Az 1920-as években Edwin Hubble úttörő kijelentést tett a világegyetem kibővülésének. Eredetileg az Einstein általános relativitáselméletének következményeként jósolták, ez a megerősítés vezetett Hubble állandójának. A biztosító évtizedekben és a következő generációs távcsövek - például a helyesen elnevezett Hubble Űrtávcső (HST) - bevezetésének köszönhetően a tudósokat kényszerítették ennek a törvénynek a felülvizsgálatára.
Röviden: az elmúlt néhány évtizedben a térbe távolabbi képesség (és az idő mélyebb megjelenése) lehetővé tette a csillagászoknak, hogy pontosabb méréseket végezzenek arról, hogy a korai világegyetem milyen gyorsan terjeszkedett. És a Hubble alkalmazásával elvégzett új felmérésnek köszönhetően a csillagászok nemzetközi csapata képes volt a mai napig a legpontosabb méréseket végezni az univerzum terjedési sebességében.
Ezt a felmérést a Supernova H0 for the Equation of State (SH0ES) csapata végezte, egy csillagászok nemzetközi csoportja, amely 2005 óta törekszik a Hubble-állandó pontosságának pontosítására. A csoportot Adam Reiss vezet az űrből A távcső tudományos intézete (STScI) és a Johns Hopkins Egyetem tagjai az Amerikai Természettudományi Múzeum, a Neils Bohr Intézet, a Nemzeti Optikai Asztronómia Megfigyelő Intézet és számos rangos egyetem és kutatóintézet tagjai.
A megállapításokat leíró tanulmány a közelmúltban jelent meg Az asztrofizikai folyóirat "Ia típusú szupernova távolságok a vöröseltolódásnál> 1,5 - nél a Hubble űrtávcső Többciklusú kincstári programok: a korai bővítési arány “. Vizsgálataik érdekében és a hosszú távú céljaikkal összhangban a csapat új és pontosabb „távolságlépcső” felépítésére törekedett.
Ezzel az eszközzel mérik a csillagászok hagyományosan a távolságot az univerzumban, amely abból áll, hogy olyan távolságjelzőkre támaszkodik, mint a Cepheid változók - pulzáló csillagokra, amelyek távolságát be lehet következtetni a belső fényerő és a látszólagos fényerő összehasonlításával. Ezeket a méréseket azután hasonlítják össze a távoli galaxisokból származó fény vöröseltolódásának meghatározásával annak meghatározása érdekében, hogy a galaxisok közötti tér milyen gyorsan bővül.
Ebből származik a Hubble-állandó. A távoli létrák felépítéséhez Riess és csapata párhuzamos méréseket hajtott végre a Hubble Wide Field Camera 3 (WFC3) segítségével, amely nyolc újonnan elemzett Cepheid variábilis csillag volt a Tejútban. Ezek a csillagok mintegy 10-szer távolabb vannak, mint bármelyik korábban vizsgált - 6000 és 12 000 fényév távolságban a Földtől -, és hosszabb időközönként pulzálnak.
A pontosság biztosítása érdekében, amely figyelembe veszi e csillagok hullámait, a csapat kifejlesztett egy új módszert is, amelyben a Hubble négy évente havonta havonta ezerszor mérné egy csillag helyzetét. Ezután a csapat összehasonlította e nyolc csillag fényerejét a távolabbi cefeidekkel, hogy megbizonyosodhasson arról, hogy pontosabban tudják-e kiszámítani a távolságot a többi galaxisig.
