Die raaisel van die uitbreiding van die heelal

2024 Outeur: Seth Attwood | [email protected]. Laas verander: 2023-12-16 15:56

’n Bietjie meer as honderd jaar gelede het niemand op ons planeet geweet dat die heelal besig was om uit te brei nie. Maar ten spyte van al die probleme en ongelukke wat die twintigste eeu vir die mensdom gebring het, was dit hierdie eeu wat gekenmerk is deur wetenskaplike en tegnologiese vooruitgang. In 'n ongelooflike kort tydperk het ons meer oor die wêreld en die Heelal geleer as ooit tevore.

Die idee dat ons heelal oor die afgelope 13, 8 miljard jaar uitgebrei het, is die eerste keer in 1927 deur die Belgiese fisikus Georges Lemaitre voorgestel. Twee jaar later kon die Amerikaanse sterrekundige Edwin Hubble hierdie hipotese bevestig. Hy het gevind dat elke sterrestelsel wegbeweeg van ons af en hoe verder dit is, hoe vinniger gebeur dit. Vandag is daar baie maniere waarop wetenskaplikes kan verstaan hoe vinnig ons heelal in grootte uitbrei. Hier is net die getalle wat navorsers kry in die proses om te meet, elke keer as dit anders blyk te wees. Maar hoekom?

Die grootste raaisel van die heelal

Soos ons vandag weet, is daar 'n noue verband tussen die afstand na 'n sterrestelsel en hoe vinnig dit besig is om terug te trek. So, sê, 'n sterrestelsel op 'n afstand van 1 megaparsek van ons planeet af (een megaparsek is ongeveer gelyk aan 3,3 miljoen ligjare) beweeg weg teen 'n spoed van 70 kilometer per sekonde. En die sterrestelsel wat 'n bietjie verder weg is, op 'n afstand van twee megaparsek, beweeg twee keer so vinnig (140 km/s).

Dit is ook interessant dat daar vandag twee hoofbenaderings is om die ouderdom van die Heelal, of, wetenskaplik, die Hubble-konstant, te bepaal. Die verskil tussen die twee groepe is dat een stel metodes na relatief nabye voorwerpe in die heelal kyk, terwyl die ander na baie veraf kyk. Maak nie saak watter metode die wetenskaplikes gebruik nie, die resultate is elke keer anders. Dit blyk dat óf ons iets verkeerd doen, óf iewers ver in die heelal, iets absoluut onbekends aan die gebeur is.

In 'n studie wat onlangs op die airxiv.org-voordrukbediener gepubliseer is, het sterrekundiges wat nabygeleë sterrestelsels bestudeer het, 'n slim metode gebruik om die uitbreiding van die heelal te meet wat oppervlakhelderheidsfluktuasies genoem word. Dit is 'n fancy naam, maar dit bevat 'n idee wat eintlik intuïtief is.

Stel jou voor dat jy aan die rand van 'n woud staan, reg voor 'n boom. Omdat jy baie naby is, sien jy net een boom in jou gesigsveld. Maar as jy 'n bietjie terugstap, sal jy meer bome sien. En hoe verder jy gaan, hoe meer bome sal voor jou oë verskyn. Baie dieselfde ding gebeur met die sterrestelsels wat wetenskaplikes met teleskope waarneem, maar baie meer ingewikkeld.

Hoe weet jy die tempo van uitbreiding van die Heelal?

Om goeie statistieke te kry, neem sterrekundiges sterrestelsels waar wat redelik naby aan die aarde is, sowat 300 miljoen ligjare of nader. Wanneer sterrestelsels waargeneem word, is dit egter nodig om stof, agtergrondsterrestelsels en sterreswerms in ag te neem wat gesien kan word in beelde wat met 'n teleskoop geneem is.

Die heelal is egter slinks. Sedert die 1990's het sterrekundiges gesien dat baie ver ontplofbare sterre nog altyd verder weg was as wat eenvoudige metings sou aandui. Dit het hulle laat glo dat die heelal nou vinniger as voorheen uitbrei, wat op sy beurt gelei het tot die ontdekking van donker energie –’n geheimsinnige krag wat die universele uitbreiding versnel.

Soos die skrywers van die wetenskaplike werk skryf, wanneer ons na baie verre voorwerpe kyk, sien ons hulle soos hulle in die verlede was, toe die heelal jonger was. As die uitbreidingskoers van die Heelal toe anders was (sê 12-13,8 miljard jaar gelede) as wat dit nou is (minder as 'n miljard jaar gelede), kan ons twee verskillende waardes vir die Hubble-konstant kry. Of dalk brei verskillende dele van die heelal teen verskillende tempo's uit?

Maar as die uitbreidingskoers verander het, dan is die ouderdom van ons heelal glad nie wat ons dink nie (wetenskaplikes gebruik die uitbreidingskoers van die heelal om sy ouderdom na te spoor). Dit beteken op sy beurt dat die heelal 'n ander grootte het, wat beteken dat die tyd wat dit neem vir iets om te gebeur ook anders sal wees.

As jy hierdie ketting van redenasie volg, dan blyk dit op die ou end dat die fisiese prosesse wat in die vroeë Heelal plaasgevind het op verskillende tye plaasgevind het. Dit is ook moontlik dat ander prosesse betrokke was wat die uitbreidingstempo beïnvloed. Oor die algemeen is daar 'n soort gemors. “Waaruit dit volg dat ons óf nie goed genoeg verstaan hoe die heelal optree nie, óf ons dit verkeerd meet,” merk die skrywers van die studie op.

In elk geval, die Hubble Constant is 'n hewige gedebatteerde onderwerp in die astronomiese gemeenskap. Die nuwe studie het egter nog meer vrae bygevoeg, so die stryd teen onsekerheid sal lank wees. Eendag sal ons begrip van die kosmos natuurlik verander. Maar wanneer dit gebeur, sal kosmoloë iets anders moet soek om oor te stry. Wat hulle beslis sal doen.