V dvajsetih letih prejšnjega stoletja je Edwin Hubble razkril, da je vesolje v ekspanziji. Prvotno predvidena kot posledica Einsteinove teorije splošne relativnosti, je ta potrditev privedla do tistega, kar je postalo znano kot Hubblova stalnica. V desetletjih in zaradi uporabe teleskopov nove generacije - kot je primerno imenovan Hubble vesoljski teleskop (HST) - so znanstveniki prisiljeni revidirati ta zakon.
Skratka, v zadnjih nekaj desetletjih je sposobnost, da vidimo dlje v vesolje (in globlje v čas), astronomom omogočila natančnejše meritve, kako hitro se je zgodnje vesolje razširilo. In zahvaljujoč novi raziskavi, opravljeni s pomočjo Hubbleja, je mednarodni ekipi astronomov uspelo izvesti najbolj natančne meritve stopnje širjenja vesolja do zdaj.
To raziskavo je izvedla skupina Supernova H0 za enačbo države (SH0ES), mednarodna skupina astronomov, ki od leta 2005 išče prizadevanje za natančnost Hubble Constantine. Skupino vodi Adam Reiss iz vesolja Telescope Science Institute (STScI) in Univerza Johns Hopkins ter vključuje člane Ameriškega muzeja naravoslovja, Inštituta Neils Bohr, Nacionalnega optičnega astronomskega observatorija in številnih prestižnih univerz in raziskovalnih ustanov.
Študija, ki opisuje njihove ugotovitve, se je nedavno pojavila v The Astrophysical Journal pod naslovom »Ia Razdalje Supernova pri Redshift-u> 1,5 od mesta Hubble vesoljski teleskop Zakladniški programi v več ciklih: stopnja zgodnje širitve “. Zaradi študije in v skladu s svojimi dolgoročnimi cilji si je ekipa prizadevala zgraditi novo in natančnejšo "lestvico na daljavo".
To orodje je, kako astronomi tradicionalno merijo razdalje v vesolju, ki je sestavljeno iz zanašanja na označevalce razdalj, kot so cefidske spremenljivke - pulzirajoče zvezde, katerih razdalja je mogoče sklepati, če primerjamo svojo notranjo svetlost z njihovo navidezno svetlostjo. Te meritve nato primerjamo s tem, kako se svetloba iz galaksije na daljavo spreminja v premik, da se ugotovi, kako hitro se razteza prostor med galaksijami.
Iz tega izhaja Hubble Constant. Riess in njegova ekipa sta za izgradnjo svoje oddaljene lestvice opravila meritve paralaksov z uporabo Hubble-ove široke poljanske kamere 3 (WFC3) osmih na novo analiziranih spremenljivih zvezd Cepheida na Mlečni poti. Te zvezde so približno 10-krat bolj oddaljene od vseh prej preučenih - med 6.000 in 12.000 svetlobnih let od Zemlje - in pulzirajo v daljših intervalih.
Da bi zagotovili natančnost, ki bi upoštevala nihanje teh zvezd, je ekipa razvila tudi novo metodo, s katero je Hubble vsakih šest mesecev vsakih šest mesecev meril položaj zvezde vsakih šest mesecev na minuto. Ekipa je nato primerjala svetlost teh osmih zvezd z bolj oddaljenimi cefeidi, da bi zagotovili, da lahko z natančnostjo izračunajo razdalje do drugih galaksij.
Hubble je z novo tehniko uspel zajeti spremembo položaja teh zvezd glede na druge, kar je stvari neizmerno poenostavilo. Kot je Riess pojasnil v sporočilu za Naso:
„Ta metoda omogoča večkratne priložnosti za merjenje izredno drobnih premikov zaradi paralakse. Merite ločitev med dvema zvezdama, ne le na enem mestu na fotoaparatu, ampak več kot več tisočkrat in zmanjšate napake pri merjenju. "
V primerjavi s prejšnjimi anketami je ekipi uspelo razširiti število analiziranih zvezd na oddaljenosti do 10-krat dlje. Vendar so njihovi rezultati v nasprotju s tistimi, ki jih je dobil satelit Evropske vesoljske agencije (ESA) Planck, ki že od uvedbe leta 2009 meri kozmično mikrovalovno ozadje (CMB) - preostalo sevanje, ki ga je ustvaril Veliki prasak.
Planck je s preslikavo CMB uspel izslediti širitev kozmosa med zgodnjim vesoljem - okoli. 378.000 let po velikem udaru. Planckov rezultat je napovedoval, da bi morala biti stalnica Hubble zdaj 67 kilometrov na sekundo na megaparsec (3,3 milijona svetlobnih let) in ne sme biti višja od 69 kilometrov na sekundo na megaparsec.
Na podlagi njihovega raziskave je Riess-ova ekipa pridobila vrednost 73 kilometrov na sekundo na megaparsec, odstopanje 9%. V bistvu njihovi rezultati kažejo, da se galaksije gibljejo hitreje od tiste, ki jo navajajo opazovanja zgodnjega Vesolja. Ker so bili podatki o Hubblu tako natančni, astronomi ne morejo zapustiti vrzeli med dvema rezultatoma kot napake pri nobeni posamezni meritvi ali metodi. Kot je pojasnil Reiss:
"Skupnost se resnično spopada z razumevanjem pomena tega neskladja ... Oba rezultata sta bila preizkušena na več načinov, tako da je bila prepovedana vrsta nepovezanih napak. vedno bolj verjetno je, da to ni hrošč, ampak značilnost vesolja. "
Zato najnovejši rezultati kažejo, da bi v vesolju lahko delovale kakšna prej neznana sila ali nova fizika. V zvezi s pojasnili sta Reiss in njegova ekipa ponudili tri možnosti, vse pa so povezane s 95% vesolja, ki ga ne moremo videti (to je temna snov in temna energija). Leta 2011 sta Reiss in dva druga znanstvenika prejela Nobelovo nagrado za fiziko za svoje odkritje iz leta 1998, da je vesolje pospešeno hitro.
V skladu s tem domnevajo, da bi lahko temna energija z večjo močjo potiskala galaksije. Druga možnost je, da je tam neodkrit subatomski delček, ki je podoben nevtrinu, vendar namesto subatomskih sil deluje z normalno snovjo z gravitacijo. Ti "sterilni nevtrini" bi potovali s svetlobno hitrostjo in bi jih skupaj lahko imenovali "temno sevanje".
Vsaka od teh možnosti bi pomenila, da so bile vsebine zgodnjega Vesolja različne, zato je bilo treba premisliti o naših kozmoloških modelih. Trenutno Riess in sodelavci nimajo odgovorov, vendar nameravajo še naprej natančno prilagoditi svoje meritve. Skupina SHOES je do zdaj zmanjšala negotovost Hubble Constant na 2,3%.
To je v skladu z enim osrednjih ciljev vesoljskega teleskopa Hubble, ki naj bi pomagal zmanjšati vrednost negotovosti v Hubblovem Konstantinu, za katero so bile ocene enkrat spremenjene s faktorjem 2.
Čeprav to neskladje odpira vrata do novih in zahtevnih vprašanj, pa tudi bistveno zmanjšuje našo negotovost, ko gre za merjenje Vesolja. Na koncu bo to izboljšalo naše razumevanje, kako se je Vesolje razvijalo, ko je nastalo v ognjeni kataklizmi pred 13,8 milijarde let.
