1920-aisiais Edvinas Hablas padarė novatorišką apreiškimą, kad Visata yra išsiplėtimo būsenoje. Šis patvirtinimas, kuris iš pradžių buvo numatytas kaip Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos pasekmė, paskatino vadinti Hablo konstantą. Per ateinančius dešimtmečius ir dėl naujos kartos teleskopų, tokių kaip taikliai pavadintas Hablo kosminis teleskopas (HST), dislokavimo mokslininkai buvo priversti peržiūrėti šį įstatymą.
Trumpai tariant, per pastaruosius kelis dešimtmečius galimybė pamatyti toliau į kosmosą (ir giliau į laiką) leido astronomams atlikti tikslesnius matavimus apie tai, kaip greitai ankstyvoji Visata išsiplėtė. Ir naujos apklausos, atliktos naudojant Hablo, dėka, tarptautinė astronomų komanda sugebėjo atlikti tiksliausius ligšiolinius Visatos plėtimosi greičio matavimus.
Šią apklausą atliko „Supernova H0 for the Equation of State“ (SH0ES) komanda, tarptautinė astronomų grupė, siekianti patobulinti Hablo konstantos tikslumą nuo 2005 m. Šiai grupei vadovauja Adomas Reissas iš kosmoso. Teleskopo mokslo institutas (STScI) ir Johnso Hopkinso universitetas. Jį sudaro Amerikos gamtos istorijos muziejaus, Neilso Bohro instituto, Nacionalinės optinės astronomijos observatorijos ir daugelio prestižinių universitetų bei tyrimų institucijų nariai.
Tyrimas, kuriame aprašomos jų išvados, neseniai pasirodė JAV Astrofizinis žurnalas pavadinimu „Ia tipo supernovos atstumai per raudoną poslinkį> 1,5 nuo Hablo kosminis teleskopas Daugelio ciklų iždo programos: ankstyvas išplėtimo rodiklis “. Tyrimo tikslais ir laikydamiesi ilgalaikių tikslų, komanda stengėsi sukonstruoti naujas ir tikslesnes „atstumo kopėčias“.
Šis įrankis yra tai, kaip astronomai tradiciškai matuoja atstumus Visatoje, susidedantį iš priklausomybės nuo atstumo žymeklių, tokių kaip Cepheid kintamieji - pulsuojančios žvaigždės, kurių atstumus galima nustatyti palyginus vidinį ryškumą su tariamu ryškumu. Šie matavimai palyginami su šviesos pasklidimo iš tolimų galaktikų tam, kaip greitai išsiplečia erdvė tarp galaktikų.
Iš to išplaukia Hablo konstanta. Norėdami nutiesti savo tolimas kopėčias, Riessas ir jo komanda atliko paralakso matavimus naudodamiesi Hablo plačiajuosčio lauko kamera 3 (WFC3) iš aštuonių naujai išanalizuotų „Cepheid“ kintamųjų žvaigždžių Paukščių Take. Šios žvaigždės yra maždaug 10 kartų toliau nei bet kuris anksčiau ištirtas - nuo 6000 iki 12 000 šviesmečių nuo Žemės - ir pulsuoja ilgesniais intervalais.
Siekdama užtikrinti tikslumą, kuris atspindėtų šių žvaigždžių bangas, komanda taip pat sukūrė naują metodą, pagal kurį Hablas ketverius metus matuoja žvaigždės padėtį tūkstantį kartų per minutę kas šešis mėnesius. Tuomet komanda palygino šių aštuonių žvaigždžių ryškumą su labiau nutolusiais cefeidais, kad įsitikintų, jog jie galėtų tiksliau apskaičiuoti atstumus iki kitų galaktikų.
