NYOTA NDOGO ZAKANUSHA RUKO LA NGUVU YA UVUTANO

Ulimwengu unapanuka, na kasi yake ya sasa ya upanuzi hupimwa kwa namba inayoitwa kisabiti cha Hubble. Tatizo ni kwamba familia mbili za vipimo zinatoa majibu tofauti. Vipimo vinavyotegemea nyota na supanova zilizo karibu — “ngazi ya umbali” — vinatofautiana na thamani inayokokotolewa kutoka mnururisho wa usuli wa mawimbi madogo wa kikosmolojia, mwanga wa kale zaidi katika ulimwengu, kwa kiwango cha takriban sigma 5 kutegemea data. Mnururisho wa usuli hutoa thamani ya chini zaidi. Huu ndio mvutano wa Hubble (Hubble tension), mojawapo ya matatizo yanayobana zaidi katika kosmolojia.

Baadhi ya maelezo yanalaumu makosa yaliyofichika. Mengine yanadai fizikia mpya. Mojawapo ya mapendekezo ya kijasiri zaidi ni modeli ya “ruko la G” (G-step): kisabiti cha uvutano cha Newton, G, kinachoamua nguvu ya uvutano, kingekuwa kimebadilika ghafla katika kipindi cha karibuni cha historia ya ulimwengu.

Badiliko la ghafla, miaka milioni 73 hadi 130 iliyopita

Wazo ni kwamba supanova, zinazotumika kama rula za kikosmolojia, hung’aa kwa mwangaza unaotegemea G. Iwapo G ilikuwa tofauti kabla ya tarehe fulani, supanova za mbali (zinazoonekana kama zilivyokuwa kabla ya badiliko) na zile za karibu (baada yake) zisingekuwa rula ileile, na kasi ya upanuzi ingekadiriwa vibaya. Matoleo mawili yanajaribiwa hapa:

modeli ya asili: uvutano wenye nguvu zaidi kwa asilimia 11 kabla ya ruko la miaka milioni 130 iliyopita;
modeli iliyopanuliwa: wenye nguvu zaidi kwa asilimia 4 kabla ya ruko la miaka milioni 73 iliyopita.

Nyota zenye kumbukumbu ndefu

Jeremy Sakstein, wa Chuo Kikuu cha Hawai’i, na Harry Desmond, wa Chuo Kikuu cha Portsmouth, walipata shahidi asiyetarajiwa: vibete wekundu, nyota ndogo kabisa, zenye chini ya takriban theluthi moja ya masi ya Jua. Nyota hizi huchanganywa kutoka kiini hadi uso na huitikia usumbufu wowote kwa uzito mkubwa. Muda zinaochukua kutulia tena baada ya badiliko la ukubwa wao ni takriban miaka milioni 100 — sawa na muda uliopita tangu ruko linalodhaniwa.

Matokeo yake, yaliyofanyiwa kazi kwa kalamu na karatasi kisha kwa programu ya mageuzi ya nyota: kibete mwekundu aliyeishi chini ya uvutano mkubwa zaidi, kisha akaona G ikishuka hadi thamani ya leo, huvimba haraka, kisha hupungua tena polepole tu. Leo, angekuwa bado mkubwa kidogo kupita kiasi kwa masi yake.

Nyota nane kwenye mizani

Ili kuhakiki, wanafizikia hao wawili walitumia vibete wekundu wanane katika nyota pacha zinazopatwa — jozi za nyota zinazopita mbele ya kila mmoja zikionekana kutoka Duniani, jambo linalotoa baadhi ya masi na nusu-vipenyo sahihi zaidi vinavyojulikana kwa nyota yoyote. Walichagua nyota za masi ya Jua 0.1 hadi 0.31, katika jozi zilizo mbali vya kutosha kupunguza athari za mawimbi ya mvuto.

Tatizo moja: madoa ya nyota pia huvimbisha nyota. Waandishi waliacha kiwango cha madoa cha kila nyota kibadilike huru, kutoka hakuna hadi kufunika kabisa, ili madoa yaweze kumeza uvimbe wowote ikiwezekana.

Hakuna dalili ya ruko

Kwa tarehe zote mbili, mlingano bora ni uvutano ambao haujawahi kubadilika. Maruko mawili yaliyopendekezwa yanakataliwa:

asilimia 4, miaka milioni 73 iliyopita: yanakataliwa kwa takriban sigma 3.1;
asilimia 11, miaka milioni 130 iliyopita: yanakataliwa kwa takriban sigma 4.0.

Madoa ya nyota hayawezi kuiokoa modeli: kwa maruko haya, nyota nne kati ya nane tayari zinahitaji madoa sifuri, na nyota haiwezi kuwa na madoa pungufu ya sifuri.

Shahidi mzito

Waandishi walijaribu jinsi matokeo yalivyo dhaifu. Iwapo modeli za nyota zingekadiria nusu-vipenyo kupita kiasi kwa utaratibu kwa asilimia 1, ukataaji ungedhoofika lakini ungebaki. Pia wanaonyesha kwamba nyota moja, J2343+29, inabeba sehemu kubwa ya uzito: bila yake, ukataaji unashuka hadi sigma 2.45 na 1.90 — bado bila upendeleo wowote kwa badiliko lolote la uvutano.

Utafiti huu hautatui mvutano wa Hubble. Unapunguza uwanja: matoleo haya mawili ya ruko la karibuni la uvutano sasa yanapingana na nyota za Galaksi yetu wenyewe.