La începuturile cosmosului, primii fotoni din univers au fost capturați de o mare de gaze ionizate, împrăștiindu-se la întâmplare pe nucleele și electronii acestei mase de plasmă. Însă la 370.000 de ani după Big Bang, universul s-a răcit suficient de mult pentru ca fotonii să devină liberi și să poată străbate spațiul interstelar. Unii dintre ei au călători 14 miliarde de ani în spațiu și timp pentru a ajunge pe Pământ, unde îi vedem ca parte a radiației cosmice de fond.
Radiația cosmică de fond (cosmic microwave background – CMB) este un punct central al dovezilor care susțin Big Bang-ul și modelul standard al cosmologiei. Observând amploarea fluctuațiilor din CMB, putem măsura lucruri precum forma spațiului, distribuția materiei și energiei și rata expansiunii cosmice. Acesta din urmă este cea care i-a intrigat pe astronomi, datorită problemei „conflictului Hubble”.
Astronomii au mai multe moduri de a măsura constanta Hubble, a cărei valoare ne indică rata de expansiune a universului. Metodele se împart în general în două tipuri: cele bazate pe observații ale CMB și cele bazate pe fenomene astrofizice precum supernovele. Problema este că aceste două tipuri de metode nu sunt de acord cu valoarea constantei. Ele chiar se contrazic una pe cealaltă, făcându-i pe unii astronomi să susțină că trebuie să fie ceva în neregulă cu modelul standard.
Dintre cele două tipuri, metoda CMB este cea cu cele mai limitate date. Cele mai bune observații ale radiației cosmice de fond pe care le avem provin de la telescoape spațiale precum Planck, care au măsurat fluctuațiile intensității CMB. O soluție la problema conflictului Hubble ar fi argumentarea că observațiile CMB sunt oarecum părtinitoare. Însă noile observații adunate de Telescopul de la Polul Sud (SPT) contestă această idee.
În loc să măsoare fluctuațiile intensității radiație cosmice de fond, SPT a observat variații ale polarizării sale. Toată lumina CMB pe care o observăm provine dintr-un moment al ultimei împrăștierea fotonilor pe masa de ioni de la începuturile universului, înainte de a face călătoria de miliarde de ani pentru a ajunge la noi. Când lumina este împrăștiată, aceasta este polarizată în raport cu distribuția gazului ionizat. Deci aceste observații sunt o măsură cu adevărat independentă a expansiunii universului.
O provocare în lucrul cu datele despre polarizarea radiației cosmice de fond este aceea că, pe măsură ce prima lumină a călătorit prin spațiu, a interacționat cu materia, spațiul și timpul. Nu numai că lumina este deplasată spre roșu din cauza expansiunii cosmice, ci ea suferă și fenomenul de lentilă gravitațională, ceea ce modifică polarizarea. O parte din lumină împrăștie gazul interstelar, ceea ce dă o polarizare falsă. Chiar și ondulațiile undelor gravitaționale pot afecta orientarea luminii.
De aceea echipa a analizat nu doar polarizarea brută a CMB, ci și ceea ce sunt cunoscute sub numele de modul E și modul B de polarizare. Fiecare dintre acestea este sensibil la diferite tipuri de deviere. De exemplu, modul E este mai sensibil la împrăștierea secundară, în timp ce modul B este mai sensibil la inflația cosmică și la undele gravitaționale.
Combinând aceste moduri de polarizare, echipa a reușit să calculeze o nouă valoare pentru constanta Hubble. Deoarece nu se bazează pe fluctuațiile de intensitate, aceasta este lipsită de orice eroare asociată cu observațiile CMB bazate pe spațiu. Pe baza datelor lor, echipa a obținut o valoare a constantei Hubble de 66,0–67,6 (km/s)/Mpc. Acest lucru este în concordanță cu observațiile bazate pe intensitate realizate de telescoapele WMAP și Planck, care au găsit o valoare de 67–68 (km/s)/Mpc. În comparație, metodele astrofizice găsesc o valoare de 73–75 (km/s)/Mpc.
Acest studiu confirmă faptul că observațiile anterioare ale CMB nu sunt părtinitoare. Conflictul Hubble este foarte real și în prezent nu avem o modalitate clară de a-l rezolva.
Sursa: Universe Today