Γιατί πιστεύουμε ότι το σύμπαν διαστέλλεται επιταχυνόμενα;

Για να μελετήσουμε την επιτάχυνση του σύμπαντος, στα απλούστερα μοντέλα, χρειάζεται να έχουμε ανεξάρτητες παρατηρήσεις της απόστασης ενός αντικειμένου (που συνδέεται με τη φωτεινότητα του) και της ερυθρομετατόπισης που υφίσταται το φάσμα του. Η πιο χαρακτηριστική τέτοια περίπτωση (και η πρώτη παρατηρησιακή επιβεβαίωση της επιταχυνόμενης διαστολής), είναι οι υπερκαινοφανείς εκρήξεις (supernova).

Παρατηρώντας την ερυθρομετατόπιση ενός supernova, μπορούμε να συμπεράνουμε κατά πόσο διαστάλθηκε το Σύμπαν από τη στιγμή της έκρηξης του supernova. Αλλά για να υπολογίσουμε την αναμενόμενη φωτεινότητα ενός supernova, χρειάζεται να ξέρουμε την απόσταση του σήμερα.

Εάν η διαστολή του Σύμπαντος είναι επιταχυνόμενη, τότε αυτή ήταν πιο αργή στο παρελθόν, και ο χρόνος που χρειάζεται για να επιτευχθεί ένα συγκεκριμένο ποσοστό διαστολής είναι μεγαλύτερο, οπότε οι αποστάσεις σήμερα είναι μεγαλύτερες (σε σχέση με μια διαστολή σταθερής ταχύτητας).

Αντίθετα, αν η διαστολή είναι επιβραδυνόμενη, αυτό σημαίνει ότι ήταν πιο γρήγορη στο παρελθόν, κι άρα οι αποστάσεις σήμερα είναι μικρότερες.

Οπότε για ένα επιταχυνόμενο Σύμπαν, οι supernova που εμφανίζουν μεγάλη ερυθρομετατόπιση θα πρέπει να φαίνονται πιο αμυδρά σε σχέση με ένα σύμπαν που διαστέλλεται με σταθερή ταχύτητα ή επιβραδυνόμενα. Και αυτό είναι που παρατήρησαν οι αστροφυσικοί στα τέλη της δεκαετίας του 1990, και οδήγησε στο αντίστοιχο Νόμπελ Φυσικής το 2011.

Γράφημα που συνδέει τη φαινόμενη φωτεινότητα υπερκαινοφανών με την απόσταση τους από τη Γη. Τα δεδομένα αυτά οδήγησαν στο συμπέρασμα ότι το Σύμπαν διαστέλλεται επιταχυνόμενα. Image Credits: Perlmutter et al., ApJ 517, 565 (1999)