Tanulmány: A Hubble-állandó ellentmondó értékei nem mérési hibából származnak

A csillagászok új méréseket végeztek a bolygón A Hubble javítvaA Hubble Űrteleszkóp és a James Webb Űrteleszkóp adatainak egyesítésével az univerzum milyen gyorsan tágul. Eredményeik megerősítették a konstans értékének korábbi Hubble-méréseinek pontosságát, eredményeik szerint Friss papír A The Astrophysical Journal Letters-ben tették közzé, ami a „Hubble-tenzorként” ismert különféle megfigyelési módszerekkel kapott értékek régóta fennálló eltérésének következménye.

Volt idő, amikor a tudósok azt hitték, hogy az univerzum statikus, de ez megváltozott Albert Einstein általános relativitáselméletével. Alexander Friedmann egy sor egyenletet tett közzé, amelyek azt mutatják, hogy az univerzum valóban tágulhat 1922-ben, és Georges Lemaitre később független levezetést végzett ugyanerre a következtetésre. Edwin Hubble 1929-ben megfigyelési adatokkal erősítette meg ezt a kiterjesztést. Ezt megelőzően Einstein megpróbálta módosítani az általános relativitáselméletet egy kozmológiai állandó hozzáadásával, hogy elmélete alapján rögzített univerzumot nyerjen; A Hubble felfedezése után A legenda azt mondjaEzt az erőfeszítést a legnagyobb baklövésének nevezte.

Amint azt korábban említettük, a Hubble-állandó az univerzum tágulásának mértéke, kilométer/másodperc/megaparsec egységekben kifejezve. Ezért az univerzum minden másodperce, minden millió parszekja bizonyos számú kilométerrel kitágul. Egy másik lehetőség, hogy ezt úgy gondoljuk, ha egy viszonylag álló objektum egymillió parszekre van tőle: másodpercenként több kilométerrel távolabb kerül.

Hány kilométer? Ez itt a probléma. A tudósok három módszert használnak a Hubble-konstans mérésére: a közeli objektumok megtekintésével, hogy milyen gyorsan mozognak, a fekete lyukak vagy neutroncsillagok ütközésének hatására létrejövő gravitációs hullámok, valamint az Ősrobbanás utófényének apró aberrációinak mérése, kozmikus néven ismert. mikrohullámú háttér (CMB). A különböző megközelítések azonban eltérő értékeket találtak. Például a távoli szupernóvák követése 73 kilométer/s Mpc értéket produkált, míg a Planck műhold segítségével végzett CMB sugárzásmérés 67 kilométer/s Mpc értéket produkált.

Tavaly a kutatók egy harmadik független mérést végeztek az univerzum tágulására egy gravitációs lencsés szupernóva viselkedésének nyomon követésével, ahol egy hatalmas tárgy által okozott téridő-torzulás lencseként nagyítja a háttérobjektumot. A legjobb illeszkedés ezen modellek között a CMB-ből származó Hubble-állandó alá került, a különbség a statisztikai hibán belül volt. Az egyéb szupernóva-mérésekből származó értékekhez közelebb álló értékek lényegesen jobban illeszkedtek az adatokhoz. Ez a módszer új, nagyfokú bizonytalansággal, de független eszközt adott a Hubble-állandó elérésére.

„A kozmikus mikrohullámú háttér információinak felhasználásával mértük, és egyetlen értéket kaptunk” – írta John Timmer, az Ars Science szerkesztője. „A jelenlegi univerzumban lévő objektumok látszólagos távolságának felhasználásával mértük meg, és körülbelül 10 százalékos eltérést kaptunk. Amennyire bárki meg tudja állapítani, nincs semmi baj egyik méréssel sem, és nincs egyértelmű mód a mérésére. ” Az egyik hipotézis az, hogy a korai univerzum rövid időre átélte a taszító gravitáció egyfajta „kirúgását” (hasonlóan a sötét energia gondolatához), amely aztán titokzatosan megállt és eltűnt. De ez csak spekuláció, ha érdekes. , ötlet fizikusoknak.

Ez az utolsó mérés attól függ Tavaly megerősítve Webb adatai alapján a tágulási sebességre vonatkozó Hubble-mérések pontosak voltak, legalábbis a kozmikus távolságskála első néhány fokánál. De továbbra is fennáll a még fel nem fedezett hibák lehetősége, amelyek mélyebbre (és így visszafelé) tekinthetnek az univerzumba, különösen a távoli csillagok fényességének mérésénél.

Így egy új csapat további megfigyeléseket végzett a cefeidák változócsillagjairól – összesen 1000 csillag öt, legfeljebb 130 millió fényévnyi távolságra lévő galaxisban –, és összekapcsolta őket a Hubble-adatokkal. A Webb-teleszkóp képes túllátni a csillagközi poron, amely a Hubble-féle csillagokról készült képeket elmosódottabbá és átfedőbbé tette, így a csillagászok könnyen megkülönböztethetik az egyes csillagokat.

Az eredmények a Hubble adatainak pontosságát is megerősítették. „Most már a Hubble által megfigyeltek teljes körét lefedtük, és nagyon nagy biztonsággal kizárhatjuk a mérési hibát, mint a Hubble vibrálásának okait.” – mondta Adam Rees társszerző és csapatvezető, a Johns Hopkins Egyetem fizikusa. „A Webb és a Hubble kombinálása mindkét világból a legjobbat nyújtja nekünk. Úgy találjuk, hogy a Hubble mérései megbízhatóak maradnak, miközben továbbmászunk a kozmikus távolság létráján. A mérési hibák kiküszöbölésével az a valós és izgalmas lehetőség marad, hogy félreértettük az univerzumot. ”

The Astrophysical Journal Letters, 2024. DOI: 10.3847/2041-8213/ad1ddd (A digitális azonosítókról).