Ime "temna energija" je samo nadomestno mesto za silo - karkoli že je - zaradi česar se vesolje širi. Nova opažanja več zvezd spremenljivk Cefeid s vesoljskim teleskopom Hubble so izboljšala merjenje sedanje stopnje širitve vesolja do natančnosti, kjer je napaka manjša od petih odstotkov. Nova vrednost hitrosti širitve, znana kot Hubble konstanta ali H0 (po Edwinu Hubblu, ki je prvi meril širitev vesolja pred skoraj stoletjem), znaša 74,2 kilometra na sekundo na megaparsec (meja napake ± 3,6). Rezultati se tesno ujemajo s prejšnjo meritvijo, pridobljeno iz Hubbleja, 72 ± 8 km / sec / megaparsec, vendar so zdaj več kot dvakrat natančnejši.
Hubblova meritev, ki jo je izvedla ekipa ČEVLJA (Supernova H0 za enačbo države) in jo je vodil Adam Riess iz Znanstvenega inštituta za vesoljski teleskop in univerze Johns Hopkins, uporablja številne izboljšave za racionalizacijo in krepitev gradnje kozmičnih "Lestev na daljavo", dolgo milijardo svetlobnih let, ki jo astronomi uporabljajo za določitev stopnje širitve vesolja.
Hubble opazovanja pulzirajočih cefeidskih spremenljivk v bližnjem označevalcu kozmičnih milj, galaksiji NGC 4258 in v gostiteljskih galaksijah zadnjih supernov, te kazalnike oddaljenosti neposredno povezujejo. Uporaba Hubbleja za premostitev teh prečk na lestvi je odpravila sistematične napake, ki jih skoraj neizogibno uvajamo s primerjanjem meritev iz različnih teleskopov.
Riess pojasnjuje novo tehniko: "Kot bi merili stavbo z dolgim merilnikom traku, namesto da bi se dvoriščna palica premikala po koncu. Izogibate se majhnim napakam, ki jih naredite vsakič, ko premaknete merilno palico. Višja kot je zgradba, večja je napaka. "
Lucas Macri, profesor fizike in astronomije na teksaškem A&M in pomemben prispevek k rezultatom, je dejal: "Cefeidi so hrbtenica lestvice na daljavo, saj njihova obdobja pulz, ki jih je enostavno opaziti, neposredno korelirajo z njihovimi svetilnostmi. Druga izboljšava naše lestve je dejstvo, da smo opazili cefeide v bližnjih infrardečih delih elektromagnetnega spektra, kjer so te spremenljive zvezde boljši kazalci razdalje kot pri optičnih valovnih dolžinah. "
Nova, natančnejša vrednost Hubblove konstante je bila uporabljena za preskušanje in omejevanje lastnosti temne energije, oblike energije, ki ustvarja odbojno silo v vesolju, zaradi česar se hitrost širjenja vesolja pospešuje.
Z zaznavanjem zgodovine širjenja vesolja med današnjim in takrat, ko je bilo vesolje le približno 380.000 let, so astronomi lahko postavili omejitve glede narave temne energije, ki povzroča, da se širitev pospeši. (Meritev za daleč, zgodnje vesolje izhaja iz nihanj v kozmičnem mikrovalovnem ozadju, kot jih je leta 2003 rešil NASA-jev Wilkinson Microwave Anisotropy Probe, WMAP.)
Njihov rezultat je skladen z najpreprostejšo interpretacijo temne energije: da je matematično enakovredna hipotetizirani kozmološki konstanti Alberta Einsteina, uvedeni pred stoletjem, da pritisne na vesoljsko tkanino in prepreči, da bi se vesolje podrlo pod težo gravitacije. (Einstein pa je konstanto odstranil, ko je Edwin Hubble odkril širitev vesolja.)
"Če bi v škatlo dali vse načine, kako se temna energija razlikuje od kozmološke konstante, bi bila ta škatla zdaj trikrat manjša," pravi Riess. "To je napredek, vendar imamo še dolgo pot, da določimo naravo temne energije."
Čeprav je bila kozmološka konstanta zasnovana že zdavnaj, se opazovalni dokazi za temno energijo niso pojavili šele pred 11 leti, ko sta dve študiji, eno vodili Riess in Brian Schmidt iz observatorija Mount Stromlo, drugo pa Saul Perlmutter iz Lawrencea Berkeleyja Nacionalni laboratorij je temno energijo odkril neodvisno, delno s Hubblovimi opažanji. Od takrat astronomi zasledujejo opazovanja, da bi bolje opisali temno energijo.
Riess-ov pristop k zožitvi alternativnih razlag za temno energijo - naj gre za statično kozmološko konstanto ali dinamično polje (kot odbojna sila, ki je poganjala inflacijo po velikem sunku) - je za nadaljnje izpopolnjevanje meritev zgodovine širjenja vesolja.
Preden se je Hubble lansiral leta 1990, so se ocene stalnice Hubble razlikovale za dva faktorja. V poznih devetdesetih letih je ključni projekt vesoljskega teleskopa Hubble na lestvici ekstragalaktične razdalje natančneje določil vrednost Hubblove napake na napako le približno deset odstotkov. To smo dosegli z opazovanjem cefidskih spremenljivk na optičnih valovnih dolžinah na večjih razdaljah, kot smo jih dobili prej, in primerjavo s podobnimi meritvami iz zemeljskih teleskopov.
Skupina SHOES je uporabila Hubblov bližnji infrardeči fotoaparat in večpredmetni spektrometer (NICMOS) ter napredno kamero za ankete (ACS) za opazovanje 240 zvezd spremenljivih cefidov v sedmih galaksijah. Ena izmed teh galaksij je bila NGC 4258, katere oddaljenost je bila zelo natančno določena z opazovanji z radijskimi teleskopi. V ostalih šestih galaksijah so nedavno gostili supernove tipa Ia, ki so zanesljivi kazalniki razdalje za še dlje meritve v vesolju. Supernovae tipa Ia eksplodirajo s skoraj enako količino energije in imajo zato skoraj enako notranjo svetlost.
Z opazovanjem cefeidov z zelo podobnimi lastnostmi pri skoraj infrardečih valovnih dolžinah v vseh sedmih galaksijah in z uporabo istega teleskopa in instrumenta je ekipa uspela natančneje umeriti svetilnost supernov. Z zmogljivimi Hubblovimi sposobnostmi je moštvo uspelo obiti nekaj najbolj bridkih trakov vzdolž prejšnje lestvice na daljavo, kar je povzročilo negotovosti v vedenju cefeidov.
Riess bi na koncu želel, da se Hubble konstanta rafinira na vrednost z napako, ki ne presega enega odstotka, da bi še bolj strogo omejila rešitve temne energije.
Vir: Znanstveni inštitut za vesoljski teleskop
