Probíhající „Hubblovo napětí“ v debatě o rozšířeném vesmíru – „Koneckonců nemusí dojít ke konfliktu“

Nová analýza astronoma z Chicagské univerzity se vyrovnala se standardním modelem v probíhajícím „Hubbleově napětí“.

Náš vesmír se rozšiřuje, ale náš hlavní způsob měření, jak rychle se tato expanze děje, přinesl různé odpovědi. Během uplynulého desetiletí byli astrofyzici postupně rozděleni do dvou táborů: jednoho, který věří, že rozdíl je významný, a druhého, který si myslí, že to může být kvůli chybám měření.

Pokud se ukáže, že chyby způsobují neshody, potvrdí to náš základní model fungování vesmíru. Další možnost zavádí vlákno, které při vytažení naznačuje, že je potřeba nějaká nová, chybějící základní fyzika, aby se znovu připojila. Již několik let každý nový důkaz z dalekohledů kolísá s argumentem tam a zpět a vede k takzvanému „Hubblovu napětí“.

Wendy Friedman, slavná astronomka a profesor astronomie a astrofyziky Johna a Marion Sullivanových na Chicagské univerzitě, provedli některá původní měření rychlosti rozpínání vesmíru, která vyústila ve vyšší hodnotu pro Hubbleovu konstantu. Ale v novém recenzním článku přijato Astrophysical Journal مجلة, Friedman podává přehled nejnovějších pozorování. Její závěr: Nedávná pozorování začínají vyplňovat mezeru.

To znamená, že nakonec nemusí dojít ke konfliktu a náš standardní model vesmíru nevyžaduje mnoho úprav.

Rychlost, s jakou se vesmír rozpíná, se nazývá Hubblova konstanta, zvaná kamenec UChicago, Edwin Hubble, SB 1910, PhD 1917, který se připisuje objevu rozpínání vesmíru v roce 1929. Vědci chtějí tuto rychlost přesně určit, protože Hubblova konstanta souvisí s věkem vesmíru a s tím, jak se vyvíjel v čase.

Hlavní vráska se objevila v posledním desetiletí, kdy se výsledky dvou hlavních metod měření začaly lišit. Vědci však stále diskutují o významu nesouladu.

Jedním ze způsobů, jak měřit Hubbleovu konstantu, je podívat se na velmi slabé světlo, které zbylo z Velkého třesku a které se nazývá kosmické mikrovlnné pozadí. To bylo provedeno ve vesmíru a na Zemi pomocí zařízení, jako je Antarktický dalekohled vedený UChicago. Vědci mohou tato pozorování zadat do svého „standardního modelu“ raného vesmíru a spustit jej včas, aby předpověděli, jak by dnes měla vypadat Hubblova konstanta; Dostanou odpověď 67,4 kilometrů za sekundu na megaparsec.

Druhým způsobem je podívat se na hvězdy a galaxie v blízkém vesmíru a měřit jejich vzdálenosti a jak rychle se od nás vzdalují. Friedman byl několik desetiletí předním odborníkem na tuto metodu; V roce 2001 provedl její tým jedno z nejpozoruhodnějších měření pomocí Hubblova kosmického dalekohledu k zobrazení hvězd zvaných Cefeidy. Hodnota, kterou zjistili, byla 72. Friedman v následujících letech pokračoval v měření cefeidů a pokaždé prohlížel více dat z dalekohledu. V roce 2019 však spolu se svými kolegy zveřejnila odpověď založenou na zcela jiné metodě využívající hvězdy zvané červené obry. Hlavní myšlenkou bylo ověřit cefeidy nezávislým způsobem.

Červené obry jsou velmi velké, zářící hvězdy, které vždy dosáhnou stejného špičkového jasu, než rychle vyblednou. Pokud vědci dokážou přesně změřit skutečný nebo skutečný špičkový jas červených gigantů, pak mohou měřit vzdálenosti k jejich hostitelským galaxiím, což je podstatná, ale složitá součást rovnice. Hlavní otázkou je, jak přesná jsou tato měření.

První verze tohoto výpočtu v roce 2019 používala ke kalibraci jasu červených obřích hvězd jednu velmi blízkou galaxii. Za poslední dva roky Friedman a její spolupracovníci provedli počty několika různých galaxií a hvězdných skupin. „Nyní existují čtyři nezávislé způsoby, jak kalibrovat svítivost červeného obra, a shodují se 1% navzájem,“ řekl Friedman. „To nám říká, že je to opravdu dobrý způsob, jak měřit vzdálenost.“

„Opravdu jsem se chtěl pečlivě podívat na cefeidy i na červené obry. Znám velmi dobře jejich silné a slabé stránky,“ řekl Friedman. „Došel jsem k závěru, že k vysvětlení rozdílů v místních podmínkách nepotřebujeme novou základní fyziku.“ a vzdálené rychlosti expanze. Data pro nového rudého obra se zdají být konzistentní. “

Postgraduální studentka University of Chicago Taylor Hoyt, která provádí měření hvězd červených obrů v kotevních galaxiích, dodala: „Pokračujeme v měření a testování subhvězd červeného obra různými způsoby a nadále překračují naše očekávání.“

Hodnota Hubbleovy konstanty získané týmem Friedmana od červených gigantů je 69,8 km / s / milion segmentů – přibližně stejná jako hodnota odvozená z experimentu s kosmickým mikrovlnným pozadím. „Není nutná žádná nová fyzika,“ řekl Friedman.

Výpočty využívající cefeidské hvězdy stále dávají vyšší čísla, ale podle Friedmanovy analýzy nemusí být rozdíl alarmující. „Hvězdy cefeidy byly vždy o něco hlučnější a trochu komplikovanější, aby plně porozuměly; jsou to mladé hvězdy v aktivních oblastech vytvářejících hvězdy v galaxiích, což znamená, že existuje potenciál pro zbavení se věcí, jako je prach nebo znečištění z jiných hvězd.“ vašich měření, “vysvětlila.

Podle jejího názoru by konflikt mohl být vyřešen lepšími daty.

V příštím roce, kdy se očekává spuštění kosmického dalekohledu James Webb, vědci začnou sbírat tato nová pozorování. Friedman a jeho spolupracovníci již měli na dalekohledu čas na velký program, který by umožňoval provádět více měření jak obřích hvězd Cepheid, tak i červených obřích hvězd. „Webb nám poskytne vyšší citlivost a přesnost a data se opravdu brzy zlepší,“ řekla.

Mezitím se ale chtěla blíže podívat na existující data a zjistila, že hodně z toho skutečně souhlasilo.

„To je způsob, jakým jde věda,“ řekl Friedman. „Kopnete do pneumatik, abyste zjistili, zda se něco nevyfoukne, a zatím žádné defekty.“

Někteří vědci, kteří podporují vnitřní nekompatibilitu, mohou být zklamáni. Ale pro Friedmana je každá odpověď vzrušující.

„Stále existuje prostor pro novou fyziku, ale i když není prostor pro novou fyziku, ukázalo by se, že náš standardní model je v zásadě správný, což je také zásadní závěr, který je třeba učinit,“ řekla. „Tady je zajímavá věc o vědě: Neznáme odpovědi předem. Učíme se, jak se pohybujeme vpřed. Je opravdu vzrušující doba být v této oblasti.“

Odkaz: „Měření Hubblovy konstanty: Perspektivní napětí“ od Wendy Friedmanové, 30. června 2021, Astrophysical Journal مجلة.