Kaip greitai Visata plečiasi? Tai klausimas, į kurį astronomai negalėjo tiksliai atsakyti. Jie vadina Visatos plėtimosi greitį: Hablo konstanta arba Hablo dėsnis. Tačiau matavimai vis ateina į skirtingas vertes, o astronomai dešimtmečiais diskutuoja pirmyn ir atgal šia tema.
Pagrindinė Hablo konstantos matavimo idėja yra pažvelgti į tolimus šviesos šaltinius, paprastai supernovų tipus ar kintamas žvaigždes, vadinamas „standartinėmis žvakėmis“, ir išmatuoti jų šviesos raudoną poslinkį. Bet kad ir kaip tai darytų astronomai, jie negali sugalvoti sutartos vertės, o tik vertybių diapazoną. Naujas tyrimas, kuriame dalyvavo kvazarai ir gravitacinis lęšis, galėtų padėti išspręsti problemą.
Tai, kad Visata plečiasi, neabejotina. Mes tai žinojome apie 100 metų. Šviesa iš tolimų galaktikų tolygiai juda, tolstant nuo mūsų, ir matuojant tą raudoną poslinkį buvo gautos skirtingos visuotinio išsiplėtimo vertės.
„Hablo konstanta įtvirtina fizinę visatos mastelį“.
Simonas Birreras, UCLA podoktorantas ir pagrindinis tyrimo autorius.
Plėtimosi greitis matuojamas kilometrais per sekundę per Megaparsec, parašytas kaip (km / s) / Mpc. Pavyzdžiui, kažkas, plečiantis greičiu 10 (km / s) / Mpc, reiškia, kad du taškai erdvėje, vienas nuo kito nutolę 1 megaparsu (ekvivalentas 3,26 milijono šviesos metų), yra nutolę vienas nuo kito 10 kilometrų per minutę greičiu. antra.
Kai jis pirmą kartą buvo atrastas 1920 m., Manyta, kad plėtimosi greitis yra 625 kps / Mpc. Bet nuo 1950 m., Atlikus geresnius tyrimus, buvo nustatyta, kad jis mažesnis nei 100 kps / Mpc. Per pastaruosius kelis dešimtmečius keliais tyrimais buvo išmatuotas plėtimosi greitis ir pasiektas greitis nuo 67 iki 77 kps / Mpc.
Tačiau mokslas nepriims daugybės atsakymų į tai, kas turėtų turėti vieną vertę. Jei tai būtų, tai nebūtų mokslas. Taigi mokslininkai bando įvairius būdus, kaip išmatuoti Hablo konstantą, kad sužinotų, ar jie gali ją tinkamai panaudoti, nes Hablo konstanta yra ne tik visatos plėtimosi matavimas.
„Hablo konstanta įtvirtina fizinę visatos plotmę“, - teigė Simonas Birreris, UCLA podoktorantūros tyrinėtojas ir pagrindinis tyrimo autorius. Neturėdami tikslios Hablo konstantos vertės, astronomai negali tiksliai nustatyti atokiausių galaktikų dydžio, Visatos amžiaus ar kosmoso išsiplėtimo istorijos. Taigi tinkamai tai išspręsti reikia daug.
Naujas tyrimas, ką tik paskelbtas Karališkosios astronomijos draugijos mėnesiniuose pranešimuose, bando naują metodą, kaip išmatuoti Hablo konstantą. Tyrimui vadovauja UCLA astronomų komanda. Jis remiasi tolimais kvazarais, kurių šviesa patiria gravitacinį lęšį prieš pasiekdama Žemę.
Kvazarai yra ypač ryškūs objektai. Jie taip pat vadinami aktyviaisiais galaktikos branduoliais, nes manoma, kad juos sukelia supermamos juodosios skylės galaktikų centre. Jų skleidžiamą elektromagnetinę spinduliuotę sukelia besisukančios akistatos diskas aplink juodąją skylę. Medžiagos diskas aplink skylę įsibėgėja, todėl ji skleidžia didžiulį energijos kiekį.
Kvazarai yra tokie šviesūs, kad juos galima pamatyti iš didelio atstumo. Tai daro juos ne tik žavingais studijų objektais, bet ir naudingais kaip žymekliais Hablo įstatymui nagrinėti.
