Vår galax är inuti en enorm bubbla där det finns lite materia

2024 Författare: Seth Attwood | [email protected]. Senast ändrad: 2023-12-16 16:17

Vi kanske lever i en bubbla. Men det här är knappast det konstigaste du har hört om vårt universum. Nu, bland de myriader av teorier och hypoteser, har en annan dykt upp. Den nya studien är ett försök att lösa ett av den moderna fysikens svåraste mysterier: varför våra mätningar av universums expansionshastighet inte är vettiga?

Enligt artikelförfattarna är den enklaste förklaringen att vår galax befinner sig i ett område med låg densitet i universum – vilket innebär att det mesta av utrymmet som vi tydligt kan se genom teleskop är en del av en gigantisk bubbla. Och denna anomali, skriver forskarna, kommer sannolikt att störa mätningar av Hubble-konstanten - konstanten som används för att beskriva universums expansion.

Hur utvecklades universum?

Försök att föreställa dig hur bubblan skulle se ut på universums skala. Detta är ganska svårt, eftersom det mesta av rymden är rymden, med en handfull galaxer och stjärnor utspridda i tomrummet. Men precis som regionerna i det observerbara universum, där materia är tätt samlad eller tvärtom ligger långt från varandra, samlas stjärnor och galaxer med olika tätheter i olika delar av kosmos.

Bakgrundsstrålning (eller kosmisk mikrovågsbakgrundsstrålning) - denna värmestrålning som bildades i det tidiga universum och fyller det jämnt - gör det möjligt för forskare att med nästan perfekt noggrannhet bestämma den enhetliga temperaturen i universum omkring oss. Idag vet vi att denna temperatur är 2,7K (Kelvin är en temperaturskala, där 0 grader är absolut noll). Enligt Space.com kan man dock vid närmare eftertanke se små fluktuationer i denna temperatur. Modeller av hur universum har utvecklats över tiden tyder på att dessa små inkonsekvenser så småningom skulle skapa mer eller mindre täta områden i rymden. Och dessa typer av lågdensitetsregioner skulle vara mer än tillräckligt för att förvränga mätningarna av Hubble-konstanten på det sätt som det händer just nu.

Absolut noll är en term som betyder att molekylers rörelse helt stoppas. Absoluta nolltemperaturer kan inte uppnås. 1995 försökte Eric Cornell och Carl Wiemann göra detta, men när rubidiumatomerna kyldes ned lyckades de inte. Det är därför enheten för temperaturförändring i Kelvin inte har negativa värden.

Hur mäts Hubble-konstanten?

Idag finns det två huvudsakliga sätt att mäta Hubble-konstanten. Den ena är baserad på extremt noggranna mätningar av CMB, som verkar vara enhetlig i hela vårt universum eftersom den bildades kort efter Big Bang. Ett annat sätt är baserat på supernovor och pulserande variabla stjärnor i närliggande galaxer som kallas Cepheider. Kom ihåg att Cepheider och supernovor har egenskaper som gör det möjligt att exakt bestämma hur långt de är från jorden och med vilken hastighet de rör sig bort från oss. Astronomer har använt dem för att bygga en "avståndsstege" till olika landmärken i det observerbara universum. Samma "stege" användes av forskare för att härleda Hubble-konstanten. Men eftersom mätningar av Cepheider och CMB har blivit mer exakta under det senaste decenniet har det blivit tydligt att data inte konvergerar. Och förekomsten av olika svar betyder vanligtvis att det finns något som vi inte vet.

Så i själva verket handlar det inte bara om att förstå universums nuvarande expansionshastighet, utan också om att förstå hur universum utvecklades och expanderade och vad som hände med rumtiden hela denna tid.

Galaxer i en bubbla

Vissa fysiker tror att det finns någon form av "ny fysik" som avgör obalansen - något i universum som vi inte förstår och som är orsaken till rymdobjektens oväntade beteende. Enligt studieförfattaren Lucas Lombrizer skulle en ny fysik vara en mycket spännande lösning på Hubble-konstanten, men den innebär vanligtvis en mer komplex modell som kräver tydliga bevis och måste backas upp av oberoende mätningar. Andra forskare tror att problemet ligger i våra beräkningar.

Lösningen, som föreslås i en ny artikel som ska publiceras i Physics Letters B i april 2020, är att anta att hela vår galax, såväl som flera tusen närliggande galaxer, befinner sig i en bubbla där det finns lite materia - stjärnor, gaser och damm moln. Enligt författaren till studien skulle en bubbla med en diameter på 250 miljoner ljusår, innehållande ungefär hälften av densiteten i resten av universum, kunna förena olika siffror för universums expansionshastighet.