Od ponad stu lat astronomowie zmagają się z fundamentalnym pytaniem: w jakim tempie rozszerza się Wszechświat? Ta ponadczasowa debata, często nazywana „Wielkim Kontrowersją Kosmologiczną”, rozpoczęła się w latach dwudziestych XX wieku i trwa do dziś, nie z powodu braku danych, ale z powodu sprzecznych pomiarów i potencjalnej potrzeby opracowania zupełnie nowej fizyki.
Pierwsza wielka debata: galaktyki poza naszymi
Pierwsze spotkanie wynikało z prostego pytania: czy słabe „mgławice spiralne” widoczne na nocnym niebie były po prostu chmurami w naszej własnej galaktyce Drogi Mlecznej, czy też były to całkowicie oddzielne galaktyki poza naszą własną? W 1920 roku Harlow Shapley i Heber Curtis wzięli udział w debacie publicznej w Narodowej Akademii Nauk Stanów Zjednoczonych, podczas której Shapley argumentował, że Wszechświat jest stosunkowo mały i zdominowany przez Drogę Mleczną. Curtis odpowiedział, że te mgławice to „wszechświaty wyspowe” – niezależne galaktyki położone w ogromnych odległościach.
Curtis miał rację, gdy Edwin Hubble potwierdził później, że te mgławice były rzeczywiście galaktykami poza naszą. Odkrycie to radykalnie rozszerzyło znany zakres Wszechświata, przechodząc od widoku lokalnego do kosmicznego ogromu. Jednak nawet przy tej rozdzielczości debata na temat jak szybko rozszerza się Wszechświat dopiero się zaczynała.
Stała Hubble’a i wczesne rozbieżności
Sam Hubble zaproponował w 1929 roku „stałą Hubble’a”, liczbę określającą tempo kosmicznej ekspansji. Jego wstępne szacunki wynosiły około 500 kilometrów na sekundę na megaparsek, co sugeruje, że Wszechświat jest młody. Jednak wartość ta natychmiast doprowadziła do paradoksu: gdyby była prawdziwa, Wszechświat byłby młodszy od niektórych najstarszych skał na Ziemi, co było niemożliwe.
W latach 80. astronomowie podzielili się na dwa przeciwstawne obozy: Gérard de Vaucoulières, który opowiadał się za stałą Hubble’a bliską 100, i Allan Sandage, który opowiadał się za niższą wartością, około 50. Obaj stosowali podobne metody, ale uparcie nie chcieli się poddać.
Kluczowy projekt Hubble’a i odnowiony konflikt
Wystrzelenie Kosmicznego Teleskopu Hubble’a w latach 90. XX wieku przyniosło nową precyzję. Wendy Friedman kierowała projektem Hubble Key Project, udoskonalając pomiary do około 72 kilometrów na sekundę na megaparsek. Przez pewien czas wydawało się, że spór został rozstrzygnięty, ponieważ zbieżne dowody wskazywały na tę liczbę.
Jednak na początku XXI wieku wybuchł nowy konflikt. Pomiary oparte na kosmicznym mikrofalowym tle (CMB) – poświacie Wielkiego Wybuchu – dały znacznie niższą wartość: około 67 kilometrów na sekundę na megaparsek. Ta rozbieżność, znana jako „napięcie Hubble’a”, utrzymuje się pomimo coraz precyzyjnych pomiarów po obu stronach.
Współczesna wielka debata: głębsza tajemnica
Dziś napięcie Hubble’a pozostaje nierozwiązane. Obie metody, lokalne pomiary odległości i analiza BMB, nadal nie są ze sobą zgodne. Wskazuje to na kilka możliwości: systematyczne błędy w jednej lub obu metodach lub potrzebę opracowania zupełnie nowej fizyki wykraczającej poza nasze obecne rozumienie wszechświata.
Astronomowie badają obecnie niezależne techniki, takie jak analiza fal grawitacyjnych i wykorzystywanie różnych typów gwiazd do udoskonalania pomiarów. Debata trwa nie w wyniku zwykłej różnicy zdań, ale jako znak, że nasze podstawowe zrozumienie kosmosu może być nadal niekompletne.
Ciągłe dążenie do zmierzenia ekspansji Wszechświata to nie tylko ćwiczenie akademickie; jest poszukiwaniem najdokładniejszego obrazu rzeczywistości. Zasada zachowania napięcia Hubble’a sugeruje, że Wszechświat może kryć w sobie niespodzianki znacznie wykraczające poza to, co możemy sobie wyobrazić.
