Ena izmed opazovanih galaksij, UGC 9391. Je 130 milijonov svetlobnih let stran od Zemlje. V njej so astronomi našli vesoljske miljne kamne, vrste zvezd, ki imajo lažje določljivo svetlost. S pomočjo teh meritev so nato lahko določili razdaljo tudi precej bolj oddaljenih osvetij. Foto: NASA, ESA, and L. Frattare (STScI)
Ena izmed opazovanih galaksij, UGC 9391. Je 130 milijonov svetlobnih let stran od Zemlje. V njej so astronomi našli vesoljske miljne kamne, vrste zvezd, ki imajo lažje določljivo svetlost. S pomočjo teh meritev so nato lahko določili razdaljo tudi precej bolj oddaljenih osvetij. Foto: NASA, ESA, and L. Frattare (STScI)
Hubble
Hubble se bliža koncu svoje življenjske dobe, a kljub temu niza rekord za rekordom. Foto: Nasa

Primerjati hitrost širjenja med WMAP-om, Planckom in Hubblom je kot graditi most med oddaljenim vesoljem in bližino. Ko se z obeh koncev bližaš središču, pričakuješ, da se bodo na sredini stvari poklopile. [...] Kot kaže, se zadeve ne ravno poklopijo. Zanima nas, zakaj.

Adam Riess, prvi avtor raziskave
UGC 9391
Kefeide so označene z rdečimi krogi, supernova tipa la pa z modrim križcem. Foto: NASA, ESA, A. Riess (STScI/JHU)
UGC 9391
Nasina infografika o delovanju t. i. kozmične lestve. Foto: NASA, ESA, A. Feild (STScI), A. Riess (STScI/JHU)
NGC 6496
Še eno sveže Hubblovo delo, ki sicer s to raziskavo ni povezano. Na fotografiji je 10,5 milijarde let stara kroglasta zvezdna kopica NGC 6496, domovanje "težkometalnih" zvezd, kot so se izrazili na Nasi. Te zvezde so namreč polne kovin oziroma vseh elementov, ki so težji od vodika in helija (tako jih označujejo astronomi). NGC 6496 je v Galaksiji 35.000 svetlobnih let stran od Zemlje. Foto: ESA/Hubble & NASA, Judy Schmidt
Abell 2744, Frontier Fields
Vsekakor človeštvo obstaja v zanimivi eri vesolja. Danes je še mogoče videti zelo veliko; nekoč pa bo vidna le še neposredna soseščina. Preostalo bo zbežalo daleč stran brez sledu. Na fotografiji supermasivna skupina galaksij Abell 2744 iz Hubblovega programa Frontier Fields. Foto: NASA, ESA, HST Frontier Fields (STScI)

Na videz suhoparen podatek ni nepomemben, nasprotno, je eden najusodnejših vseh časov. Tako kot ima način življenja pri človeku precejšen vpliv na način njegove smrti, tako hitrost širjenja vesolja določa njegovo ultimativno usodo. Še v prejšnjem desetletju je v znanstveni srenji veljalo prepričanje, da se prostor-čas od velikega poka naprej razširja približno enakomerno. Na ta način bi se najbrž polagoma širil še zelo veliko časa in zagotavljal dokaj dolgotrajno, mirno ero obstoja.

Toda leta 2011 je padla Nobelova nagrada za odkritje, da se prostor vesolja napihuje vedno hitreje. Človek, ki jo je takrat prejel, stoji tudi za tokratno raziskavo: Adam Riess. Vodil je raziskovalno ekipo, ki je merila razdalje do 19 drugih galaksij in ugotovila, da se te širijo od pet do devet odstotkov hitreje od dozdajšnjih ocen, so sporočili iz Hubblove ekipe. Zadeva je nekoliko begajoča, tudi za znanstvenike. Meritve hitrosti širjenja vesolja se namreč na različnih oddaljenostih vse bolj razlikujejo; "sosednje" galaksije pokažejo drugačno sliko kot čas izpred skoraj 14 milijard let.

Raziskava bo objavljena v znanstveni publikaciji The Astrophysical Journal.

