Îmbătrânirea roșii-gigant stele sunt în centrul de o nouă metodă care măsoară Universul este rata actuală de expansiune.Credit: NASA/ESA/SPL
Pentru o mare parte a acestui deceniu, două dintre cele mai precise indicatoare ale Universului rata de expansiune au fost în flagrant dezacord. Acum, o tehnică independentă extrem de așteptată pe care cosmologii sperau să o rezolve enigma se adaugă în schimb confuziei.,
În rezultatele unveiled1 pe 16 iulie și urmează să apară în the Astrophysical Journal, o echipă condusă de astronomul Wendy Freedman de la Universitatea din Chicago din Illinois prezintă o tehnică, care măsoară extinderea folosind roșii-gigant stele. A promis să înlocuiască o metodă pe care astronomii o folosesc de mai bine de un secol — dar deocamdată, măsurarea vitezei nu a reușit să rezolve disputa, deoarece se încadrează la jumătatea distanței dintre cele două valori controversate.
„Universul doar se joacă cu noi în acest moment, nu?”tweeted un astrofizician despre hârtie.,”în acest moment, încercăm să înțelegem cum se potrivește totul”, a spus Freedman pentru Nature. Dacă discrepanța vitezei cosmice nu este rezolvată, unele dintre teoriile de bază pe care cosmologii le folosesc pentru a interpreta datele lor — cum ar fi ipotezele despre natura materiei întunecate — ar putea fi greșite. „Fizica fundamentală atârnă în balanță”, spune Freedman.,astronomul american Edwin Hubble și alții au descoperit în anii 1920 că universul se extinde arătând că majoritatea galaxiilor se retrag din Calea Lactee — și cu cât sunt mai departe, cu atât se retrag mai repede. Raportul aproximativ constant între viteză și distanță a devenit cunoscut sub numele de Constanta Hubble. Pentru fiecare suplimentare megaparsec (în apropiere de 3.26 milioane de ani lumina) de la distanță, Hubble a descoperit că galaxiile s-au retras 500 de kilometri pe secundă mai repede — deci constanta Hubble a fost de 500 unități de kilometri pe secundă pe megaparsec.,de-a lungul deceniilor, astronomii au revizuit substanțial estimarea, pe măsură ce tehnicile de măsurare s-au îmbunătățit. Freedman a pionierat utilizarea Telescopului Spațial Hubble în anii 1990 pentru a măsura (în mod corespunzător) Constanta Hubble și a calculat o valoare de aproximativ 72 cu o marjă de eroare de aproximativ 10%. O echipă condusă de laureatul Nobel Adam Riess de la Universitatea Johns Hopkins din Baltimore, Maryland, a făcut cele mai precise măsurători de până acum, iar ultima sa valoare este 74, cu o marjă de eroare de doar 1.91% 2.dar un efort separat în ultimul deceniu a aruncat o cheie în lucrări., Oamenii de știință cu misiunea Planck a Agenției Spațiale Europene au cartografiat radiația relicvă a Big Bang-ului, numită fundalul cosmic cu microunde, și au folosit-o pentru a calcula proprietățile de bază ale Universului. Folosind ipoteze teoretice standard despre cosmos, au calculat Constanta Hubble ca 67.8.
diferența dintre 67.8 și 74 poate părea mică, dar a devenit semnificativă statistic, deoarece ambele tehnici s-au îmbunătățit., Deci, teoreticienii au început să se întrebe dacă motivul discrepanței constă în teoria standard a cosmologiei, numită ΛCDM, care presupune prezența particulelor invizibile de materie întunecată, precum și o forță respingătoare misterioasă numită energie întunecată. Dar ei s-au luptat pentru a găsi un tweak la teoria care ar putea rezolva problema și încă să fie în concordanță cu tot ceea ce se știe despre Univers. „Este greu să te uiți la ΛCDM și să vezi unde sunt firele libere, că dacă le tragi, o vor dezlega”, spune Rocky Kolb, cosmolog la Universitatea din Chicago.,tehnica Freedman actualizează un element cheie al metodei de măsurare Hubble stabilite — și produce o valoare de 69,8.
partea grea a măsurării Constantei Hubble este măsurarea fiabilă a distanțelor galaxiilor. Prima estimare a lui Hubble depindea de măsurarea distanțelor galaxiilor din apropiere prin observarea unor stele strălucitoare, numite Cepheide. Astronomul Henrietta Swan Leavitt descoperise la începutul secolului al XX-lea că luminozitatea reală a acestor stele era previzibilă., Deci, măsurând cât de strălucitoare au apărut pe plăcile fotografice, ea putea calcula cât de departe erau stelele. Astronomii numesc astfel de indicatoare lumânări standard.dar cercetătorii au încercat de atunci să găsească lumânări standard mai bune decât Cepheidele, care tind să existe în regiuni aglomerate, pline de praf, care pot distorsiona estimările luminozității lor., „Singura modalitate prin care trebuie să ajungem la fund este să avem metode independente și până în acest moment nu am avut verificări asupra Cepheidelor”, spune Freedman, care și-a petrecut o mare parte din carieră îmbunătățind precizia și precizia măsurătorilor Cepheid. „Știe unde sunt îngropate toate cadavrele”, spune Kolb.Freedman și colegii ei au ocolit cu totul Cepheidele și au folosit ca lumânări standard giganții roșii-stele vechi care s — au umflat-împreună cu explozii de supernove, care servesc ca indicatoare pentru galaxii mai îndepărtate.,giganții roșii sunt mai frecvenți decât Cepheidele și sunt ușor de observat în regiunile periferice ale galaxiilor, unde stelele sunt bine separate una de cealaltă, iar praful nu este o problemă. Luminozitatea lor variază foarte mult — dar, luată în ansamblu, populația gigantică roșie a unei galaxii are o caracteristică utilă. Luminozitatea stelelor crește de-a lungul a milioane de ani până când atinge un maxim, apoi scade brusc. Când astronomii trasează un grup mare de stele după culoare și luminozitate, giganții roșii arată ca un nor de puncte cu o margine ascuțită., Stelele de la acea margine pot servi apoi ca lumânări standard. echipa Freedman a folosit tehnica pentru a calcula distanțele până la 18 galaxii și a obținut o estimare a Constantei Hubble care pentru prima dată are o precizie comparabilă cu cea a studiilor bazate pe Cepheid.Riess spune că studiul gigantului roșu se bazează încă pe ipoteze despre cantitatea de praf din galaxii — în special în Norul Magellanic Mare, pe care studiul l-a folosit ca punct de ancorare., „Praful este foarte dificil de estimat și sunt sigur că vor fi multe discuții” despre motivul pentru care abordarea autorilor duce la o estimare mai mică a Constantei Hubble, spune el.rezultatul este compatibil statistic cu predicția Planck și cu calculul Cepheid al lui Riess — ceea ce înseamnă că barele de eroare ale calculelor se suprapun-iar precizia tehnicii se va îmbunătăți pe măsură ce se acumulează date despre giganții roșii. Ei ar putea bate Cepheids în viitorul apropiat, Kolb spune.
acul se poate deplasa spre una dintre celelalte valori., Sau ar putea rămâne pus, și alte tehnici s-ar putea converge în cele din urmă să-l. Pentru moment, cosmologii au o multime de puzzle peste.