Constanta lui Hubble este o unitate utilizată pentru a descrie expansiunea spațiu-timpului, care este definită ca viteză (kilometri pe secundă) pe o anumită distanță (pe megaparsec). Ca parte a unei ecuații numite Legea lui Hubble, aceasta descrie o expansiune accelerată a distanței între toate punctele din Univers.
În teorie, valoarea constantei este calculată prin combinarea vitezei galaxiilor îndepărtate, așa cum par să se îndepărteze de noi, împreună cu o estimare a distanței lor.
Efectuarea acestei măsurători în practică a fost mai ușor de spus decât de făcut. Diferite metode de determinare a adevăratei valori a constantei Hubble au produs răspunsuri subtil – dar semnificativ – diferite, spre marea frustrare a fizicienilor.
Care sunt metodele de calculare a constantei lui Hubble?
O modalitate eficientă de măsurare a vitezei unui obiect care se retrage este de a-i observa culoarea și apoi de a o compara cu ceea ce credeți că ar trebui să fie culoarea sa.
La fel cum tonul unei sirene are o tonalitate mai joasă pe măsură ce se îndepărtează de poziția dumneavoastră cu viteză mare, culoarea unui obiect va avea o „tonalitate mai joasă”, sau o nuanță mai roșie, pe măsură ce undele sale luminoase sunt întinse de mișcarea sa relativă.
Când acest fenomen de „deplasare spre roșu” a fost aplicat galaxiilor îndepărtate la începutul secolului al XX-lea, a apărut ca și cum mult mai multe galaxii se îndepărtau de noi decât ne-am fi așteptat.
Astronomul american Edwin Hubble a analizat mai îndeaproape această afirmație a galaxiilor fugare în 1929, acordând o atenție sporită distanțelor lor.
A determinat că, cu cât galaxia era mai îndepărtată, cu atât mai repede părea să se retragă, punând bazele unei teorii privind Big Bang-ul și expansiunea accelerată a Universului.
Primele estimări ale lui Hubble privind această rată constantă de expansiune erau de ordinul a 500 km/s/Mps. Dar exista încă multă imprecizie în modul în care se măsurau aceste distanțe extraordinare.
Metodele ulterioare au utilizat diverse instrumente pentru a determina distanțele și ratele de deplasare între diferite surse de lumină.
Câteva eforturi au continuat să se bazeze pe stelele pulsatorii cu o luminozitate intrinsecă cunoscută, numite stele variabile Cefeide, folosindu-le ca o modalitate de a calibra lumini mai îndepărtate, cum ar fi supernovele. Alții au măsurat strălucirea întinsă a radiației de fond din Universul timpuriu, rămasă de la Big Bang. Aceste metode îmbunătățite ne-au oferit o valoare a constantei Hubble mai apropiată de aproximativ 70 km/s/Mps.
Din păcate, în funcție de baza metodei utilizate, cifra exactă ar putea fi oriunde, de la aproximativ 67,4 (km/s)/Mpc (cu un kilometru pe secundă în plus sau în minus) până la o cifră în jur de 73,5 (km/s)/Mpc.
În loc să se limiteze la un răspuns „corect”, instrumentele din ce în ce mai precise de măsurare a constantei au ajuns la valori incredibil de precise, dar încă foarte diferite pentru expansiunea Universului.
De ce este constanta lui Hubble atât de greu de calculat?
Nu este clar de ce există valori atât de dramatic de diferite pentru constanta lui Hubble. În timp ce toate rezultatele par fiabile, este clar că ne lipsește ceva care pune fiecare cifră în context.
Este posibil ca poziția noastră în Univers să nu fie atât de plictisitor de medie pe cât am putea presupune. Dacă am sta în interiorul unui buzunar unic al spațiului, cum ar fi o bulă, diferitele metode de calculare a constantei Hubble ar putea fi distorsionate de punctul nostru de vedere mai degrabă special.
Deviațiile în forma Universului ar putea, de asemenea, să schimbe modul în care interpretăm rezultatele unor astfel de măsurători.
Am putea, de asemenea, să luăm în considerare faptul că este posibil ca constanta Hubble să nu fie neapărat constantă, cu schimbări în timp sau în spațiu care apar din diverse interacțiuni (unele potențial nerealizate încă) pentru a ajunge la valori diferite.
Există, de asemenea, posibilitatea extrem de redusă ca, până la urmă, să nu existe cu adevărat o diferență, datele suplimentare putând dezvălui că aceste grupuri ciudate de cifre ar putea fi doar o coincidență improbabilă și foarte ghinionistă.