Naudodamas naują techniką, Hablas sugebėjo užfiksuoti šių žvaigždžių padėties pasikeitimą kitų atžvilgiu, o tai nepaprastai supaprastino. Kaip Riess paaiškino NASA pranešime spaudai:
Šis metodas suteikia galimybę pakartotinai išmatuoti ypač mažus poslinkius dėl paralakso. Matuojate atstumą tarp dviejų žvaigždžių ne tik vienoje kameros vietoje, bet ir tūkstančius kartų. Tai sumažina matavimo paklaidas. “
Palyginti su ankstesniais tyrimais, komanda sugebėjo išplėsti analizuojamų žvaigždžių skaičių iki 10 kartų toliau. Tačiau jų rezultatai taip pat prieštaravo rezultatams, gautiems Europos kosmoso agentūros (ESA) palydovo „Planck“, kuris matavo kosminį mikrobangų foną (CMB) - Didžiojo sprogimo sukuriamą likutinę radiaciją - nuo tada, kai jis buvo dislokuotas 2009 m.
Kartografuodamas CMB, Plankas sugebėjo atsekti kosmoso plėtimąsi ankstyvosios Visatos metu - maždaug. 378 000 metų po Didžiojo sprogimo. Planko rezultatas prognozavo, kad Hablo pastovioji vertė dabar turėtų būti 67 kilometrai per sekundę per megaparseką (3,3 milijono šviesmečių) ir negali būti didesnė kaip 69 kilometrai per sekundę per megaparseką.
Remdamiesi savo apklausa, „Riess“ komanda įgijo 73 kilometrų per sekundę per megaparseką vertę, o tai 9% skirtumas. Iš esmės jų rezultatai rodo, kad galaktikos juda greičiau, nei tai rodo ankstyvosios Visatos stebėjimai. Kadangi Hablo duomenys buvo tokie tikslūs, astronomai negali atmesti atotrūkio tarp dviejų rezultatų kaip klaidų atlikdami bet kurį vieną matavimą ar metodą. Kaip paaiškino Reissas:
„Bendruomenė iš tikrųjų stengiasi suprasti šio neatitikimo prasmę ... Abu rezultatai buvo išbandyti keliais būdais, todėl draudžiama nesusijusių klaidų serija. vis labiau tikėtina, kad tai ne klaida, o visatos bruožas “.
Taigi šie naujausi rezultatai leidžia manyti, kad Visatoje gali veikti kažkokia anksčiau nežinoma jėga ar kokia nors nauja fizika. Kalbant apie paaiškinimus, Reissas ir jo komanda pasiūlė tris galimybes, kurios visos susijusios su 95% Visatos, kurios mes nematome (t. Y. Tamsiosios medžiagos ir tamsiosios energijos). 2011 m. Reissas ir dar du mokslininkai buvo apdovanoti Nobelio fizikos premija už 1998 m. Atradimą, kad Visata sparčiau plečiasi.
Remdamiesi tuo, jie siūlo manyti, kad tamsi energija gali vis labiau išstumti galaktikas. Kita galimybė yra tai, kad iš ten yra neatrasta subatominė dalelė, panaši į neutriną, tačiau normali materija sąveikauja sunkio jėgos, o ne subatominių jėgų dėka. Šie „sterilūs neutrinai“ judėtų arti šviesos greičio ir galėtų būti bendrai vadinami „tamsiąja spinduliuote“.
Bet kuri iš šių galimybių reikštų, kad ankstyvosios Visatos turinys buvo skirtingas, taigi versti pergalvoti mūsų kosmologinius modelius. Šiuo metu „Riess“ ir kolegos neturi atsakymų, tačiau planuoja toliau tikslinti savo matavimus. Iki šiol „SHOES“ komanda sumažino Hablo konstantos neapibrėžtį iki 2,3%.
Tai atitinka vieną iš pagrindinių Hablo kosminio teleskopo tikslų, kuris turėjo padėti sumažinti Hablo konstantos neapibrėžties vertę, kurios įvertinimai kažkada skyrėsi 2 kartus.
Taigi, nors šis neatitikimas atveria duris naujiems ir iššūkių keliantiems klausimams, jis taip pat žymiai sumažina mūsų netikrumą, kai reikia išmatuoti Visatą. Galų gale tai pagerins mūsų supratimą apie tai, kaip vystėsi Visata po to, kai ji buvo sukurta prieš ugningą kataklizmą prieš 13,8 milijardo metų.
