Ta graf prikazuje razmerje med obdobjem svetilnosti Cefeid, ki ga znanstveniki izračunajo velikost, starost in hitrost širjenja vesolja. Zasluge: NASA / JPL-Caltech / Carnegie
Kako hitro se naše vesolje širi? Skozi desetletja so bile uporabljene različne ocene in vroče razprave o teh približkih, zdaj pa so podatki iz vesoljskega teleskopa Spitzer zagotovili najbolj natančno meritev Hubblove konstante oziroma hitrosti, s katero se razteza naše vesolje. Rezultat? Vesolje postaja nekoliko hitrejše kot prej.
Na novo rafinirana vrednost konstante Hubble znaša 74,3 plus ali minus 2,1 kilometra na sekundo na megaparsec.
Najbolj prejšnja ocena je izhajala iz študije vesoljskega teleskopa Hubble, ki je znašala 74,2 plus ali minus 3,6 kilometra na sekundo na megaparsec. Megaparsec je približno 3 milijone svetlobnih let.
Pri novih meritvah so znanstveniki Spitzerja opazovali pulzirajoče zvezde, imenovane cefied spremenljive zvezde, pri čemer so izkoristili možnost opazovanja v infrardeči svetlobi z dolgimi valovi. Poleg tega so bile ugotovitve združene s predhodno objavljenimi podatki iz Nasine sonde Wilkinson Microwave Anisotropy (WMAP) o temni energiji. Nova odločitev zmanjšuje negotovost na tri odstotke, kar je velik napredek pri kozmoloških meritvah, pravijo znanstveniki.
WMAP je dobil neodvisno merjenje temne energije, za katero se misli, da zmaga v bitki proti gravitaciji in tako raztegne tkanino vesolja narazen. Raziskave, ki temeljijo na tem pospešku, so raziskovalcem prinesle Nobelovo nagrado za fiziko za leto 2011.
Hubblova konstanta je poimenovana po astronomu Edwinu P. Hubbleju, ki je osupnil svet v dvajsetih letih prejšnjega stoletja s potrditvijo, da se naše vesolje širi, saj je pred 13,7 milijarde let eksplodiralo. V poznih devetdesetih letih prejšnjega stoletja so astronomi odkrili, da se širjenje pospešuje ali sčasoma pospešuje. Določitev stopnje širitve je ključnega pomena za razumevanje starosti in velikosti vesolja.
"To je velika uganka," je povedala vodilna avtorica nove študije Wendy Freedman iz Observatories Carnegie Institution for Science v Pasadeni. "Navdušujoče je, da smo s Spitzerjem lahko rešili temeljne težave v kozmologiji: natančno hitrost, s katero se vesolje širi v sedanjem času, in merjenje količine temne energije v vesolju iz drugega zornega kota." Freedman je vodil revolucionarno študijo vesoljskega teleskopa Hubble, ki je prej izmerila Hubble konstanto.
Glenn Wahlgren, znanstvenik iz Spitzerjevega programa na sedežu Nasine v Washingtonu, je dejal, da so boljši pogledi cefeidov omogočili, da se Spitzer izboljša pri preteklih meritvah stalnice Hubble.
"Te pulzirajoče zvezde so vitalne stopnice v tem, kar astronomi imenujejo lestvica kozmične razdalje: niz predmetov z znanimi razdaljami, ki v kombinaciji s hitrostmi, s katerimi se predmeti odmikajo od nas, razkrivajo hitrost širjenja vesolja," je dejal Wahlgren.
Cefeidi so ključni za izračune, saj je mogoče hitro odmeriti njihove oddaljenosti od Zemlje. Leta 1908 je Henrietta Leavitt odkrila, da te zvezde utripajo s hitrostjo, ki je neposredno povezana z njihovo notranjo svetlostjo.
Če želite vizualizirati, zakaj je to pomembno, si predstavljajte, da se nekdo oddalji od vas, medtem ko nosi svečo. Kolikor dlje je potovala sveča, bolj se je zatemnilo. Njegova navidezna svetlost bi razkrila razdaljo. Enako načelo velja za cefeide, standardne sveče v našem kozmosu. Z merjenjem, kako svetle so videti na nebu, in primerjavo s svojo znano svetlostjo, kot da so blizu, lahko astronomi izračunajo svojo oddaljenost od Zemlje.
Spitzer je opazoval 10 cefeidov v naši galaksiji Mlečni pot in 80 v bližnji sosednji galaksiji, imenovani Veliki Magellanski oblak. Brez kozmičnega prahu, ki je oviral njihov pogled, je raziskovalna skupina Spitzer lahko dobila natančnejše meritve navidezne svetlosti zvezd in s tem njihovih razdalj. Ti podatki so odprli pot za novo in izboljšano oceno hitrosti širjenja našega vesolja.
"Pred nekaj več kot desetletjem uporaba besed" natančnost "in" kozmologija "v istem stavku ni bila mogoča, velikost in starost vesolja pa nista bila znana bolje kot faktor dva," je dejal Freedman. „Zdaj govorimo o nekaj odstotkih natančnosti. Je izredno nenavadno. "
"Spitzer še vedno dela znanost zunaj tistega, kar je bil zasnovan," je dejal znanstvenik projekta Michael Werner iz Nasinega laboratorija za reaktivni pogon. Werner je na misiji sodeloval od svoje zgodnje faze koncepta pred več kot 30 leti. "Prvič, Spitzer nas je presenetil s svojo pionirsko zmožnostjo preučevanja eksoplanetnih atmosfer," je dejal Werner, "in zdaj je v poznejših letih misije postal dragoceno kozmološko orodje."
Študija je objavljena v Astrophysical Journal.
Papir o arXiv: Kalibracija kalibracije stalnice Hubble
Vir: JPL
