Kluczowy problem dotyczy stałej Hubble’a, która określa tempo rozszerzania się Wszechświata. Dane z ACT pokazują wartość zgodną z wcześniejszymi pomiarami satelity Planck, co paradoksalnie wcale nie jest dobrą wiadomością. Oba te niezależne źródła wskazują bowiem na wynik, który nie zgadza się z pomiarami wykonanymi innymi metodami, a różnica jest na tyle znacząca, że nie można jej dłużej bagatelizować.
Teleskop ACT miał nam pomóc wyjaśnić zagadkę stałej Hubble’a
Astronomowie dysponują dwiema głównymi metodami wyznaczania stałej Hubble’a. Pierwsza polega na obserwacji stosunkowo bliskich galaktyk i pomiarze ich prędkości oddalania się od nas. Im dalej znajduje się galaktyka, tym szybciej się od nas oddala, a współczynnik tej zależności to właśnie poszukiwana wartość. Druga metoda wykorzystuje kosmiczne mikrofalowe tło – promieniowanie powstałe zaledwie 380 tysięcy lat po Wielkim Wybuchu, które stanowi swego rodzaju kosmiczny odcisk palca.
Czytaj też: Wykrzywiona galaktyka okiem Hubble’a. To naprawdę nie jest grafika
Problem w tym, że obie metody dają różne wyniki, które nie pokrywają się nawet w granicach błędu pomiarowego. To tak, jakby dwa superprecyzyjne zegarki wskazywały zupełnie inny czas, co każe zastanowić się, czy problem leży w pomiarach, czy może w naszym fundamentalnym rozumieniu fizyki.
ACT poszedł jednak o krok dalej niż jego poprzednicy. Oprócz pomiarów temperatury kosmicznego mikrofalowego tła, zbadał również jego polaryzację. Światło spolaryzowane, czyli takie, którego fale drgają w określonym kierunku, niesie dodatkowe informacje o wczesnym Wszechświecie. Colin Hill z zespołu ACT podkreśla, że nowe wyniki pokazują zgodność z danymi Plancka zarówno dla temperatury, jak i polaryzacji, co czyni rozbieżność jeszcze bardziej solidną i trudną do zakwestionowania.
Technologiczna przewaga ACT była znacząca. Jego sześciometrowe lustro zapewniało lepszą rozdzielczość niż półtorametrowy instrument Plancka, a dodatkowo charakteryzował się znacznie wyższą czułością w pomiarach spolaryzowanego światła. Dzięki temu mógł stworzyć bardziej szczegółowe mapy i przeprowadzić precyzyjniejsze analizy.
Przez ostatnie lata fizycy teoretyczni próbowali rozwiązać zagadkę napięcia Hubble’a, proponując modyfikacje standardowego modelu kosmologii. Powstały dziesiątki tak zwanych rozszerzonych modeli, które dodawały nowe składniki czy mechanizmy do naszego opisu Wszechświata. Być może istnieje jakaś nieznana forma energii? A może ciemna materia zachowuje się inaczej niż dotąd sądziliśmy?
Dane z ACT skutecznie zamknęły tę drogę poszukiwań. Erminia Calabrese z Cardiff University, która kierowała analizą alternatywnych modeli, nie pozostawia wątpliwości. Zespół ocenił trzydzieści głównych rozszerzonych modeli kosmologicznych całkowicie niezależnie, bez założenia, że któryś z nich musi być błędny. Wynik był jednoznaczny – nowe obserwacje praktycznie wyeliminowały wszystkie te propozycje. Nie chodziło o celową dyskredytację alternatywnych teorii, po prostu dane nie pasowały do żadnej z nich.
Warto zauważyć, że ACT nie zastępuje Plancka oba teleskopy wzajemnie się uzupełniają. Planck miał przewagę w postaci szerszego pola widzenia i możliwości obserwacji całego nieba, podczas gdy ACT oferował lepszą rozdzielczość w węższym zakresie. Zgodność ich wyników, uzyskanych różnymi instrumentami i technikami, dodatkowo potwierdza realność problemu.
Dane z ACT poszerzają naszą wiedzę o najwcześniejszych chwilach Wszechświata. Kosmiczne mikrofalowe tło to najstarsze światło, jakie możemy zaobserwować – powstało, gdy Wszechświat miał zaledwie 380 tys. lat, co stanowi mniej niż jedną setną procenta jego obecnego wieku. Paradoksalnie, im lepsze mamy dane, tym wyraźniej widzimy rozbieżność. To trochę jak z rozdzielczością zdjęcia – im wyższa, tym trudniej ukryć niedoskonałości.
Napięcie Hubble’a to nie tylko akademicka ciekawostka dla wąskiego grona specjalistów. To fundamentalna zagadka dotycząca natury rzeczywistości, która może wymagać rewizji naszego rozumienia fizyki na najbardziej podstawowym poziomie. Czy istnieje nieznana forma energii czy materii? Czy grawitacja działa inaczej na kosmicznych skalach? A może nasze metody pomiarowe mają jakiś ukryty błąd? Odpowiedzi na te pytania mogą zmienić nasze postrzeganie Wszechświata w sposób równie radykalny, jak teoria względności czy mechanika kwantowa. I jak pokazują najnowsze dane, ta zmiana jest nieunikniona.