A „sötét energia” név csupán helyőrzője annak az erőnek - bármi is legyen -, amely az Univerzum kibővítéséhez vezet. Több, a Cepheid változó csillaggal végzett új megfigyelés a Hubble űrteleszkóp segítségével pontossággal finomította az Univerzum jelenlegi kiterjedési sebességének mérését, ahol a hiba kevesebb, mint öt százalék. A tágulási sebesség új értéke, a Hubble-állandó, vagy a H0 (Edwin Hubble után, aki csaknem egy évszázaddal ezelőtt mérte a világegyetem tágulását) 74,2 kilométer / másodperc / megaparsec (hibahatár ± 3,6). Az eredmények szorosan megegyeznek egy korábbi, a Hubble-tól 72 ± 8 km / sec / megaparsec sebességű méréssel, de most több mint kétszer pontosak.
A Hubble mérés, amelyet a SHOES (Supernova H0 for State Equation) csapata vezetett és Adam Riess vezetésével, az Űrtávcső Tudományos Intézetből és a Johns Hopkins Egyetemből, számos finomítást alkalmaz a kozmikus felépítés korszerűsítésére és megerősítésére. „Távolságlépcső”, milliárd fényév hosszú, amelyet a csillagászok használnak az univerzum tágulási sebességének meghatározására.
A pulzáló Cepheid változók Hubble-megfigyelései egy közeli kozmikus mérföldes markerben, az NGC 4258 galaxisban és a legutóbbi szupernóvák gazdagépe galaxisaiban közvetlenül összekapcsolják ezeket a távolsági mutatókat. A Hubble segítségével a létrán lévő lépcsőket áthidalták a szisztematikus hibákat, amelyeket szinte elkerülhetetlenül bevezettek a különböző távcsövek méréseinek összehasonlításával.
Riess elmagyarázza az új technikát: „Olyan, mintha egy épületet egy hosszú mérőszalaggal mérnének, ahelyett, hogy az udvarrúdot a vége fölé helyeznék. Kerülheti a kis hibák összeillesztését, amelyeket minden alkalommal elmozdít a mérőszám elmozdításakor. Minél magasabb az épület, annál nagyobb a hiba. ”
Lucas Macri, a Texas A&M fizikai és csillagászati professzora, és az eredmények jelentős közreműködője elmondta: „A cefeidek képezik a távolság létrájának gerincét, mert könnyen megfigyelhető pulzációs periódusuk közvetlenül korrelál fényerősségükkel. Létránk további finomítása az a tény, hogy megfigyeltük a cefeideket az elektromágneses spektrum közel infravörös részein, ahol ezek a változó csillagok jobb távolságmutatók, mint az optikai hullámhosszon. "
A Hubble-állandó ezen új, pontosabb értékét használtuk a sötét energia tulajdonságainak tesztelésére és korlátozására, az energia olyan formájára, amely visszatükröző erőt hoz létre az űrben, ami az univerzum tágulási sebességének felgyorsulásához vezet.
Összeállítva az univerzum tágulási történetét a mai nap és az akkor, amikor az univerzum csak kb. 380 000 éves volt, a csillagászok képesek voltak korlátozni a sötét energia természetét, amely a tágulást felgyorsítja. (A távoli, korai univerzum mérése a kozmikus mikrohullámú háttér ingadozásaiból származik, ahogyan azt a NASA Wilkinson mikrohullámú anizotrópiás szonda, WMAP, 2003-ban oldotta meg.)
Eredményeik összhangban állnak a sötét energia legegyszerűbb értelmezésével: hogy matematikailag megegyeznek Albert Einstein feltételezett kozmológiai állandójával, amelyet egy évszázaddal ezelőtt vezettek be, hogy megnyomják a tér szövetét és megakadályozzák az univerzum összeomlását a gravitáció hatására. (Einstein azonban eltávolította az állandót, miután Edwin Hubble felfedezte a világegyetem tágulását.)
"Ha minden olyan dobozt betesz, amelyben a sötét energia eltérhet a kozmológiai állandótól, akkor ez a doboz háromszor kisebb lesz" - mondja Riess. "Ez haladás, de még hosszú utat kell megtenni a sötét energia természetének meghatározásához."
Noha a kozmológiai állandó már régen elképzelésre került, a sötét energiára vonatkozó megfigyelhető bizonyítékok csak 11 évvel ezelőtt jöttek létre, amikor két tanulmány történt, az egyiket Riess és Brian Schmidt vezette a Stromlo-hegyi Megfigyelő Intézetből, a másikot pedig Saul Perlmutter, Lawrence Berkeley A Nemzeti Laboratórium függetlenül fedezte fel a sötét energiát, részben Hubble megfigyelésekkel. Azóta a csillagászok megfigyeléseket folytattak, hogy jobban jellemezzék a sötét energiát.
Riess megközelítése a sötét energia alternatív magyarázatainak szűkítésére - legyen szó statikus kozmológiai állandóról vagy dinamikus mezőről (mint például a visszatükröző erő, amely az inflációt a nagy robbant követően hajtotta végre) -, hogy tovább finomítsa az univerzum terjedési történetének méréseit.
Mielőtt a Hubble 1990-ben elindult volna, a Hubble-állandó becslései kétszeresére változtak. Az 1990-es évek végén az extragalaktikus távolsági skálán működő Hubble űrteleszkópos kulcsprojekt csak tíz százalékos hibával finomította a Hubble állandó értékét. Ez úgy történt, hogy a Cepheid változókat megfigyelték az optikai hullámhosszon nagyobb távolságra, mint korábban kapott, és összehasonlítottuk azokat a hasonló mérésekkel a földi távcsövekből.
A SHOES csapata a Hubble közeli infravörös kamerát és több objektumú spektrométert (NICMOS) és az Advanced Camera for Surveys (ACS) készüléket 240 cepheid változó csillag megfigyelésére hét galaxisban. Az egyik galaxis az NGC 4258 volt, amelynek távolságát nagyon pontosan meghatározták rádióteleszkópokkal végzett megfigyelésekkel. A másik hat galaxisban a közelmúltban az Ia típusú szupernóvák voltak, amelyek megbízható távolságmutatók a világon még távolabbi mérésekhez. Az Ia típusú szupernóvák mindegyike szinte azonos energiával robban fel, és ezért szinte azonos belső fényerővel rendelkezik.
Azáltal, hogy mind a hét galaxisban nagyon hasonló tulajdonságokkal rendelkező cefeideket figyelt meg közel-infravörös hullámhosszon, és ugyanazt a távcsövet és műszert használta, a csapat pontosabban tudta kalibrálni a szupernóvák fényességét. A Hubble hatalmas képességeivel a csapat képes volt megkerülni az előző távolságlépcső legkisebb rétegeit, amelyek bizonytalanságokat okoztak a Cepheids viselkedésében.
Riess végül azt akarja, hogy a Hubble-állandó értékét finomítsák egy értékre, legfeljebb egy százalékos hibával, hogy még szigorúbb korlátokat szabjon a sötét energia megoldására.
Forrás: Űrtávcső Tudományos Intézet