Az új technika alkalmazásával Hubble képes volt rögzíteni ezen csillagok helyzetének megváltozását másokhoz viszonyítva, ami mérhetetlenül egyszerűsítette a dolgokat. Amint Riess egy NASA sajtóközleményében kifejtette:
„Ez a módszer lehetővé teszi a parallax miatt az ismételt lehetőségeket a rendkívül apró elmozdulások mérésére. A két csillag közötti távolságot nem csak a kamera egy helyén, hanem több ezer alkalommal is megméri, csökkentve a mérési hibákat. "
A korábbi felmérésekkel összehasonlítva a csapat képes volt az elemzett csillagok számát akár tízszeresre is meghosszabbítani. Eredményeik azonban ellentmondtak az Európai Űrügynökség (ESA) Planck műholdjának, amely a kozmikus mikrohullámú hátteret (CMB) - a Nagyrobbanás által létrehozott maradék sugárzás mérését - mérte 2009-es telepítése óta.
A CMB feltérképezésével Planck képes volt felkutatni a kozmosz terjeszkedését a korai világegyetem alatt. 378 000 évvel a nagy robbanás után. Planck eredménye azt jósolta, hogy a Hubble állandó értékének most másodpercenként 67 kilométer / megaparsec (3,3 millió fényév) kell lennie, és nem haladhatja meg a 69 kilométer / másodperc / megaparsec értéket.
A Riess csapata a megbeszélésük alapján 73 km / s értéket kapott megaparsec-nél, ami 9% -os eltérés. Eredményeik lényegében azt jelzik, hogy a galaxisok gyorsabban mozognak, mint amit a korai világegyetem megfigyelései sugalltak. Mivel a Hubble-adatok annyira pontosak voltak, a csillagászok egyetlen mérésnél vagy módszernél hibákat sem hagyhatnak ki a két eredmény közötti különbséget. Ahogy Reiss kifejtette:
„A közösség valóban küzd azzal, hogy megértse ennek az eltérésnek a jelentését. Mindkét eredményt többféle módon tesztelték, így kizárva egy sor független hibát. egyre inkább valószínű, hogy ez nem egy hiba, hanem az univerzum jellemzője. ”
Ezért ezek a legfrissebb eredmények azt sugallják, hogy valamilyen korábban ismeretlen erő vagy új fizika működhet az univerzumban. A magyarázatokat illetően Reiss és csapata három lehetőséget kínálott, amelyek mindegyikének az univerzum 95% -ához kapcsolódik, amelyet nem látunk (azaz sötét anyag és sötét energia). 2011-ben Reissnek és két másik tudósnak Nobel-díjat kapott a fizika területén 1998-ban annak felfedezéséért, hogy az univerzum felgyorsult ütemben terjeszkedik.
Ezzel összhangban azt sugallják, hogy a Sötét Energia a növekvő erővel szétszórhatja a galaxisokat. Egy másik lehetőség az, hogy van egy fel nem fedezett szubatomi részecske, amely hasonló a neutrinóhoz, de a normál anyaggal kölcsönhatásban áll a gravitációval, a szubatómiai erők helyett. Ezek a „steril neutrinók” a fénysebességhez közel haladnak, és együttesen „sötét sugárzásnak” nevezhetők.
Ezen lehetőségek bármelyike azt jelentené, hogy a korai világegyetem tartalma eltérő volt, és ez arra késztette a kozmológiai modelleink átgondolását. Jelenleg Riessnek és kollégáinak nincs válaszuk, de azt tervezik, hogy folytatják méréseik finomítását. A SHOES csapata eddig 2,3% -ra csökkentette a Hubble-állandó bizonytalanságát.
Ez összhangban áll a Hubble Űrtávcső egyik központi céljával, amelynek célja a Hubble-állandó állandó bizonytalansági értékének csökkentése volt, amelynek becslései egyszer 2-szeresére változtak.
Tehát, bár ez az eltérés új és kihívásokkal teli kérdésekre nyitja meg az ajtót, ugyanakkor jelentősen csökkenti a bizonytalanságunkat is az univerzum mérésével kapcsolatban. Végső soron ez javítja annak megértését, hogy az Univerzum hogyan alakult ki, miután 13,8 milliárd évvel ezelőtt egy tüzes kataklizmában létrejött.