Kako daleč je tovornjak
Merjenje razdalj v astronomiji ni preprost podvig, saj teleskop v osnovi "vidi" le piko svetlobe, ki je lahko svetlejša ali temnejša. Toda navadna sobna brlivka blizu je lahko enako svetla kot močni žarometi tovornjaka s precej večje oddaljenosti. Astronomi se morajo zato zanašati na številne tehnike, da iz snopa izluščijo informacijo ali dve o svetlobnih letih.

Niso vse metode primerne za vse razdalje. Nekaj se jih da uporabiti znotraj Galaksije, nekaj v okolici, nekaj bližajoč se začetku časa. Sistem astronomi imenujejo lestvica kozmične razdalje in kot druge metode meritev ima tudi ta svoje omejitve in razpon napake. Riess je po lastnih trditvah sistem "izboljšal in okrepil".

Vesoljski miljni kamni
Najprej je, kot je to v astronomiji že navada, pri 19 ciljnih osvetjih poiskal t. i. standardne svetilnike, vesoljske različice geodetskih količkov. Obstajata dva tipa nebesnih teles, ki omogočata dokaj natančne meritve. Če poznamo absolutno svetlost sveče ali žarometa tovornjaka, lahko glede na zaznani žar ugotovimo, kako daleč sta. Takšne so zvezde kefeide in supernove tipa la, saj imajo znan, vedno enak ali natančno ugotovljiv izsev.
Kefeidne spremenljivke so utripajoče zvezde, katerih način temnitve in svetlitve je neposredno povezan z njihovo pravo svetlostjo. Supernove tipa la pa so eksplozije, ki se vedno zgodijo le v dvozvezdju, vsebujočem večjo zvezdo in belo pritlikavko, pri čemer zadnja prvi "krade" maso. Ko ji odgrabi preveč, eksplodira supernova, to pa se vedno zgodi pri enaki masi večje zvezde, posledično je znana tudi absolutna svetlost.
Raziskovalna skupina je pri 19 nekoliko bližnjih meglenicah poiskala oba tipa objektov in izmerila njihovo svetlost. Ko je imela v rokah točno svetlost teh supernov, se je lahko osredinila na precej bolj oddaljene meglenice, v njih poiskala dodatne supernove in spet natančno izmerila razdaljo do teh oddaljenk (kefeide so temnejše in vidne le bolj od blizu). Zaradi takšne postopnosti se postopek imenuje kozmična lestvica.
Skupno so opazovali 2.400 kefeid in 300 supernov la.

Galaktična rdečica
Nato so v sliko pripeljali še drug tip merjenja: rdeči premik. To je podaljšanje valovne dolžine svetlobe proti rdeči, ki nastane ali zaradi širjenja prostora med dvema telesoma, med katerima svetloba potuje, ali pa ker se eno telo giblje stran od drugega. Z rdečim pomikom se da določiti razdaljo med telesoma, pa tudi širitev vmesnega prostora. Z vsemi temi meritvami, tako kefeid, supernov tipa la kot rdečega pomika, pa je raziskovalna skupina izračunala t. i. Hubblovo konstanto, kazalnik, ki govori o hitrosti širjenja vesolja. Po lastnih trditvah je to storila natančneje kot drugi prej: rang možne napake naj bi zmanjšala na le 2,4 odstotka.
Do leta 1990 so različni izračuni konstante variirali tudi za dvakrat. Malo pred koncem tisočletja so s takrat novim vesoljskim teleskopom negotovost znižali na deset odstotkov, zdaj pa, kot rečeno, na 2,4 odstotka. Novo izračunana Hubblova konstanta pravi, da se prostor širi 73,02 kilometra na sekundo na 3,26 milijona svetlobnih let. To pomeni, da se bo v prihodnjih desetih milijardah let razdalja med kozmičnimi objekti podvojila.
Prej je konstanta znašala 66,53 kilometra na sekundo na megaparsek.