Gravitacinis lęšis atsiranda tada, kai šviesos šaltinis iš ypač tolimo objekto, kvazaro, šiame tyrime, susiduria su įsikišusia galaktika, kol jis pasiekia stebėtojus Žemėje. Šviesai sulenkti pakanka ekstremalios galaktikos masės, panašiai kaip tai daro stiklinis lęšis. Rezultatas yra savotiškas „veidrodžių namų“ efektas. Žemiau pateiktame paveikslėlyje parodyta, kaip jis atrodo. Gravitacinio lęšio atradimas yra labiausiai susijęs su Einšteinu, nors tik 1979 m. Jis buvo pastebėtas.
Šis tyrimas sutelktas į dvigubus kvazarus. Dvigubas kvazaris, kartais vadinamas dvigubu kvazaru, nėra du kvazarai, esantys arti vienas kito, o veikiau gravitacinio lęšio efektas. Dvigubu kvazaru jų šviesa sklinda aplink įsikišančią galaktiką prieš pasiekiant Žemę, sukuriant du kvazaro vaizdus. Joks ankstesnis tyrimas jais nepasinaudojo bandant nustatyti Visatos plėtimosi greitį.
Kai šviesa iš kvazaro yra sulenkta aplink įsiterpiančią galaktiką, sukuriant du to paties kvazaro atvaizdus, ji sukuria unikalią stebėjimo galimybę. Šviesa, sukurianti atskirus kvazaro atvaizdus, į kiekvieną vaizdą eina skirtinga linkme. Kvazaro šviesa svyruoja, todėl mirksi kiekviename iš dviejų vaizdų.
Išmatuodama laiko tarpą tarp mirgėjimo ir žinodama įsikišusios galaktikos masę, komanda išskaičiavo atstumus tarp Žemės, objektyvo galaktikos ir kvazaro. Žinodami kvazaro ir galaktikos raudonuosius poslinkius, mokslininkai leido įvertinti, kaip greitai visata plečiasi.
Šis tyrimas buvo sutelktas į dvigubą kvazarą pavadinimu SDSS J1206 + 4332, be to, jis rėmėsi Hablo kosminio teleskopo, Dvynių ir W.M. duomenimis. „Keck“ observatorijos ir iš gravitacinių lęšių kosmologinio stebėjimo tinklo arba „COSMOGRAIL“ tinklo. Komanda keletą metų praleido kasdien darydama dvigubo kvazaro vaizdus, kurie suteikė jiems labai tikslius laiko tarpų tarp mirgėjimo matavimus. Derinant su kitais duomenimis, astronomai gavo vieną geriausių Hablo konstantos matavimų.
„Šio matavimo grožis yra tas, kad jis labai papildo kitus ir yra nuo jų nepriklausomas“, - sakė Tommasso Treu, UCLA fizikos ir astronomijos profesorius ir vyriausiasis šio straipsnio autorius.
Taigi, kaip greitai jis plečiasi?
„... Visata yra šiek tiek sudėtingesnė.
Tommasso Treu, UCLA fizikos ir astronomijos profesorius.
Komanda sugalvojo Hablo konstantos reikšmę - 72,5 kilometro per sekundę per megaparseką. Tai suderina su kitais matavimais, kuriais Hablo konstantai matuoti buvo naudojamos tolimos supernovos kaip standartinės žvakės. Bet tai yra maždaug 7% daugiau nei matavimai, kurių išmatuojimas priklauso nuo kosminės mikrobangų fono.
Tai nesibaigia diskusijos dėl Hablo įstatymo. Tarp matavimo metodų vis dar yra tas žymus skirtumas. Ką tai reiškia? „Jei tarp šių vertybių yra tikras skirtumas, tai reiškia, kad visata yra šiek tiek sudėtingesnė“, - sakė Treu. Treu taip pat teigė, kad vienas iš matavimų ar net visi trys yra klaidingi.
Komanda ir toliau taikys kvazinių lęšių matavimo metodą. Jie žvelgia į 40 keturkampių kvazarų, kad, tikėkimės, galėtų dar tiksliau išmatuoti Visatos plėtimosi greitį.
Šaltiniai:
- Tyrimo dokumentas: H0LiCOW – IX. Dvigubai vaizduojamo kvazaro SDSS 1206 + 4332 kosmografinė analizė ir naujas Hablo konstantos matavimas
- UCLA pranešimas spaudai: Dvigubas regėjimas galėtų padėti išspręsti ginčą dėl to, kaip greitai visata plečiasi
- H0LiCOW
- Vikipedijos įrašas: Hablo įstatymas
