Kosmička kriza koju niko nije očekivao

Zamislite da posmatrate istu trku koristeći dva vrhunska hronometra, ali jedan uporno pokazuje da je pobednik postigao rekord, dok drugi tvrdi da je bio sporiji nego prošle godine. U svakodnevnom životu, to bismo pripisali kvaru. Međutim, u razmerama čitavog univerzuma, ovakvo neslaganje definiše „Hablovu tenziju“ (Hubble tension) – centralni potres u modernoj kosmologiji koji preti da uruši fundamentalnu arhitekturu našeg razumevanja stvarnosti. Dok naučnici pokušavaju da dokuče zašto se svemir širi brže nego što predviđaju naši najprecizniji modeli, rešenje se možda krije u nevidljivim, drevnim silama. Ova priča nas vodi u najranije trenutke postojanja, gde su primordijalna magnetna polja, tihi arhitekti kosmosa, možda ostavila trag koji danas pokušavamo da dešifrujemo.

Veliki raskorak: Ponor u razumevanju zakona prirode

Neslaganje o kojem je reč nije plod ljudske greške, već rezultat dve vrhunske, ali suprotstavljene metode merenja Hablove konstante (brzine širenja svemira):

1. Indirektna metoda (Kosmički odjek): Koristeći podatke sa teleskopa Planck, naučnici mere sićušne fluktuacije u kosmičkom pozadinskom zračenju (CMB) – svetlosti koja je preostala nakon Velikog praska. Ovaj model predviđa brzinu od približno 67 km/s/Mpc.
2. Direktna metoda (Lokalni svemir): Posmatranjem udaljenih galaksija i sjaja supernova pomoću teleskopa Hubblei James Webb, astronomi dobijaju značajno višu vrednost od oko 73 km/s/Mpc.

Ovaj prividno neznatni numerički jaz zapravo krije ponor u našem razumevanju. Ako su oba merenja tačna, standardni model kosmologije je nepotpun. Statistička značajnost ovog neslaganja je tolika da više ne možemo govoriti o slučajnosti; suočeni smo sa dokazom da nam nedostaje ključni delić slagalice o tome kako se prostor i vreme ponašaju.

Standardne sveće i kosmički lenjiri

Da bi mapirali nepregledna prostranstva, astronomi se oslanjaju na „standardne sveće“ – objekte poput supernova tipa Ia, čiji nam je stvarni sjaj poznat. Poređenjem te unutrašnje jačine svetlosti sa onim što detektujemo na Zemlji, možemo precizno odrediti njihovu udaljenost. Za kalibraciju ovih merenja koriste se Kefide, pulsirajuće zvezde u obližnjim galaksijama.

Iako je direktno posmatranje ovih objekata u udaljenim galaksijama ekstremno izazovno, ono predstavlja jedini način da „opipamo“ puls širenja kosmosa u našem lokalnom susedstvu. Upravo tu nastaje problem: lokalna merenja se ne uklapaju u ono što nam „govori“ rana istorija univerzuma.

Primordijalna magnetna polja: Nevidljivi akteri rane istorije

Kada standardna fizika udari u zid, moramo se okrenuti egzotičnijim rešenjima. Novo istraživanje sugeriše da bi ključ mogao biti u magnetnim poljima nastalim u „primordijalnoj supi“ – trenucima pre nego što su formirane prve zvezde. Ova polja su bila ključna tokom rekombinacije, dramatičnog trenutka kada se svemir dovoljno ohladio da se elektroni i protoni spoje u neutralni vodonik, čime je kosmos postao transparentan za svetlost.

Ova polja nisu bila samo pasivna pozadina; ona su aktivno „gurala i vukla“ naelektrisane čestice, čineći materiju „grudvastijom“ (clumpier). U regijama gde je materija bila gušća, vodonik se formirao brže, što je ubrzalo čitav proces rekombinacije.

Kako magnetizam menja našu sliku o prošlosti

Suština proboja leži u tome kako ovo ubrzanje menja naš „kosmički lenjir“. Ako se trenutak kada je svemir postao transparentan pomeri čak i za delić, menja se i fizička skala obrazaca koje danas vidimo u kosmičkom pozadinskom zračenju. Pomeranjem tog lenjira, vrednost Hablove konstante koju izvodimo iz Planck podataka prirodno raste, efektivno premošćujući jaz ka onih 73 km/s/Mpc koje vidimo u lokalnim merenjima.

Ovaj rad nije samo teoretska pretpostavka. Po prvi put, naučnici su koristili pune 3D simulacije primordijalne plazmesa ugrađenim magnetnim poljima kako bi pratili formiranje vodonika. Rezultati su pokazali da ova hipoteza preživljava najrigoroznije testove moderne astronomije.

„Ova magnetna polja bi mogla otvoriti novi prozor u to kakav je univerzum bio kada je bio star tek delić sekunde, nudeći nam možda uvid u važne događaje poput samog Velikog praska.“

Rešavanje dve misterije jednim udarcem

Ovaj model nudi elegantnu „dvostruku pobedu“. Snaga polja koju podaci sugerišu iznosi između 5 i 10 piko-Gausa. To je fascinantno precizna brojka: upravo je to jačina potrebna da bi se objasnilo poreklo magnetnih polja koja danas detektujemo u galaksijama i ogromnim kosmičkim prazninama, a čije je poreklo decenijama bilo nepoznanica.

Statistička analiza pokazuje konzistentnu, blagu preferenciju za postojanje ovih polja, sa značajnošću od 1,5 do 3 standardne devijacije. Iako ovo još uvek ne predstavlja definitivno otkriće, reč je o snažnom naučnom nagoveštaju.

„Kroz više kombinacija skupova podataka, pronalazimo doslednu preferenciju za primordijalna magnetna polja... Ovo je značajan putokaz koji sugeriše da nismo na pogrešnom tragu.“

Zaključak: Kosmos kao laboratorija ekstremnih energija

Ukoliko se potvrdi postojanje ovih drevnih magnetnih polja, ona će postati neprocenjiv instrument za istraživanje fizike na energijama koje su daleko iznad svega što možemo postići u akceleratorima na Zemlji, uključujući i Veliki hadronski kolajder (LHC). Mi zapravo koristimo čitav univerzum kao laboratoriju da bismo testirali same granice prirodnih zakona.

Ovaj uvid nas uči koliko je kosmos neraskidivo povezan – od mikroskopskih magnetnih sila u praskozorju vremena do brzine kojom se danas širi čitava vasiona. Dok novi teleskopi u narednim godinama budu usmeravali svoje objektive ka granicama vidljivog, možda ćemo konačno potvrditi da su nevidljive niti magnetizma oduvek bile tu, držeći ključ za rešavanje najveće zagonetke kosmologije. Šta ćemo još otkriti kada jednom potpuno otvorimo taj prozor u prve sekunde postojanja?

https://phys.org/news/

O tenziji:

Tristan Hibš ponovo sa nama

Hablova tenzija i opklada pet meseci kasnije