Ni tako preprosto
Stvari se tukaj še bolj zapletejo. Hitrost širjenja so izračunali tudi prej in drugače, na podlagi opazovanj najstarejše svetlobe sploh, kozmičnega mikrovalovnega sevanja ozadja s pomočjo vesoljskih teleskopov WMAP in Planck. "Če poznamo izvorne količine snovi in energije v zgodnjem vesolju in če naše poznavanje fizike drži, potem bi morali biti sposobni iz teh podatkov napovedati tudi današnjo hitrost širjenja vesolja," je komentiral Riess.

"Primerjati hitrost širjenja med WMAP-om, Planckom in Hubblom je kot graditi most med oddaljenim vesoljem in bližino. Ko se z obeh koncev bližaš središču, pričakuješ, da se bodo na sredini stvari poklopile," je komentiral.
Te napovedi so od pet do devet odstotkov nižje. "Kot kaže, se zadeve ne ravno poklopijo. Zanima nas, zakaj," je izjavil. "Če se bo ta diskrepanca izkazala za pravilno, potem bomo prisiljeni ugotoviti, da pač stvari ne razumemo dovolj," je dodal.

Mogoče razlage
Na Nasi so našteli nekaj mogočih vzrokov za diskrepanco. Morda je na delu še neznan osnovni delec, ki je zgodaj v vesolju potoval skoraj s hitrostjo svetlobo. Takšnim delcem rečejo temno sevanje, v koncept pa sodijo tudi že znani delci, denimo nevtrini, za katere je bila podeljena lanska Nobelova nagrada. Če je bilo takšne snovi nekoč veliko več, kot ocenjujejo danes, potem so pač izračuni za ta čas napačni.
Druga razlaga vsebuje temno energijo, zadevo, ki naj bi zavzemala kar 70 odstotkov vsega obstoječega v vesolju. Temna energija je ogromna uganka. Znanstveniki ne vedo zares, kaj to je; nedvomno pa so na vesolju opazne posledice skritega dejavnika, ki ga poimenujejo temna energija. Najširše sprejeta razlaga pravi, da tudi kar se da prazen prostor ni nič; temveč je dejavnik sam po sebi, ima lastno energijo. Ta po delovanju spominja na protitežnost, a ni to. Temna energija deluje kot pritisk narazen, kot protitlak, ki stvari potiska stran. Najboljši približek delovanja temne energije je Hubblova konstanta.

Mogoče usode
Pomembno vprašanje je, kako silna je temna energija in ali njena količina skozi čas stoji ali narašča, saj vpliva na širjenje vesolja, to pa pove, kaj se bo z vesoljem na koncu zgodilo. V grobem obstajajo trije scenariji. Prvi pravi, da se bo vesolje širilo vedno počasneje, vse dokler se ne bo ustavilo, in proces se bo obrnil, kar naj bi privedlo do krčenja in ponovne zgostitve na eni neskončno majhni točki - čemur naj bi sledil nov veliki pok.

Po drugem scenariju se bo vesolje polagoma širilo v neskončnost. Fizika nalaga, da širjenje privede do hlajenja, kot je hladen prš, ki prihaja iz pločevinke s stisnjenim dezodorantom. Za zdaj meritve kažejo, da je ta scenarij pravi. Vesolje čaka toplotna smrt, ko se bo vse tako ohladilo, da se ne bo nič več premikalo in se ne bo dogajal noben proces več, je lani za MMC razložila astrofizičarka Andreja Gomboc.
Nova meritev pa namiguje, da bi morda lahko držal tudi zadnji scenarij. Morda silnost temne energije skozi čas narašča. Na splošno naj bi temna energija bila neločljiva lastnost prostora, in ko v vesolju nastaja vse več prostora, naj bi s tem nastajalo tudi več temne energije. Če bo ta vse bolj prežemala vesolje, bo na koncu postala tako silna, da bo prav vse raztrgala na najmanjše mogoče koščke.












Primerjati hitrost širjenja med WMAP-om, Planckom in Hubblom je kot graditi most med oddaljenim vesoljem in bližino. Ko se z obeh koncev bližaš središču, pričakuješ, da se bodo na sredini stvari poklopile. [...] Kot kaže, se zadeve ne ravno poklopijo. Zanima nas, zakaj.

Adam Riess, prvi avtor raziskave