të gjithë fizikantët janë të bindur se kjo është e vërtetë. Por artikulli ynë i fundit duke analizuar tinguj të deformuar të Universit të parë, i publikuar në revistën Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, mbështet fuqimisht këtë ide.

Kozmologjia aktualisht është në një krizë të njohur si “ndjeshmëria e Hubble”: Universi lokal duket se po zgjerrohet rreth 10% më shpejt se sa pritej. Norma e parashikuar vjen nga ekstrapolimi i vëzhgimeve të Universit të parë deri në ditët e sotme, duke përdorur modelin standard të Kozmologjisë, i njohur si Lambda-Cold Dark Matter (materie e errët e ftohtë me konstantë kozmike, ose ΛCDM).

Ne mund të vërejmë Universin fillestar në detaje të mëdha përmes rrezatimit kozmosk të sfondit në mikrovalë (CMB, në shkronjat në anglisht), “ekon” i mbetur nga fillimi i Universit, kur ishte 1.100 herë më i vogël se sa është sot. Valët zanore në Universin fillestar përfundimisht krijuan zona me dendësi më të ulët dhe më të lartë, ose “temperatura”.

Duke studiuar fluktuacionet e temperaturës së CMB-së në shkallë të ndryshme, ne në thelb mund të “dëgjojmë” zërin e Universit fillestar, i cili është veçanërisht “zhurmues” në shkallë të veçanta.

Këto fluktuacione tani janë të shkruara në CMB dhe quhen “oscilaione akustike të barioneve” (BAO, gjithashtu në shkronjat në anglisht). Siç u bënë farat për galaktikat dhe strukturat e tjera, modelet janë gjithashtu të dukshme në shpërndarjen e galaktikave.

Duke matur këto modele, ne mund të mësojmë se si galaktikat janë grumbulluar në shkallë të ndryshme redshifts (distanca). Një model veçanërisht i dukshëm, me shumë grumbullime, ndodh në një kënd të quajtur “skala këndore BAO”.

Kjo matje ndihmon astronomët dhe kozmologët të mësojnë rreth historisë së zgjerimit të Universit, duke ofruar diçka që fizikanët e quajnë “mjet standard”. Bëhet fjalë kryesisht për një objekt astronomik ose një tipar në qiell me një madhësi shumë të njohur.

Duke matur madhësinë e saj kornizore në qiell, kozmologët mund të llogarisin distancën e saj nga Toka duke përdorur trigonometrinë. Gjithashtu është e mundur të përdoret redshift (“përçmimi për në të kuqe”) për të përcaktuar shpejtësinë e zgjerimit të Kozmosit. Sa më i madh të duket në qiell në një redshift të caktuar, aq më shpejt po zgjeron Universi.

Koleget e mi dhe unë kemi argumentuar më parë se tensioni i Hubble mund të shkaktohet nga vendndodhja jonë brenda një “boshe” të madhe. Kjo sepse sasia e pakët e materies në këtë boshësi do të tërhiqej gravitacionalisht nga materia më e dendur jashtë saj, duke rrjedhur vazhdimisht jashtë boshësisë.

Në studimet e mëparshme, tregojmë se ky rrjedhje do të bënte që të dukej se Universi lokal po zgjeronte rreth 10% më shpejt se sa pritej. Kjo do të zgjidhte tensionin e Hubble.

Por kërkuam më shumë prova. Dhe e dimë që një boshllëk lokal do të distortej lehtë lidhjen midis shkallës së këndit BAO dhe redshift për shkak të materies në lëvizje më të shpejtë në boshllëk dhe ndikimit të saj efektit gravitacional mbi dritën nga jashtë.

Kështu, në artikullin tonë të ri, Vasileios Kalaitzidis dhe unë u përpoqëm të testojmë parashikimet e modelit të boshllëkut duke përdorur matjet BAO të mbledhura gjatë 20 viteve të fundit. Krahasuam rezultatet tona me modelet pa boshllëk nën të njëjtën histori të zgjerimit të sfondit.

Në modelin e boshllëkut, rregu BAO duhet të duket më i madh në qiell në çdo redshift të dhënë. Dhe ky tejkalim duhet të bëhet edhe më i madh në redshift të ulët (distancë afër), në përputhje me tensionin e Hubble.

Vëzhgimet konfirmojnë këtë parashikim. Rezultatet tona sugjerojnë që një Univers me një boshllëk lokal është rreth njëqind milion herë më i mundshëm sesa një Kozmos pa të, kur përdoren matjet BAO dhe supozohet që Universi është zgjeruar sipas modelit standard të KOSMOLOGJISë të informuar nga CMB.

Kërkimi ynë tregon se modeli ΛCDM pa asnjë boshllëk lokal është në “tension 3,8 sigma” me vëzhgimet BAO. Kjo do të thotë se probabiliteti që një Univers pa boshllëk të përshtatet me këto të dhëna është i barabartë me tërheqjen e një monedhe të drejtë 13 herë rresht me kokë lart. Përkundrazi, shansi që të dhënat BAO të duken si në modelet e boshllëkut është i barabartë me tërheqjen e një monedhe të drejtë vetëm dy herë rresht me kokë lart. Në përmbledhje, këto modele përshtaten shumë mirë me të dhënat.

Në të ardhmen, do të jetë thelbësore të merremi me matje BAO më të sakta në redshift të ulët, ku rregu standard BAO duket më i madh në qiell – edhe më shumë nëse jemi në një boshllëk.

Norma mesatare e zgjerimit deri tani vjen drejtpërdrejt nga mosha e Universit, të cilën mund ta vlerësojmë nga moshat e yjeve më të vjetra në Rrathë Mjellmë. Një boshllëk lokal nuk do të ndikonte në moshën e Universit, por disa propozime po e bëjnë këtë. Këto dhe sondazhe të tjera do të hedhësh më shumë dritë mbi krizën e Hubble në KOSMOLOGJI.