היקום עשוי להגיע לסופו מוקדם מהצפוי: התגלית שמערערת את חוקי הפיזיקה

עולם האסטרופיזיקה נמצא בעיצומה של טלטלה. במשך עשורים ניסו מדענים להבין כמה מהר היקום מתרחב - נתון קריטי לקביעת גיל היקום וגורלו הסופי. כעת, פרסום חדש של קולבורציית ה-H0 Distance Network (H0DN) בכתב העת Astronomy & Astrophysics, מציב את הקהילה המדעית מול שוקת שבורה. המדידה החדשה והמדויקת ביותר מאשרת כי היקום המקומי מתפשט בקצב של 73.50 קילומטרים לשנייה לכל מגה-פארסק.

הבעיה? לפי המודל הסטנדרטי של הקוסמולוגיה, המבוסס על קרינת הרקע הקוסמית (ההד מהמפץ הגדול), המספר אמור להיות נמוך משמעותית - סביב 67 או 68. הפער הזה, המכונה "מתח האבל" (Hubble Tension), אינו עוד סטייה סטטיסטית זניחה. הדיוק של המדידה החדשה (0.81±) הופך את האפשרות שמדובר בטעות מדידה לכמעט בלתי אפשרית.

החדשנות במחקר הנוכחי אינה רק בתוצאה, אלא בשיטת העבודה. במקום להסתמך על סוג אחד של "נר תקני" (עצם שמימי שבהירותו ידועה), המדענים בנו רשת הצלבות מורכבת. הם שילבו נתונים מכוכבים משתנים מסוג קפאידים, ענקים אדומים, וסופרנובות מסוג Ia.

הצוות, שכלל חוקרים מ-NSF NOIRLab, השתמש בטלסקופים בצ'ילה ובאריזונה כדי לאמת את הנתונים. הגישה הרב-שכבתית הזו נועדה לענות על הביקורת הקבועה: אולי הטלסקופ לא מכויל? אולי האבק הבין-כוכבי מטעה אותנו?

התשובה של המחקר היא שגם כשמוציאים מהמשוואה שיטת מדידה אחת או טלסקופ ספציפי, התוצאה נשארת כמעט זהה. המשמעות היא שהבעיה אינה במכשירים, אלא ביקום עצמו.

האם הפיזיקה של איינשטיין זקוקה לעדכון?

ההשלכות של הממצאים הללו מרחיקות לכת. אם המדידות המקומיות נכונות והתחזיות מהמפץ הגדול נכונות גם הן, הרי שמשהו קרה בדרך. המודל הסטנדרטי (ΛCDM) ששימש את המדענים ב-30 השנים האחרונות כנראה חסר מרכיב מהותי.

התיאוריות החדשות שצצות כעת מנסות למלא את הפער. חלק מהמדענים מציעים את קיומה של "אנרגיה אפלה דינמית". כזו שמשנה את עוצמתה לאורך זמן, בניגוד לקבוע הקוסמולוגי של איינשטיין. אחרים מדברים על חלקיקים תת-אטומיים חדשים שהשפיעו על היקום הצעיר, או אפילו על כך שהגרביטציה מתנהגת אחרת בקנה מידה קוסמי ממה שחשבנו.

מבט לעתיד

המחקר החדש אינו סוף פסוק, אלא תשתית לעתיד. הצוות שחרר את כל הנתונים והתוכנה לציבור, מה שיאפשר לקבוצות מחקר אחרות להמשיך ולעדכן את ה"רשת". עם כניסתו לפעילות של מצפה הכוכבים ורה רובין (Vera C. Rubin) וטלסקופ החלל רומן (Nancy Grace Roman), המדענים מקווים להגיע לדיוק של 0.5%.

אם המתח יישמר גם אז, הקהילה המדעית תיאלץ להכיר בכך שאנו נמצאים בפתחו של "עידן פיזיקה חדש". היקום, כך נראה, מסרב להיכנע למשוואות הישנות שלנו, והוא עושה זאת מהר הרבה יותר ממה שדמיינו.