stárnoucí červené obří hvězdy jsou ohniskem nové metody, která měří aktuální rychlost expanze vesmíru.Kredit: NASA/ESA/SPL

po většinu tohoto desetiletí byly dvě nejpřesnější měřidla rychlosti expanze vesmíru v do očí bijící neshodě. Nyní, vysoce očekávaná nezávislá technika, o které kosmologové doufali, že vyřeší hlavolam, místo toho přidává zmatek.,

Ve výsledcích unveiled1 dne 16. července a v důsledku se objeví v the Astrophysical Journal, tým vedený astronomem Wendy Freedmanová na University of Chicago v Illinois představuje techniku, která opatření rozšíření pomocí červené obří hvězdy. Slíbila, že nahradí metodu, kterou astronomové používají již více než století-ale prozatím měření rychlosti tento spor nevyřeší, protože spadá na polovinu mezi obě sporné hodnoty.

“ vesmír si s námi v tuto chvíli jen pohrává, že?“tweeted jeden astrofyzik o novinách.,“právě teď se snažíme pochopit, jak to všechno zapadá dohromady,“ řekl Freedman Nature. Pokud není rozpor kosmické rychlosti vyřešen, některé ze základních teorií, které kosmologové používají k interpretaci svých dat — například předpokladů o povaze temné hmoty — by mohly být špatné. „Základní fyzika visí v rovnováze,“ říká Freedman.,

Kosmické tachometr

Americký astronom Edwin Hubble a další objevil v roce 1920, že Vesmír se rozpíná tím, že ukazuje, že většina galaxií jsou ustupující z Mléčné dráhy — a čím dál jsou, tím rychleji se vzdalují. Zhruba konstantní poměr mezi rychlostí a vzdáleností se stal známým jako Hubbleova konstanta. Za každý další megaparsek (zhruba 3,26 milionů světelných let) vzdálenost, Hubble zjistil, že galaxie ustoupila 500 kilometrů za sekundu rychleji — takže Hubbleova konstanta byla 500 v jednotkách kilometrů za sekundu na megaparsek.,

v průběhu desetiletí astronomové podstatně revidovali odhad, jak se techniky měření zlepšily. Freedman propagoval použití Hubbleova Vesmírného Dalekohledu v roce 1990 (trefně) měření Hubblova konstanta, a vypočítá hodnotu kolem 72 s chybou rozpětí kolem 10%. Tým pod vedením laureáta Nobelovy ceny Adam Riess na Johns Hopkins University v Baltimore, Maryland, učinil nejpřesnější měření tak daleko, a jeho poslední hodnota je 74, s chybou rozpětí jen 1.91%2.

ale samostatné úsilí v posledním desetiletí vrhlo klíč do prací., Vědci z Planckovy mise Evropské kosmické agentury zmapovali reliktní záření velkého třesku, tzv. kosmického mikrovlnného pozadí, a použili ho k výpočtu základních vlastností vesmíru. Pomocí standardních teoretických předpokladů o vesmíru vypočítali Hubbleovu konstantu jako 67,8.

rozdíl mezi 67.8 a 74 se může zdát malé, ale to se stalo statisticky významné, protože obě techniky se zlepšily., Takže, teoretici začali ptát, zda důvod pro rozdíl spočívá v standardní teorie kosmologie, tzv. ΛCDM, která předpokládá, že přítomnost neviditelné částice temné hmoty, stejně jako tajemná odpudivá síla, tzv. temná energie. Ale oni se snažili najít vylepšení teorie, která by mohla vyřešit problém a stále být v souladu se vším, co je známo o vesmíru. „Je těžké se na to podívat a zjistit, kde jsou volná vlákna, že pokud je vytáhnete, rozpadnou se,“ říká Rocky Kolb, kosmolog z University of Chicago.,

Freedmanova technika aktualizuje klíčový prvek zavedené metody Hubbleova měření-a vytváří hodnotu 69.8.

tvrdou částí měření Hubbleovy konstanty je spolehlivé měření vzdáleností galaxií. Hubbleův první odhad závisel na měření vzdáleností blízkých galaxií pozorováním jednotlivých, jasných hvězd zvaných Cepheids. Astronom Henrietta Swan Leavitt na počátku dvacátého století zjistil, že skutečný jas těchto hvězd je předvídatelný., Měřením toho, jak jasně se objevily na fotografických deskách, mohla vypočítat, jak daleko jsou hvězdy. Astronomové nazývají takové ukazatele standardní svíčky.

Ale vědci od té doby se snaží najít lepší standardní svíčky než Cefeidy, které mají tendenci existovat v přeplněných, prach-naplněné regiony, které může zkreslit odhady jejich jas., „Jediný způsob, jak se dostat na dno, na to je mít nezávislé metody, a až do tohoto bodu jsme měli žádné kontroly na Cefeidy,“ říká Freedman, který strávil většinu své kariéry zlepšit přesnost a přesnost Cefeidy měření. „Ví, kde jsou pohřbena všechna těla,“ říká Kolb.

Freedman a její kolegové vyhnul Cefeidy úplně, a místo toho používá jako standardní svíčky červené obry — staré hvězdy, které se staly nafoukl — spolu s výbuchy supernov, které slouží jako rozcestníky pro více vzdálené galaxie.,

Obří výpočet

Červené obry jsou častější než Cefeidy, a jsou snadno místě v periferních oblastech galaxií, kde hvězdy jsou dobře odděleny jeden od druhého a prachu není problém. Jejich jas se velmi liší-ale celkově má populace červeného obra galaxie užitečnou funkci. Jas hvězd se zvyšuje v průběhu milionů let, dokud nedosáhne maxima, a pak náhle klesne. Když astronomové vykreslí velkou skupinu hvězd podle barvy a jasu, vypadají červení obři jako oblak teček s ostrým okrajem., Hvězdy na tomto okraji pak mohou sloužit jako standardní svíčky.

Freedman tým použil techniku pro výpočet vzdálenosti 18 galaxií, a získat odhad z Hubbleova konstanta, která poprvé má přesnost srovnatelná s Cefeidy-založené studie.

Riess říká, že červená-obří studie stále spoléhá na předpoklady o množství prachu v galaxiích, zejména ve Velkém Magellanově mračnu, která studii použít jako kotevní bod., „Odhad je velmi složitý a jsem si jistý, že se bude hodně diskutovat“ o tom, proč přístup autorů vede k nižšímu odhadu Hubbleovy konstanty, říká.

výsledek je statisticky kompatibilní s Planck predikce a s Riess je Cefeidy výpočet — což znamená, že chybové úsečky výpočtů překrývají — a technika je přesnost zlepší, jak údaje o červených obrů se hromadí. V blízké budoucnosti by mohli porazit Cepheidy, říká Kolb.

jehla by se mohla posunout směrem k jedné z dalších hodnot., Nebo by to mohlo zůstat na místě a ostatní techniky by se k tomu mohly nakonec sblížit. Kosmologové mají zatím co dohadovat.