El misteri de l'expansió de l'univers

2024 Autora: Seth Attwood | [email protected]. Última modificació: 2023-12-16 16:00

Fa una mica més de cent anys, ningú al nostre planeta sabia que l'Univers s'estava expandint. Però malgrat tots els problemes i desgràcies que el segle XX va suposar a la humanitat, va ser aquest segle el que va estar marcat pel progrés científic i tecnològic. En un període de temps increïblement curt, hem après més sobre el món i l'Univers que mai.

La idea que el nostre univers s'ha anat expandint durant els últims 13.800 milions d'anys va ser proposada per primera vegada pel físic belga Georges Lemaitre l'any 1927. Dos anys més tard, l'astrònom nord-americà Edwin Hubble va poder confirmar aquesta hipòtesi. Va descobrir que cada galàxia s'allunya de nosaltres i com més lluny està, més ràpid passa. Avui dia, hi ha moltes maneres en què els científics poden entendre la rapidesa amb què el nostre univers s'està expandint en mida. Aquestes són només les xifres que els investigadors obtenen en el procés de mesurament, cada vegada que resulten diferents. Però perquè?

El misteri més gran de l'univers

Com sabem avui, hi ha una estreta relació entre la distància a una galàxia i la rapidesa amb què s'està retrocedint. Així, per exemple, una galàxia a una distància d'1 megaparsec del nostre planeta (un megaparsec és aproximadament igual a 3,3 milions d'anys llum) s'allunya a una velocitat de 70 quilòmetres per segon. I la galàxia que està una mica més lluny, a una distància de dos megaparsecs, es mou el doble de ràpid (140 km/s).

També és interessant que avui hi hagi dos enfocaments principals per determinar l'edat de l'Univers, o, científicament, la constant de Hubble. La diferència entre els dos grups és que un conjunt de mètodes mira objectes relativament propers a l'univers, mentre que l'altre mira objectes molt llunyans. Tanmateix, independentment del mètode que utilitzin els científics, els resultats són diferents cada vegada. Resulta que o estem fent alguna cosa malament, o en algun lloc llunyà de l'Univers, està passant alguna cosa absolutament desconeguda.

En un estudi publicat recentment al servidor de preimpressió airxiv.org, els astrònoms que estudien galàxies properes van utilitzar un mètode intel·ligent per mesurar l'expansió de l'univers anomenat fluctuacions de brillantor de la superfície. És un nom fantàstic, però inclou una idea que és realment intuïtiva.

Imagineu-vos que esteu a la vora d'un bosc, just davant d'un arbre. Com que estàs molt a prop, només veus un arbre al teu camp de visió. Però si feu un pas enrere, veureu més arbres. I com més vagis, més arbres apareixeran davant els teus ulls. Passa pràcticament el mateix amb les galàxies que els científics observen amb telescopis, però molt més complicat.

Com saps la velocitat d'expansió de l'Univers?

Per obtenir bones estadístiques, els astrònoms observen galàxies que es troben bastant a prop de la Terra, a uns 300 milions d'anys llum o més a prop. Tanmateix, a l'hora d'observar galàxies, cal tenir en compte la pols, les galàxies de fons i els cúmuls estel·lars que es poden veure en imatges preses amb un telescopi.

L'univers, però, és astut. Des de la dècada de 1990, els astrònoms han vist que les estrelles en explosió molt llunyanes sempre han estat més lluny del que indicarien simples mesures. Això els va portar a creure que l'univers ara s'està expandint més ràpidament que abans, cosa que, al seu torn, va portar al descobriment de l'energia fosca, una força misteriosa que accelera l'expansió universal.

Tal com escriuen els autors del treball científic, quan mirem objectes molt llunyans, els veiem tal com eren en el passat, quan l'univers era més jove. Si la taxa d'expansió de l'Univers era aleshores diferent (per exemple, fa 12-13.800 milions d'anys) de la que és ara (fa menys de mil milions d'anys), podem obtenir dos valors diferents per a la constant de Hubble. O potser diferents parts de l'univers s'estan expandint a diferents ritmes?

Però si la taxa d'expansió ha canviat, aleshores l'edat del nostre univers no és gens la que pensem (els científics utilitzen la taxa d'expansió de l'univers per rastrejar la seva edat). Això, al seu torn, significa que l'univers té una mida diferent, el que significa que el temps que triga a passar alguna cosa també serà diferent.

Si seguiu aquesta cadena de raonaments, al final resulta que els processos físics que van tenir lloc a l'Univers primerenc van tenir lloc en diferents moments. També és possible que hi hagin implicats altres processos que afectin la taxa d'expansió. En general, hi ha algun tipus d'embolic. "De la qual es dedueix que o no entenem prou bé com es comporta l'univers, o ho mesurem incorrectament", apunten els autors de l'estudi.

En qualsevol cas, la constant de Hubble és un tema molt debatut a la comunitat astronòmica. El nou estudi, però, ha afegit encara més preguntes, de manera que la lluita contra la incertesa serà llarga. Algun dia, per descomptat, la nostra comprensió del cosmos canviarà. Però quan això passi, els cosmòlegs hauran de buscar alguna cosa més per discutir. El que faran sens dubte.