Aldring rød kjempe stjerner er i fokus for en ny metode som måler Universets nåværende pris av ekspansjon.Kreditt: NASA/ESA/SPL

For mye av dette tiåret, de to mest presise måleinstrumenter av Universets pris av ekspansjon har vært i grell uenighet. Nå, et etterlengtede uavhengig teknikk som cosmologists håpet ville løse conundrum er i stedet å legge til forvirring.,

I resultatene unveiled1 på 16 juli, og det er grunn til å dukke opp i den Astrofysiske Journal, et team ledet av en astronom Wendy Lausingen ved University of Chicago i Illinois presenterer en teknikk som måler ekspansjon ved hjelp av rød-gigantiske stjerner. Det hadde lovet å erstatte en metode som astronomene har vært med i mer enn et århundre — men for nå, hastighet måling har mislyktes i å løse tvisten fordi det faller halvveis mellom de to omstridte verdier.

«Universet er bare å rote med oss på dette punktet, ikke sant?»twitret en astrofysiker om papir.,

«Akkurat nå, vi prøver å forstå hvordan alt passer sammen,» Lausingen fortalte Natur. Hvis den kosmiske hastighet avviket er ikke løst, noen av de grunnleggende teoriene som cosmologists bruke til å tolke sine data, for eksempel antakelser om arten av mørk materie — kan være feil. «Fundamental fysikk henger i balanse, er» Lausingen sier.,

Kosmiske speedometer

Amerikanske astronomen Edwin Hubble og andre oppdaget i 1920-årene at Universet utvider ved å vise at de fleste galakser er på tilbakegang fra melkeveien — og jo lenger unna de er, jo raskere de er på tilbakegang. Omtrent konstant forhold mellom fart og avstand ble kjent som Hubble konstant. For hver ekstra megaparsec (rundt 3.26 millioner lysår) av avstand, Hubble fant at galakser trakk seg 500 kilometer per sekund raskere — så Hubble konstant var 500 enheter i kilometer per sekund per megaparsec.,

Over flere tiår, astronomer betydelig nedjustert anslaget som måling teknikker for forbedret. Lausingen banebrytende i bruken av Hubble-Teleskopet i 1990-årene (passende) måle Hubble konstant, og beregnet en verdi på rundt 72 med en feil-margin på rundt 10%. Et team ledet av nobelprisvinner Adam Riess ved Johns Hopkins University i Baltimore, Maryland, har gjort den mest presise målinger så langt, og dens siste verdi er 74, med en feil margin på bare 1.91%2.

Men en egen innsats i det siste tiåret har kastet en skiftenøkkel i verk., Forskere med European Space Agency Planck oppgave kartlagt relikvie strålingen fra Big Bang, kalles den kosmiske mikrobølgeovn bakgrunn, og brukte den til å beregne Universets grunnleggende egenskaper. Ved hjelp av standard teoretiske forutsetninger om kosmos, at de beregnet Hubble konstant som 67.8.

forskjellen mellom 67.8 og 74 kan virke små, men det har blitt en statistisk signifikant både teknikker har blitt bedre., Så, teoretikere har begynt å lure på om årsaken til avviket ligger i standard teori om kosmologi, kalt ΛCDM, som forutsetter tilstedeværelse av usynlige partikler av mørk materie, samt en mystisk frastøtende kraft som kalles mørk energi. Men de har slitt med å finne en tweak til teori som kan løse problemet og fortsatt være i samsvar med alt som er kjent om Universet. «Det er vanskelig å se på ΛCDM og se hvor de løse trådene er, at hvis du trekker dem, de vil løse det, sier Steinete Kolb, en cosmologist ved University of Chicago.,

Lausingen er teknikken oppdateringene et viktig element i den etablerte Hubble måling metode — og produserer en verdi av 69.8.

Den vanskelige delen av måling av Hubble-konstanten til på en pålitelig måte måle galakser’ avstander. Hubble ‘ s første anslaget er avhengig av å måle avstander til nærliggende galakser ved å observere individuelle, lyse stjerner kalt Cepheids. Astronom Henrietta Swan Leavitt hadde oppdaget i begynnelsen av det tjuende århundre at disse stjernene’ faktiske lysstyrke var forutsigbar., Så, ved å måle hvor sterkt de dukket opp på fotografiske plater, hun kunne beregne hvor langt unna de stjernene var. Astronomer kaller slike skilt standard lys.

Men forskere har siden blitt prøver å finne bedre standard lys enn Cepheids, som har en tendens til å eksistere i overfylte, støv-fylt regioner som kan forvrenge estimater av sin lysstyrke., «Den eneste måten vi har for å komme til bunns på dette er å ha uavhengige metoder, og opp til dette punktet har vi ikke hadde kontroll på den Cepheids, sier Lausingen, som har brukt mye av sin karriere forbedre presisjon og nøyaktighet av Cepheid målinger. «Hun vet hvor alle de organer som er begravet, sier Kolb.

Lausingen og hennes kolleger sidestepped Cepheids helt, og i stedet brukt som standard lys røde kjemper gamle stjerner som har blitt oppblåst ut — sammen med supernovae eksplosjoner, som fungerer som retningsgivende for mer-fjerne galakser.,

Gigantiske beregning

Røde gigantene er mer vanlig enn Cepheids, og det er lett å få øye på i perifere områder av galakser, hvor stjernene er godt skilt fra hverandre og støv er ikke et problem. Lysstyrken varierer mye — men, tatt som en helhet, en galaxy s rød kjempe befolkningen har en praktisk funksjon. Den stjernenes lysstyrke øker over millioner av år før den når et maksimum, og så er det plutselig synker. Når astronomer plotte en stor gruppe av stjerner med farger og lysstyrke, og den røde kjemper ser ut som en sky av prikker med en skarp kant., Stjernene på den kanten kan da tjene som standard lys.

Lausingen team brukte teknikken for å beregne avstander til 18 galakser, og fikk et estimat av Hubble konstant som for første gang har en nøyaktighet som er sammenlignbar med den som Cepheid-baserte studier.

Riess sier at den rød-giganten studie fortsatt baserer seg på antagelser om mengden av støv i galakser — spesielt i de Store Magellanske Sky, som studien brukt som et ankerpunkt., «Støv er svært vanskelige å anslå, og jeg er sikker på at det vil være mye diskusjon» om hvorfor forfatterne’ tilnærming fører til et lavere estimat av Hubble konstant, sier han.

resultatet er statistisk kompatibel med Planck prediksjon og med Riess er Cepheid beregning — noe som betyr at feil barer av beregningene overlapping — og teknikken er presisjon vil bli bedre data på røde kjemper samle seg. De kunne slå Cepheids i nær fremtid, sier Kolb.

nålen kan dreining mot en av de andre verdiene., Eller det kan bli satt, og den andre teknikker som kunne til slutt møtes til det. For nå, cosmologists har mye å puslespill over.